JJF
中华人民共和国国家计量技术规范
JJF1358—2012
非实流法校准DN1000～DN15000
液体超声流量计校准规范
Calibration Specification for DN1000~DN15 000 Liquid Ultrasonic
Flowmeters Calibration by Non Practical Flow Method
2012-09-03发布
2012-12-03实施
国家质量监督检验检疫总局发布 JJF1358—2012
非实流法校准DN1000～DN15000
液体超声流量计校准规范 Calibration SpecificationforDN1 000~DN15000 JJF1358—2012
Liquid Ultrasonic Flowmeters Calibration
byNon PracticalFlow Method
归口单位：全国流量容量计量技术委员会主要起草单位：中国计量科学研究院参加起草单位：国家水大流量计量站
中国长江三峡集团公司南京申瑞电气系统控制有限公司唐山汇中仪表股份有限公司北京昌民技术有限公司
本规范委托全国流量容量计量技术委员会负责解释 JJF13582012
本规范主要起草人：
孟涛（中国计量科学研究院）参加起草人：
苗豫生（国家水大流量计量站）胡鹤鸣（中国计量科学研究院）李友平（中国长江三峡集团公司）徐春荣（南京申瑞电气系统控制有限公司）张力新（唐山汇中仪表股份有限公司）朴奇焕（北京昌民技术有限公司） JJF1358—2012
目 录
1 范围· 2 引用文件 3 术语和定义 4概述· 4.1 组成 4.2 工作原理 4.3 声道排布形式及相关几何参数含义 4.4用途 5计量特性 5.1 流量测量性能 6校准条件.…· 6.1环境条件 6.2 校准介质条件， 6.3测量设备 75 校准项目和校准方法 7.1 校准项目 7.2 几何参数校准 7.3 计时系统分辨力检查 7. 4 计时系统延时校准 7.5 流量计零流量实验 7.6 流速计算功能检查 7.7 积分方法检查· 7.8 现场流动条件影响评估： 7.9 运行状态检查· 8 校准结果的表达 9 复校时间间隔附录 A 使用三坐标机校准流量计几何参数附录B 使用全站仪校准流量计几何参数附录C 积分模型算法检查方法附录D 现场流动条件对流量计计量性能影响参考值附录E 不确定度评定附录F 校准证书内页信息
(1) (1) (1) (1) (1) (2) (3) (3) (3) (3) (4) (4) (4) (4) (4) (4) (4) (6) (6) (7) (8) (8) (8) (9) (9) (9) (10) (12) (14) (16) (18) (20)
-
. JJF1358—2012
非实流法校准DN1000DN15000
液体超声流量计校准规范
1范围
本校准规范适用于以时差法为工作原理的封闭管道用液体接触式多声道超声流量计的非实流校准及期间核查。
流量计口径范围为：（1~15）m。 2引用文件
本规范引用了下列文件： JJG1030—2007超声流量计 JJF1004—2004流量计量名词术语及定义 JF1059—1999测量不确定度评定与表示 GB/T23900--2009无损检测材料超声速度测量方法 IEC41-1991确定水轮机、蓄能泵和水泵水轮机水力性能的现场验收试验（Field
acceptance tests to determine the hydraulic performation of hydraulic turbines, storage pumps and pump-turbines)
ASMEPTC18-2002（RevisionofPTC18-1992）水轮机和水泵水轮机性能测试规范(HYDRAULICTURBINESANDPUMP-TURBINES,PerformanceTestCodes)
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。
3术语和定义 3.1声道acousticpath
超声波信号在成对的超声波换能器间传播的路线。
3.2声道角transmissionangle
声道与管道轴线之间的夹角。 3.3多声道超声流量计multiplepathsultrasonicflowmeters
有两对或两对以上换能器的流量计。 3.4接触式超声流量计wettedultrasonicflowmeters
将换能器嵌入流体管道内，换能器直接与流体接触的流量计。 4概述 4.1组成
接触式多声道超声流量计（以下简称为流量计）一般由流量计表体、超声换能器以
1 JJF1358—2012
及二次仪表（流量计主机）组成。流量计组成示意图如图1所示。
表体
二次表
主机
换能器
2
图1流量计组成示意图
4.2工作原理
超声时差法超声测流是利用超声波在流体中的传播特性测量流量的，测量其顺流传播时间t和逆流传播时间的差值，从而计算出流体流动的线平均速度。工作原理图如图2所示。
图2流量计工作原理图
流体的轴向线平均流速u可用下式表示：
L
Um 2cosp(td (1
1 t..
