——水表新国标学习体会之一

宁波水表股份有限公司  姚灵

一．概 述

水表新国标（GB/T778.1～3封闭满管道中水流量的测量  饮用冷水水表和热水水表  第1～3部分：规范、安装要求、试验方法和试验设备）于2008年5月1日起正式实施。为了更好的学习标准、理解标准和应用标准，有必要对标准中的某些名词术语的定义进行学习和讨论，便于准确理解和把握标准的确切含义，真正贯彻和实施好新标准。

水表新国标定义了水表产品诸如：额定工作条件、参比条件、极限条件、基本误差、最大允许误差、差错、影响因数、扰动、影响量等名词术语。怎样去理解它们的确切含义和它们之间的相互关系，并将它们准确用于规范水表产品的设计、试验和验证等工作，具有重要的意义。

二．有关“条件”术语的学习与理解

标准中涉及到有关“条件”的术语主要有：额定工作条件、参比条件和极限条件等。

“额定工作条件”标准中给出的定义是：给出各种影响因数数值范围的使用条件。在此条件下，水表的示值误差应在最大允许误差范围内。所谓影响因数，指的是一组影响水表被测量的测量结果的物理量，如：水温、水压、环境温度、环境湿度、电源电压等。水表被测量是任意时间内流过水表的水的总体积，影响因数在数值上的变化会影响到水表测量的准确度。额定条件规定了影响因数的数值范围。如DN<500、温度等级为T30、水压等级为MAP10的水表，其影响因数的数值范围：

工作水温范围：   0.1^oC～30^oC；

工作压力范围：   0.03MP_a～1.0MP_a；

工作环境温度：   5^oC～55^oC（带电子装置、严酷度等级为3级的水表的工作环境温度为-25^oC～+55^oC）；

工作环境湿度：   在40^oC时为0%～100%（远传读数装置在40^oC时至少为93%）；

工作电源范围：   需要外部供电的电动或电子水表和带电子装置的水表，其工作电压变化范围应为公称交流或直流电源电压的-15%～+10%，频率变化范围为交流电源公称频率的±2%。

这表明在上述GB/T778标准规定的额定工作条件下，水表在测量被测量时的示值误差值应在最大允许误差范围内。

“参比条件”又称“参考条件”或“标准条件”，标准中给出的定义是：为了测试水表的性能或对多次测量结果进行相互比对而规定的一组影响量参比值或参比范围。参比条件下确定的水表示值误差称为“基本误差”（规程中又称“固有误差”）。规定参比条件的主要目的是为了在相同的试验条件下，对多次测量结果进行比较。标准中给出的如T30、带电子装置水表性能试验的参比条件为：

流量：                  [0.7×（Q₂＋Q₃）±0.03×(Q₂＋Q₃)]  m³/h

环境气温：               20^oC±5^oC

环境相对湿度：           60%±15%

环境气压：               86KPa～106KPa

电源电压（交流主电源）：  标称电压（U_nom），允差±5%

电源频率：               标称频率（f_nom），允差±2%

电源电压（电池）：        U_bmin≤V≤U_bmax 范围内的某个电压V

工作水温：               20^oC±5^oC

工作水压：               0.2MPa

 (注：试验时，参比范围内温度和相对湿度的变化应分别不大于5^oC和10% ；U_bmax—全新电池电压，U_bmin—制造厂指明的参比条件下的电压，低于此电压电子装置停止工作；在对水表进行型式批准时，除了被测试的影响量以外，其他所有使用的影响量都应保持上列值)

“极限条件”在标准中给出的定义是：要求水表承受而无损坏，随后在额定条件下工作时其示值误差不超出允许范围的极端条件，包括流量、温度、压力、湿度和电磁干扰。极限条件包括上限条件和下限条件。如水表在“静压试验”时，水压分别增大到水表最大允许工作压力的1.5倍和2倍（分别保持15min和1min时间），水表应无泄漏或损坏。试验结束后，其示值误差应仍在最大允许误差范围内；又如：大于“常用流量”Q₃的流量范围是一种极限状态（流量的额定范围为Q₁≤Q≤Q₃）。在流量的极限范围，要求水表在短时间内能符合最大允许误差，随后在额定条件下仍能保持应有的计量特性（如“过载流量”Q₄便是一个例子）；再又如：各种电磁干扰和机械冲击、振动等的影响（扰动）均为在极限条件下的影响量。

