内蒙古自治区地方计量技术规范
JJF(蒙)153—2026
非固定管道超声流量计校准规范
Cal ibrat ion Specificat ion for Non- Fixed- Pipe l ine Ultrasonic
Flowmeters
2026-05-01 发布 2026-08-01 实施
内蒙古自治区市场监督管理局 发 布
非固定管道超声流量计校准规范
Cal ibrat ion Specificat ion for
Non-Fixed-Pipe l ine Ultrasonic Flowmeters
JJF (蒙)153—2026
归 口 单 位： 内 蒙 古 自 治 区 市 场 监 督 管 理 局
主要起草 单位： 内 蒙 古 自 治 区 计 量 测 试 研 究 院内 蒙 古 自 治 区 市 场 监 督 管 理 局
参加起草 单位： 中国计量科学研究院
中国水利水电科学研究院
呼伦贝尔市产品质量计量检测所
北京华声量测科技有限公司
本规范委托内蒙古自治区计量测试研究院负责解释
本规范主要起草人：
李进峰( 内蒙古自治区计量测试研究院)田碧海( 内蒙古自治区市场监督管理局)马丽娟( 内蒙古自治区计量测试研究院)
参加起草人：
胡鹤鸣( 中国计量科学研究院)
胡 顺( 中国水利水电科学研究院)
吕凯旋(呼伦贝尔市产品质量计量检测所)徐 栓(北京华声量测科技有限公司)
引 言
本规范以 JJF 1001-2011《通用计量术语及定义》 、JJF 1004-2004《流量计量名词术语及定义》 、JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》和 JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规则》为基础和依据进行制定。
本规范为首次发布。
非固定管道超声流量计校准规范
1 范围
本校准规范适用于可在不同口径管道使用的非固定管道液体超声流量计( 以下简称流量计)的校准。
2 引用文件
本规范引用下列文件：
JJF 1004 流量计量名词术语及定义
JJG 1030 超声流量计
CJ/T 3063-1997 给排水用超声流量计(传播速度差法)
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 术语和计量单位
3.1 术语
3.1.1 超声流量计(ultrasonic flowmeters)
利用超声波在流体中的传播特性来测量流量的流量计。
3.1.2 超声换能器(ultrasonic transducer)
在电信号作用下可产生声波输出，并可将声波信号转换为电信号的器件。
3.1.3 流速代表性(velocity representativeness)
流量计测量的线流速或点流速反映区域平均流速的程度。
3.1.4 修正系数(correction factor)
流过外夹式超声流量计测量位置的流体实际流量与流量计示值之比。
3.1.5 平均修正系数(average correction factor)
在某一校准流量点多次测量所得修正系数的平均值。
3.2 计量单位
3.2.1 累积流量单位：立方米，符号 m3 ;或升，符号 L。
3.2.2 瞬时流量单位：立方米每小时，符号 m3 /h ;或升每分钟，符号 L/min。
3.2.3 流速单位：米每秒，符号 m/s。
3.2.4 长度单位：厘米，符号 cm;毫米，符号 mm。
4 概述
4.1 工作原理
流量计通过测量声波在流动介质中顺流和逆流的传播时间差测得流体流速，再根据管道截面积获得流量 ，流量计测量方式如图 1 所示。
图 1 非固定管道超声流量计示意图
4.2 分类和组成
流量计按声道数量可分为单声道和多声道流量计，主要由主机和至少一对换能器组成。单声道流量计通过配备不同规格的换能器，可以测量不同口径管道中的流体流量。流量计采用两对以上换能器测量同一管道中不同截面的介质平均流量。