(1)
式中： t—超声波在流体中逆流（由B到A）传播的时间，s; ta 一超声波在流体中顺流（由A到B）传播的时间，S L一-声道长度，m； um- 一流体的轴向线平均流速，m/s； 9一声道角，（)。 流量计是在上述原理基础上，在流量计管段内按照一定的规则设置多条声道，将各
条声道测得的管道轴向线平均流速采用相应的积分方法进行积分计算，得到管道内流体的总流量。
以IEC41中采用的Gauss-Jacobi面积分法为例，其4声道流量计圆形截面管道流量qy的计算公式： 2 JJF1358-2012
2wa
D21
(2)
qv=
式中： D- 一管道直径，m； u:—第i声道测得的流体轴向线平均流速，m/s; W一第i声道的加权系数，与流速分布及声道安装位置有关。
4.3声道排布形式及相关几何参数含义
流量计声道排布规则由流量计所采用的积分算法决定，仍以Gauss-Jacobi面积分法为例，其典型的8声道流量计声道排布形式如图3所示。
测量平面B A2',A3 PAT,A4
B2,B3 B2,B4
流向
BI,B4 B2'B3
A1,A4, A2,A3g
测量平面A
（a）俯视图
换能器
AI,BI
AIBI
A2,B2 A3,B3
A2',B2 A3',B3 A4,B4
声路2
声路3 声路4
N
A4,B4
（b）正视图
（c）截面图
图3典型8声道流量计声道排布图
流量计相关几何参数说明： a）流量计管道直径D； b）声道长度L：每对换能器发射/接收面之间的实际距离； c）声道角Φ； d）声道高度d,～d：声道到管道轴线的距离，如图3（c）所示； e）测量平面：如图3（a）中的测量平面A、测量平面B。
4.4用途
流量计主要用于城市供水主管道、引水涵洞及水电机组的流量测量。 5 计量特性 5.1 流量测量性能
流量计流量测量的相对扩展不确定度一般应小于5%。 注：以上指标不是用于合格性判别，仅供参考。
3 JJF1358-2012
6校准条件 6.1环境条件
温度一般为：（5~35)℃；相对湿度一般为：15%~95%：大气压力一般为：（86～106）kPa。
6.2校准介质条件
校准介质应充满整个实验管道。 6.3测量设备 6.3.1流量计几何参数的测量设备
测量设备的测量范围应能覆盖被校流量计几何参数范围。 推荐使用的测量设备：三坐标机、全站仪、内径千分尺、经纬仪。
6.3.2标准时间测量设备
标准时间测量设备准确度应优于被测流量计或优于1ns。 6.3.3标准声速测量设备
声速测量不确定度应优于0.1% 6.3.4温度测量设备
分辨力应优于0.05℃。 6.3.5延时校准实验槽
延时校准实验槽内温度测点应不少于3个，分布大致均匀，工作区域最大温差应优于0.05℃。
7 校准项目和校准方法
7.1 校准项目
校准及期间核查项目见表1。
表1 校准及期间核查项目一览表
期间核查
校准项目
校 准
几何参数计时系统分辨力检查计时系统延时流量计零流量实验流速计算功能检查积分方法检查
+ + + X + +
流量
+
注：“十”表示进行校准，“一”表示可不进行校准。 7.2几何参数校准 7.2.1现场校准需要测量的几何参数见表2。 JJF
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液体超声流量计校准规范
Calibration Specification for DN1000~DN15 000 Liquid Ultrasonic
Flowmeters Calibration by Non Practical Flow Method
2012-09-03发布
2012-12-03实施
国家质量监督检验检疫总局发布 JJF1358—2012
非实流法校准DN1000～DN15000
液体超声流量计校准规范 Calibration SpecificationforDN1 000~DN15000 JJF1358—2012
Liquid Ultrasonic Flowmeters Calibration
byNon PracticalFlow Method
归口单位：全国流量容量计量技术委员会主要起草单位：中国计量科学研究院参加起草单位：国家水大流量计量站
