--- 水表新国标学习体会之二
宁波水表股份有限公司 姚灵
一．概述
水表新的国家标准中出现了许多有关“装置”的术语，它涉及到了水表产品的各个方面（其中电子水表及带电子装置水表等产品与这些“装置”的关系尤为密切）。准确体会和理解这些术语，对掌握和运用标准，以及设计、制造水表产品都会有很大帮助。
标准中涉及到“装置”的术语很多，共计12个（不包括“被试装置EUT”），分为两大类。一类是为满足水表产品的基本功能及正常工作而设置的一些装置，它们一般不直接涉及到产品的性能特性，如：“指示装置”、“辅助装置”、“电子装置”、“电源装置”；另一类是与水表产品性能特性有关、并能通过它们去影响水表性能特性的一些装置，如：“调整装置”、“校正装置”、“转换装置”、“检验装置”。
二．对第一类“装置”术语的学习和理解
1．“指示装置（indicating device）”的定义是：连续或按要求显示测量结果的水表部件。
机械水表的指示装置通常有三种形式。一种是模拟式指示装置，在早期水表上用的较多，代表性的水表有C型表等产品；另一种是数字式指示装置，代表性的有旋转活塞式水表等产品；第三种是模拟和数字组合式指示装置，代表性的水表有E型表等产品。
带电子装置水表的指示装置通常也有三种形式。一种是采用电子显示和机械指示相组合的指示装置，如：卡式水表等产品；另一种是无机械指示而只有电子显示的指示装置，如：电子显示水表和机械基表式热量表等产品；再一种是只有机械指示而无电子显示的指示装置，如：脉冲式和直读式电子远传水表等产品。
电子水表一般只有电子数字显示的指示装置了。
标准规定，“指示装置”的指示（显示）分辨力应足够高，以保证在以最小流量Q1试验时，水表读数的分辨力不超过实际体积的0.5% [ 注：试验时间应不超过1.5 h；此要求适用于机械和电子两种指示装置 ]。
2. “辅助装置（ancillary device）”的定义是：用于执行某一特定功能，直接参与产生、传输或显示测量结果的装置。辅助装置主要有以下几种:调零装置、价格指示装置、重复指示装置、打印装置、存储装置、税控装置、预调装置、自助装置。水表“辅助装置”主要用于带电子装置水表和电子水表的功能扩展，其含义比较容易理解。“辅助装置”的功能应符合其产品标准或使用说明书的要求；“辅助装置”的永久性安装应不影响水表的计量性能和主示值的读数。
3. “电子装置（electronic device）”的定义是：采用电子组件执行特定功能的装置。电子装置可以是整体水表（指电子水表或带电子装置水表），也可以是水表部件，如：测量传感器、计算器、显示器，以及辅助装置中的任意一种电子装置。
4. “电源装置（power supply device）”的定义是：利用一个或几个交流或直流电源向电子装置提供所需电能的装置。采用电池供电的电子水表或带电子装置水表一般不需“电源装置”；表内电池可分为：“可更换电池”和“不可更换电池”两种形式，其中不可更换电池的额定寿命应能保证水表的正常工作年限至少比水表的使用寿命长一年；可更换电池应标明电池的更换日期。电池更换时，电源中断应不影响水表的性能或参数。
三．对第二类“装置”术语的学习和理解
第二类“装置”主要涉及到“调整装置”、“校正装置”、“转换装置”和“检验装置”等术语。
1.“调整装置（adjustment device）”的定义是：水表中只允许误差曲线偏移至与其本身基本平行，使示值的相对误差处于最大允许误差范围内的装置。
对机械水表而言，调整装置既可放在内部也可放在外部。如多流旋翼式水表通过调整叶轮盒底部孔的大小来改变误差曲线的位置和形状，称为“内调节”装置；螺翼式水表常在进水孔处设有板式调整装置，称为“外调节”装置等。通常，机械水表用调整装置改变误差曲线位置的同时，也会改变误差曲线形状（但这是不希望出现的）。