4.3 用途
流量计由于其非接触、测量范围广、安装使用方便等特点，广泛应用于管道流量的在线测量，常被用作在线流量计量标准装置，作为工作计量器具使用时广泛应用于石油、化工、冶金、给排水、环保、制药等行业。
5 计量特性
流量计的准确度等级包括 0.5 级、1.0 级、1.5 级、2.0 级和 2.5 级。
6 校准条件
6.1 环境条件
6.1.1 大气环境条件一般应满足：
环境温度 ：(-35～45)℃ ;
相对湿度： 15%～95%;
大气压力 ：(86～ 106)kPa。
6.1.2 每个流量点的每次校准过程中，液体中应不夹杂气体， 且温度变化应不超过 ±2℃。
6.2 主标准装置及配套设备
主标准装置及配套设备均应有有效的检定/校准证书。
6.2.1 主标准装置
主标准装置应选用标准表法、质量法、容积法水流量标准装置。主标准装置流速范围应与被校流量计的流速范围相适应，装置测量结果的扩展不确定度应不大于被检流量计最大允许误差的1/3 。应具备被检表装夹直管段，装夹处流态稳定、介质声速可知、温度变化不超过 ±0.5℃。
6.2.2 配套设备
校准可选用标准直管段，管段应为单一材质，无外包或衬里，长度宜大于 15 倍管径，壁厚均匀 ，同轴度优于0.1mm。
其他配套设备：
7 校准项目和校准方法
7.1 校准项目
流量示值误差、修正系数、周期稳定度的校准。
7.2 校准方法
7.2.1 一般检查
7.2.1.1 流量计主机外观应完好，按键操作正常。
7.2.1.2 每一对换能器应标有安装标识。
7.2.1.3 接插件牢固可靠，线缆完好，无破损、虚接。
7.2.2 校准管路的几何尺寸测量
对于已知几何尺寸参数的标准直管段可直接使用标准参数，无参数需进行参数测量。测量几何尺寸前应将管壁上的污垢、铁锈等清除干净，露出管道材质。
7.2.3 换能器的安装
7.2.3.1 根据产品说明书的规定选择适合的换能器规格和安装方法。
7.2.3.2 将校准管道几何尺寸、介质 、换能器规格等参数置入流量计主机 ，得出换能器安装距离 L，并标记安装位置。
7.2.3.3 在换能器表面均匀涂以耦合剂 ，根据介质流动方向和换能器上 、下游标志安装换能器，使其发射面和接收面与管壁紧密接触。
7.2.3.4 查看流量计的信号状态指示参数 ，如信号强度 、信号时间传输比等，保证这些参数处于说明书中给出的允许范围内并尽量接近最佳指标，若换能器 安装后参数数值不理想，应微调换能器位置 ，直至指示参数达到满意效果。
7.2.4 校准点的选择及要求
7.2.4.1 流量计配备多组换能器时 ，可根据客户要求针对至少一组换能器进行校准。
7.2.4.2 校准点的选择应兼顾管道口径和流量点，且尽量接近实际工况条件 。在校准过程中 ，每个流量点的每次实际校准流量与设定流量的偏差应不超过设定流量的 ±5%。
7.2.4.3 当用户有要求时，按照其要求的管道口径和流速选择校准流量点。若标准装置不能满足用户要求 ，可与用户协商确定校准流量点。
7.2.4.4 当用户无要求时 ，可在流量计测量范围内选择任意口径的管道进行校准 ，宜选择0.3m/s 、1m/s 、2m/s 和 5m/s 对应的流量点作为校准点 。作为标准表使用的流量计应增加流速校准范围，校准管道口径及对应流量范围应不小于标准装置认可、授权范围的1/2必要时应在不同声道高度下校准，不同声道高度下校准的流速一致性应优于仪表最大允许误差 1/2。
7.2.5 校准次数
流量计每个校准点至少校准 3 次，作为标准表使用的校准点至少校准 6 次。
7.2.6 校准操作
7.2.6.1 将流量调到待校准的流量点 ，达到稳定后 ，记录标准装置和被检流量计的初始示值，同时启动标准装置(或标准装置的记录功能)和被校流量计(或被校流量计的输出功能)。
7.2.6.2 按标准装置操作要求运行一段时间后， 同时停止标准装置(或标准装置的记录功能)和被校流量计(或被校流量计的输出功能)。
