活塞式流量標準裝置(以下簡稱“裝置”)分為主動活塞式流量標準裝置和被動活塞式流量標準裝置,本文以采用柱形活塞的主動活塞式氣體流量標準裝置為例,對裝置的校準方法進行探討,并對校準結果的測量不確定度進行分析。裝置的校準依據JJF1586-2016《主動活塞式流量標準裝置校準規范》進行,主要的校準項目包括密封性、計時器晶振穩定度、標準容積、脈沖當量和流量穩定性等,其中主要的是活塞標準容積的校準。校準規范中對標準容積的校準提供了三種方法,分別是尺寸測量法、容積測量法和質量測量法。
測量尺寸的計量標準器在滿足準確度要求的前提下,可以使用的有坐標測量機、內徑千分尺、外徑千分尺或π尺等。對于柱形活塞,標準容積取決于活塞的外徑尺寸和活塞位移,這里分別使用坐標測量機和激光跟蹤儀對活塞外徑進行測量。在校準前,需將活塞裝置和用于測量的標準器置于滿足規范要求的實驗室環境條件中等溫4個小時以上,待溫度和環境溫度達到平衡后開始校準。
主動活塞式氣體流量標準裝置和鐘罩式氣體流量標準裝置、體積管等均屬于容積式氣體流量標準裝置,具有穩定性好、準確度高的特點。規范中介紹的活塞標準容積的測量方法和鐘罩、體積管的標準容積測量方法類似,都可采用尺寸法、容積法和質量法,但不同方法的適用場合有所不同。尺寸測量法中,如需使用坐標測量機等高準確度測量儀器,需要將活塞單獨送到實驗室進行測量,因此當活塞尚未安裝時適用。
而當活塞已安裝調試完畢,不能再將活塞取下,也就不能再使用坐標測量機等進行測量。這時,可以使用準確度較低的激光跟蹤儀到裝置現場對活塞尺寸進行測量,或者使用容積測量法。同時,活塞裝置使用的介質不同,適用的方法也有所不同;介質為氣體的活塞裝置,不適用于質量法,而介質是液體的活塞裝置,則3種方法均可使用。