带电子装置水表除了通过基表的内、外调节装置调整误差曲线外，还可用表内所带计算机对水表误差曲线的位置进行平行移动，使其调整到最大允许误差范围内；电子水表误差曲线调整方式与带电子装置水表的电调整原理相同。通常做法是：对需作调整的水表在多个流量点分别进行多次测量，以均值作为各点测量结果并计算误差值，然后将其原始误差曲线数据存入表内存储器。通过计算机软件对曲线的多个测量误差值作平行移动计算及界限判断，最终使曲线调整到误差带的理想位置上（即所有测量点均应符合最大允许误差要求，又离上下误差限距离合适），此时得到的所谓“曲线平移调整系数K ”经转换后即可作为以后测量结果的调整之用，见图1。曲线调整的前提是：水表误差曲线形状在多次测量时应保持基本不变，即水表要有较好的测量重复性。
图1
有些电子水表或带电子装置水表对误差曲线采用多点多系数调整技术，使水表整条曲线调整后趋于平直形状，并处于接近零误差位置，见图2（图中黑色虚线框为“最大允许误差”边界，红色实线为未校正前某水表误差曲线，蓝色实线为校正后误差曲线）。这种调整方式对表内计算机的存储容量及调整算法要求较高、测量点及调整系数设置较多、计算量较大，因此调整成本相应也较高。
[ 注：如果水表测量范围内所有误差的符号都相同，则应通过电或机械的调整装置使其至少其中的一个测量点的误差调整到小于最大允许误差值的二分之一；如果调整装置安装在水表外部，应采取铅封措施予以保护。]
图2
2.“校正装置（correction device）”又称“修正装置”，其定义是：连接或安装在水表中，在计量条件下根据被测水的流量和（或）特性（例如：温度和压力）以及预先确定的校准曲线自动修正体积的装置。（注：被测水的特性可以用相关测量仪表进行测量，或者储存在仪表的存储器中）
校正装置主要用于电子水表或带电子装置水表。使用校正装置的目的是尽可能把水表“受被测水的流量和（或）特性影响”的测量误差减少到零。通常采用表内自带的流量、温度和压力等传感装置或表外连接的相关特性测量仪表（如温度、压力等仪表）对被测水的流量、水温和水压等参数进行测量，并对水表的测量结果（水的体积）进行修正，使其不受或尽量少受这些参数变化的影响，使结果更符合规定条件下的测量要求。另外，测量开始前也可将校正所需的所有非测量参数输入表内计算机，用水表内预先存入的“为产生受法制计量管理的示值所需的”计算表或校正多项式进行自动体积修正。
一般来说，被测流量的变化以及水温和水压的变化都是影响准确测量水表示值误差的重要因素。掌握这些非测量参数对被测体积的影响关系，采用合理的校正技术，水表就能提供准确度较高的测量结果。
例如，水的粘度是表示流体内摩擦力大小的一个参数，它对水表在小流量测量时的体积特性影响较为敏感。粘度是水温和水压的函数（其中温度对粘度的影响尤为显著），在常压下温度每下降10οC，动力粘度和运动粘度就会增加30% 左右。可以近似地用下述经验公式来表示水的运动粘度，
式中 t — 水的温度，oC 。
另外，水的压缩和膨胀性均与其温度、压力有关。作用在封闭管道中的水压变化时，就会引起水的体积变化，其校正系数为，
式中： Pa--- 工作时传感器内的压力，Pa ; Pb --- 标定时传感器内的压力，Pa ；
Fa--- 工作温度下被测液体的压缩系数，1/Pa ；
Fb--- 标定温度下被测液体的压缩系数，1/Pa 。
同样，水温变化也会引起水的体积变化，其校正系数为，
式中：β --- 被测流量温度膨胀系数，1/οC；
Δt --- 工作温度与标定温度之差，οC 。
经过分析和实验，可建立流量和（或）温度、压力等非测量参数对被测体积影响的数学模型或经验公式。被测水的体积与影响量之间可用函数关系表述，
V = f ( ΔqV 、ΔT 、 Δp 、··· )
式中：V --- 被测水的体积；