7.2.6.3 记录标准装置和被校流量计的最终示值。
7.2.6.4 分别计算流量计和标准装置记录的累积流量值或瞬时流量值。
7.2.7 数据处理
7.2.7.1 流量计算
流过流量计的实际体积流量按式( 1 )计算：
(Qref)ij = (Qs)ij [1- β (θs -θm)].[1+ ĸ ( ps - pm)] ( 1 )
式中 ：(Qs)ij((qs)ij)—第 i 个校准点第 j 次校准时标准装置测得的液体实际累积流量(瞬时流量)，m3 ( m3 /h);
β—校准用液体在校准状态下的体膨胀系数 ，(℃)-1 ;
θs, θm—分别为第 i 个校准点第 j 次校准时标准装置和流量计处的液体温度 ，℃ ;
ĸ—校准用液体在校准状态下的压缩系数，Pa-1;
ps, pm—分别为第 i 个校准点第j 次校准时标准装置和流量计处的液体压力，Pa。
7.2.7.2 流量示值误差计算
在第 i 个流量点，第j 次校准中 ，流量计的相对示值误差按式(2)计算
在第 i 个流量点 ，多次校准所测得的该点示值误差的平均值按式(3)计 算：
Ei Ei (3)
式中：Ei—第 i 个流量点示值误差的平均值n—重复测量次数
7.2.8 修正系数计算
7.2.8.1 修正系数的计算
在第 i 个流量点，第 j 次校准中 ，流量计的修正系数按式(4)计算。
k (4)
式中：kij—第 i 个流量点第 j 次测量得到的修正系数 ; Qij(qij)—第 i 个流量点第j 次测量被校准流量计的示值，m3 ( m3 /h)。
使用瞬时流量校准参照公式(2)、(3)、(4)计算
在第 i 个流量点 ，多次校准所测得的该点修正系数的平均值按式(5)计算：
ki (5)
式中： ki—第 i 个流量点修正系数的平均值;
n—重复测量次数。
7.2.8 周期稳定度
周期稳定度 W 按公式(6)计算：
W (6)
式中： kij—修正系数调整量 ，%;
MPEV—流量计最大允许误差绝对值 ，%。
8 校准结果的表达
校准结果应在校准证书上反映。校准证书应至少包括以下信息：
a) 标题“校准证书”;
b) 校准地点名称;
c)进行校准的地点;
d)证书的唯一性标识(如编号) ，页码及总页数的标识;
e)客户的名称和地址;
f)被校流量计的描述和明确标识;
g)进行校准的日期 ，如果与校准结果的有效性与应用有关时，应说明被校流量计的接收日期;
h) 校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号;
i)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;
j)校准环境的描述;
k)校准结果及测量不确定度的说明;
l)对所依据技术规范偏离的说明;
m)校准证书校准员、核验员、批准人的签名或等效标识;
n) 校准结果仅对被校对象有效的声明;
o) 未经实验室书面批准，不得部分复印证书的声明。
9 复校时间间隔
作为标准表使用的流量计复校时间间隔一般不超过 l 年。
附录 A
校准记录参考格式
附录 B
校准证书(内页)参考格式
1. 校准依据：
2. 校准所用主要标准装置名称：
3. 不确定度或准确度：
4. 有效期至：
5. 环境和介质条件
环境温度： 大气压力： 相对湿度：
校准用介质： 介质温度： 介质压力：
6. 校准用管道参数：
管道标称内径： 管道外径： 管道壁厚：
7. 校准结果
8. 周期稳定度：
9. 复校时间间隔建议： 年
附录 C
非固定管道超声流量计校准结果不确定度评定
(一)不确定度评估依据
主要参照本规范;《JJG1030-2007 超声流量计》;《JJG164-2000 液体流量标准装置》; 《 JJF1059-2012 测量不确定度与表示》。
(二)数学模型
流量计不确定度评定可以使用下式进行表示：
Qm = mc . Cb + ΔmD + ΔmS + ΔmO (2-1)