三．有关“误差”术语的学习与理解

标准中涉及到有关“误差”的术语主要有：示值误差、相对误差、最大允许误差、基本误差、差错等。

“示值误差”给出的定义是：指示体积减去实际体积；“相对误差ε”给出的定义是：示值误差除以实际体积，以百分数表示：

式中：V_i—指示体积；

      V_а—实际体积。

这两个术语的含义比较明确，很容易理解。

“最大允许误差MPE”的定义是：水表相对误差的极限值（是技术规范、规程等技术文件中对计量器具所允许的误差极限值。又称极限允许误差）。具体分为“低区的最大允许误差”和“高区的最大允许误差”两部分。“低区的最大允许误差”规定为：水温在额定工作条件规定范围以内时，以最小流量（Q₁）与分界流量（Q₂）（不包括Q₂）之间的流量排出的体积的最大允许误差为±5% ；“高区的最大允许误差”规定为：以分界流量（Q₂）（包括Q₂）与过载流量（Q₄）之间的流量排出的体积的最大允许误差：水温≤30^oC时为±2% ；水温>30^oC时为±3% 。[相关说明：极限误差是指测量列中任何一次测量的误差不超出该极限误差e （即置信限）的概率为P（即置信水平p），并使（1-P）可忽略。一般单次测量的极限误差可用测量列中的n次测量结果按贝塞尔公式计算出的实验标准偏差s和覆盖因子t的乘积来计算。这样，极限误差e =±t·s。在误差为正态分布和测量次数n足够多时，常用t = 3。这相当于测量列中不超出e =±3s之值的概率为P = 99.73%]。

“基本误差”给出的定义是：在参比条件下确定的水表的示值误差。

“差错（fault）”也是与误差有关的术语，在计量学上称为：“超差”或“偏差”，其定义是：“示值误差与水表基本误差之差”。从误差性质看，差错属于“附加误差（complementary error）”的范畴。一般情况下，水表在额定条件或极限条件下的示值误差必然会比其在参比条件下的基本误差大，这部分增加的误差（差错）主要是由影响量超出参比条件规定的取值范围引起的。（“附加误差”在计量技术规范中的定义是：计量器具在非标准条件时所增加的误差。）

大于相应技术规范中规定的值的“差错”称为“明显差错”或“显著超差”，其在标准中的定义为：量值大于“高区”最大允许误差之半的差错。

四．有关“影响因数”术语的学习与理解

“影响量”是一种不属于被测量但却影响测量结果的量。水表在对用水量（即被测量）的计量过程中，同时也会受到各种“影响因数”和“扰动”等（即非被测量）的影响和干扰，使其测量结果出现某种“差错”，影响测量结果的准确性。

“影响因数”和“扰动”的区别是：“影响因数”定义为其值在GB/T778的本部分规定的水表额定工作条件范围之内的影响量；“扰动”定义为其值在GB/T778的本部分规定的极限范围之内但超出水表额定工作条件的影响量。但是无论是“影响因数”还是“扰动”，它们对水表测量结果的影响均不能使水表的示值误差超出最大允许误差的范围。

（注：GB/T778标准规定，对带电子装置的水表应设计和制造成在标准规定的扰动条件下不出现“明显差错”，且额定工作条件下的误差不超过规定的最大允许误差。）

五．结语

本文学习了新国标中与水表测量准确度有关的一些名词术语，并对其定义和内容在理解基础上做了解释和补充。由于本人对标准学习理解不深、学识有限，差错之处在所难免，敬请批评指正

参考资料

1.GB/T778.1-2007《封闭满管道中水流量的测量 饮用冷水和热水水表》第一部分：规范2.GB/T778.1-2007《封闭满管道中水流量的测量 饮用冷水和热水水表》第三部分：试验方法和试验设备

2.JJG162-2007《冷水水表》

3.JJG1059-1999《测量不确定度评定与表示》

4.JJG1027-1991《测量误差及数据处理(试行)》

5.李慎安等.《测量不确定度与检测辞典》.北京.中国计量出版社.1996.9

6.鲁绍曾等.《通用计量名词解释》.北京.国家技术监督局计量司.1993.6