ΔqV、ΔT、Δp --- 被测水的流量、温度、压力等参数的变化量。
常用的校正方法：按建立的数学模型或经验公式（即校正多项式），结合外部测得的或内部测得的非测量参数（即影响量），用表内计算机作计算校正或对测量误差作逐点查表校正（校正值事先按校正多项式计算并存入存储器）。
标准规定，水表在正常工作情况下应不显示未经修正的体积；校正装置应不允许校正预测漂移（如与时间、体积有关的漂移）；不得利用校正装置将水表的示值误差调整到不接近零的值。
[ 注：“相关测量仪表”的定义：连接在计算器、校正装置或转换装置上，用于测量水的某些特征量以便进行校准和（或）转换的仪表。相关测量仪表应符合适用的国家标准和建议，其准确度应使水表能符合最大允许误差的要求。]
3.“转换装置（conversion device）”的定义是：根据液体的特征（温度、压力、密度、相对密度），将计量条件下的被测体积自动转换成基本条件下的体积或质量的装置。液体的特性由相关测量仪表测取，或者由自动检验装置按一定的时间间隔或按固定的测量周期储存在存储器中。“转换装置”与“校正装置”原理基本相近，所不同的是通过转换装置是将“计量条件下的被测体积自动转换成基本条件（参比条件）下的体积”，但采用的方法是相同的。
4.“检验装置（checking facility）”的定义是：安装在配备电子装置的水表中，用于检测和修正明显差错的装置。（注：检验传送装置的目的是验证接收装置是否完整接收到传送的全部信息）。“检验装置”分为：“自动检验装置”（无需操作人员干预其工作的检验装置）、“P型永久自动检验装置”（在整个测量过程中持续工作的永久自动检验装置）、“I型间歇自动检验装置”（以一定的时间间隔或固定的测量周期数间歇工作的自动检验装置）、“N型非自动检验装置”（需要操作人员干预的非自动检验装置）等四种形式。
检验装置只在用水户已预付费但不能得到供水方确认的情况下才需要（详见“规程”）。
所有配备了检验装置的水表应能防止或能检测到反向流（反向流期间的实际体积应从显示体积中减去，或单独记录；正向流和反向流都应符合最大允许误差的要求）。
检验装置检测到明显差错后（检定规程称“明显差错”为“重大故障”），应采取以下行动：（1）自动纠正差错（检定规程称“差错”为“故障”，下同）；（2）发出声、光报警；报警应持续至报警原因被消除为止。此外，当水表向外部设备传送数据时，应同时传送一个信息，指明出现了差错。
仪表上还应配备用于估算出现差错时流过水表的水的体积的装置，估算结果不能被误认为是有效示值；在不可复位和非预付费的场合使用检验装置时，不允许采用声、光报警，除非报警信号被传送至遥控站。
检验装置可分别安装于“测量传感器”、“计算器”、“指示装置”、“辅助装置”和“相关测量仪表”等部位。
[ 注：配备检验装置的水表除了要进行规定的性能试验外还应通过设计审查。]
四．结语
文章对机械水表、带电子装置水表和电子水表的各类“装置”在其定义基础上作了补充解释和描述，尤其对经常使用的“调整装置”和“校正装置”两术语作了较为详细的举例分析和介绍，可供有关人员参考借鉴。因本人对新国标学习不透、理解不深，文中多有缪误之处，欢迎批评指正。
主要参考资料：
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
3.JJG162-2007《冷水水表》
4.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
5.苏彦勋等.《流量计量与测试》（第二版）.北京：中国计量出版社，2007.9
6.蔡武昌等.《电磁流量计》.北京：中国石化出版社，2004.3
7.姚灵.电子水表传感与信号处理技术综述.自动化仪表，2008～2009
2008年7月20日