式中, Qm ——质量流量，kg;
mc ——电子秤示值，kg;
ΔmD ——由换向器同步性引入的质量测量偏差;
ΔmS ——由管容引入的质量测量偏差(包括由于温度变成产生的管道容积变化以及管道内水密度变化);
ΔmO ——其他影响质量测量的因素(蒸发、水中含气率变化等);
Cb ——浮力修正系数，
式中, pa ——空气密度，kg/m3;
pw ——水密度，kg/m3。
空气密度ρa 的计算方法
p — 大气压力 ，Pa
Ma(干燥空气的摩尔质量)= 28.96546 ´10-3kg mol-1
Mv(水的摩尔质量)= 18.01528 ´10-3kg mol-1
Z — 压缩系数
R = 8.314472 J mol-1K -1
T — 绝对温度 ，K
xv — 水蒸气的摩尔组成比例压缩系数 Z 的计算：
a 0 = 1.58123 ´10-6 KPa-1
a 1 = - 2.9331´10-8 Pa -1
a2 = 1. 1043 ´10-10 K -1Pa -1
b0 = 5.707 ´10-6 KPa-1
b1 = -2.051´10-8 Pa -1
c0 = 1.9898 ´10-4 KPa-1
c1 = -2.376 ´10-6 Pa-1 d = 1.83 ´10-11K 2 Pa-2 e = -0.765 ´10-8 K 2 Pa-2 T — 绝对温度 ，K
水蒸气摩尔组成比例 xv 计算：
h = 相对湿度
P = 大气压力 ， Pa水的饱和蒸汽压，Psv：
A = 1.2378847 ×10-5 K -2
B = -1.9121316 ×10-2 K -1
C = 33.93711047
D = -6.3431645 ×103 K
T — 绝对温度 ，K绝对温度 T 的计算：
T= t + 273.15K
t — 介质温度 ，℃瞬时质量流量可由下式表示：
qm (2-5)
式中， qm ——瞬时质量流量，kg/s;
t ——测量时间, s.
瞬时体积流量：
qv (2-6)
式中, qv ——瞬时体积流量，m3/s;
按照公式( 7-1 )流量的不确定度 u(Qm), u(qm) and u(qv) 可被表示为：
u(Qm) = [u(mc)2 + u(Cb)2 + u(ΔmD)2 + u(ΔmS)2 + u(ΔmO)2 ]12 (2-7)
u(qm) = [u(mc)2 + u(Cb)2 + u(ΔmD)2 + u(ΔmS)2 + u(ΔmO)2 + u(t)2 ]12 (2-8)
u(qv) = [u(mc)2 + u(Cb)2 + u(ΔmD)2 + u(ΔmS)2 + u(ΔmO)2 + u(t)2 + u(pw)2 ]12 (2-9)
(三)不确定度评估
说明：装置经中国计量科学研究院检定，装置扩展不确定度小于 Ur=0.2%(k=2) 由于在检定过程中应考虑管容、密度、蒸发量、含气、浮力修正等因素。出于严谨考虑在此
处对一般测量能力不确定度评定时，对检定证书中测量不确定度最大的工作台位从新评定以确定其一般测量能力。
证书中给出各工作台位扩展不确定度：
150kg 电子秤位 Ur=0.036%(k=2)
1500kg 电子秤位 Ur=0.048%(k=2)
6000kg 电子秤位 Ur=0.026%(k=2)
1500kg 电子秤位不确定度最大，因此我们以 1500kg 电子秤位为例，进行不确定度分析。
以 1500kg 秤台位为例进行不确定度分析，其不确定度分析数据如下表：
表 1-1500kg秤台位的不确定度分析
说明：
1 、 电子秤称量引入的不确定度
电子秤引入的不确定度由中国计量科学研究院检定证书中数据得出电子秤称量引入相对不确定度的灵敏系数计算：
cr ( 2-11 )
2 、 浮力修正引入的不确定度u(Cb)可由下式表示：
u 2 (Cb) = c 2 (pw)u 2 (pw)+ c2 (pa)u 2 (pa) (2-12)