中国长江三峡集团公司南京申瑞电气系统控制有限公司唐山汇中仪表股份有限公司北京昌民技术有限公司
本规范委托全国流量容量计量技术委员会负责解释 JJF13582012
本规范主要起草人：
孟涛（中国计量科学研究院）参加起草人：
苗豫生（国家水大流量计量站）胡鹤鸣（中国计量科学研究院）李友平（中国长江三峡集团公司）徐春荣（南京申瑞电气系统控制有限公司）张力新（唐山汇中仪表股份有限公司）朴奇焕（北京昌民技术有限公司） JJF1358—2012
目 录
1 范围· 2 引用文件 3 术语和定义 4概述· 4.1 组成 4.2 工作原理 4.3 声道排布形式及相关几何参数含义 4.4用途 5计量特性 5.1 流量测量性能 6校准条件.…· 6.1环境条件 6.2 校准介质条件， 6.3测量设备 75 校准项目和校准方法 7.1 校准项目 7.2 几何参数校准 7.3 计时系统分辨力检查 7. 4 计时系统延时校准 7.5 流量计零流量实验 7.6 流速计算功能检查 7.7 积分方法检查· 7.8 现场流动条件影响评估： 7.9 运行状态检查· 8 校准结果的表达 9 复校时间间隔附录 A 使用三坐标机校准流量计几何参数附录B 使用全站仪校准流量计几何参数附录C 积分模型算法检查方法附录D 现场流动条件对流量计计量性能影响参考值附录E 不确定度评定附录F 校准证书内页信息
(1) (1) (1) (1) (1) (2) (3) (3) (3) (3) (4) (4) (4) (4) (4) (4) (4) (6) (6) (7) (8) (8) (8) (9) (9) (9) (10) (12) (14) (16) (18) (20)
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. JJF1358—2012
非实流法校准DN1000DN15000
液体超声流量计校准规范
1范围
本校准规范适用于以时差法为工作原理的封闭管道用液体接触式多声道超声流量计的非实流校准及期间核查。
流量计口径范围为：（1~15）m。 2引用文件
本规范引用了下列文件： JJG1030—2007超声流量计 JJF1004—2004流量计量名词术语及定义 JF1059—1999测量不确定度评定与表示 GB/T23900--2009无损检测材料超声速度测量方法 IEC41-1991确定水轮机、蓄能泵和水泵水轮机水力性能的现场验收试验（Field
acceptance tests to determine the hydraulic performation of hydraulic turbines, storage pumps and pump-turbines)
ASMEPTC18-2002（RevisionofPTC18-1992）水轮机和水泵水轮机性能测试规范(HYDRAULICTURBINESANDPUMP-TURBINES,PerformanceTestCodes)
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。
3术语和定义 3.1声道acousticpath
超声波信号在成对的超声波换能器间传播的路线。
3.2声道角transmissionangle
声道与管道轴线之间的夹角。 3.3多声道超声流量计multiplepathsultrasonicflowmeters
有两对或两对以上换能器的流量计。 3.4接触式超声流量计wettedultrasonicflowmeters
将换能器嵌入流体管道内，换能器直接与流体接触的流量计。 4概述 4.1组成
接触式多声道超声流量计（以下简称为流量计）一般由流量计表体、超声换能器以
1 JJF1358—2012
及二次仪表（流量计主机）组成。流量计组成示意图如图1所示。
表体
二次表
主机
换能器
2
图1流量计组成示意图
4.2工作原理
超声时差法超声测流是利用超声波在流体中的传播特性测量流量的，测量其顺流传播时间t和逆流传播时间的差值，从而计算出流体流动的线平均速度。工作原理图如图2所示。
图2流量计工作原理图
流体的轴向线平均流速u可用下式表示：
L
Um 2cosp(td (1
1 t..
(1)
式中： t—超声波在流体中逆流（由B到A）传播的时间，s; ta 一超声波在流体中顺流（由A到B）传播的时间，S L一-声道长度，m； um- 一流体的轴向线平均流速，m/s； 9一声道角，（)。 流量计是在上述原理基础上，在流量计管段内按照一定的规则设置多条声道，将各
条声道测得的管道轴向线平均流速采用相应的积分方法进行积分计算，得到管道内流体的总流量。
以IEC41中采用的Gauss-Jacobi面积分法为例，其4声道流量计圆形截面管道流量qy的计算公式： 2 JJF1358-2012
2wa
D21
(2)
qv=
式中： D- 一管道直径，m； u:—第i声道测得的流体轴向线平均流速，m/s; W一第i声道的加权系数，与流速分布及声道安装位置有关。
4.3声道排布形式及相关几何参数含义
流量计声道排布规则由流量计所采用的积分算法决定，仍以Gauss-Jacobi面积分法为例，其典型的8声道流量计声道排布形式如图3所示。
测量平面B A2',A3 PAT,A4
B2,B3 B2,B4
流向
BI,B4 B2'B3
A1,A4, A2,A3g
测量平面A
（a）俯视图
换能器
AI,BI
AIBI
A2,B2 A3,B3
A2',B2 A3',B3 A4,B4
声路2
声路3 声路4
N
A4,B4
（b）正视图
（c）截面图
图3典型8声道流量计声道排布图
流量计相关几何参数说明： a）流量计管道直径D； b）声道长度L：每对换能器发射/接收面之间的实际距离； c）声道角Φ； d）声道高度d,～d：声道到管道轴线的距离，如图3（c）所示； e）测量平面：如图3（a）中的测量平面A、测量平面B。
4.4用途
流量计主要用于城市供水主管道、引水涵洞及水电机组的流量测量。 5 计量特性 5.1 流量测量性能
流量计流量测量的相对扩展不确定度一般应小于5%。 注：以上指标不是用于合格性判别，仅供参考。
3 JJF1358-2012
6校准条件 6.1环境条件
温度一般为：（5~35)℃；相对湿度一般为：15%~95%：大气压力一般为：（86～106）kPa。
6.2校准介质条件
校准介质应充满整个实验管道。 6.3测量设备 6.3.1流量计几何参数的测量设备
测量设备的测量范围应能覆盖被校流量计几何参数范围。 推荐使用的测量设备：三坐标机、全站仪、内径千分尺、经纬仪。
6.3.2标准时间测量设备
标准时间测量设备准确度应优于被测流量计或优于1ns。 6.3.3标准声速测量设备
声速测量不确定度应优于0.1% 6.3.4温度测量设备
分辨力应优于0.05℃。 6.3.5延时校准实验槽
延时校准实验槽内温度测点应不少于3个，分布大致均匀，工作区域最大温差应优于0.05℃。
7 校准项目和校准方法
7.1 校准项目
校准及期间核查项目见表1。
表1 校准及期间核查项目一览表
期间核查
校准项目
校 准
几何参数计时系统分辨力检查计时系统延时流量计零流量实验流速计算功能检查积分方法检查
+ + + X + +
流量
+
注：“十”表示进行校准，“一”表示可不进行校准。 7.2几何参数校准 7.2.1现场校准需要测量的几何参数见表2。