水密度和空气密度相对不确定度的灵敏系数可以按照下式计算：
空气密度查文献计算得到， 由于其灵敏度系数较小，做保守估计不确定度2%，均匀分布，k=3 ;
装置管路内水密度由比重瓶密度计测得，准确度等级为0.01，均匀分布，引入标准不确定度 0.006%，考虑离线测量水温变化( <0.2k) ，引入标准不确定度 0.005%，综合上述 2 项 ，引入标准不确定度为0.008%。
浮力修正引入相对不确定度的灵敏系数Cr (Cb) = 1 。
3 、 换向器引入的不确定度
校准及数据处理方法依据 JJG164-2000 中 5.2.7.2 进行，包括 A 类不确定度及 B 类不确定度。
换向器引入相对不确定度的灵敏系数Cr (ΔmD) = 1 。
4 、 管容的不确定度评估
计算管容变化使用的参数均采用了较为保守的估计，其中：
内部连接管道的容积值： Vp<1.185m3 (DN300);
单次校准介质温度的变化量 Δtp<0.3k (在最大流量下)。
管容引入相对不确定度的灵敏系数Cr (ΔmS) = 1 。
5 、其它与质量相关量影响评估 ，引用 PTB 评估结果[4]。
6 、水密度测量不确定度中 ，温度测量是指由于离线测量使得介质温度发生变化所引入的不确定度;如果使用本规范中所述的密度公式法，有密度引入的标准不确定度可保守的估计为 0.03%。
密度引入相对不确定度的灵敏系数Cr (pw) = 1 。
7 、 计时器引入的不确定度
计算瞬时流量时需引入计时器的不确定度 。计时器的不确定度评估一般依据JJG164-2000 中 5.2.4.2 进行 ;不确定度引用计时器检定证书。
计时器引入相对不确定度的灵敏系数
cr (2-15)
8 、被测表引入的不确定度
1)被校准流量计引入的不确定度分量 ur(q)
由于校准管道截面积的测量直接影响被校准流量计的流量测量结果，需考虑几何尺寸测量引入的标准不确定度。
校准管道截面积 S 由( 2-16-1 )得到:
S ( 2- 16- 1 )
2)截面积 S 的标准不确定度为：
校准管道内径 Dn 的不确定度由外径 D 和壁厚 d 的不确定度合成 ，可表示为：
u Dn u (2- 16-2)
3)校准管道内径 Dn 的不确定度由外径 D 和壁厚 d 的不确定度合成 ，可表示为：
u u2 ( 2- 16-3 )
4)外径D 的不确定度包括重复测量引入的 A 类不确定度和量具引入的B 类不确定度，如式(2-16-4)所示。
u +u (2- 16-4)
5)分度值为 0.02mm 的 π 尺测量 50mm≤D<500mm 范围 ， 直径最大允许误差为 ± 0.05mm， 因此，外径 D 的 B 类不确定度为 0.029mm,进而得到 u(D)=0.15mm 。引入 B 类不确定度为 0.03mm，得到 u(d)=0.033mm 。得到 u(Dn)=0.143mm ，ur(S)=1.9%
6)除了几何尺寸测量引入的不确定度分量 ，被校准流量计引入的不确定度 ur(q)还包括重复测量引入的 A 类不确定度，按照式(2-16-5)计算。
uA (2- 16-5)
式中： Er—多次测量的重复性误差 ，%;
n—重复测量次数;
7) 由式(2-16-6)得到被校准流量计引入的不确定度。
ur +u = 0. 19% (2- 16-6)
9 、被测表信号采集所引入的不确定度
1 )当被测表输出为脉冲信号时，该项不确定度主要由计数器记录流量计发出的累积脉冲的分辨力引入，计算方法举例，如校准记录脉冲数为25000 ，因此，可近似得到该项不确定度为：
2)当被测表输出为电流信号时，还应计算有数字表引入的不确定度，由其证书可知，该仪表测量准确度优于±0.05%，按照均匀分布，其引入的标准不确定度可表示为：
ur (Im) = 0.05%/3 = 0.029% (2-18)
3)当被检表采用面板显示或其他直读方式(流量示值)输出时 ，在不确定度计算时应考虑读数的分辨力
被测表信号采集所引入相对不确定度的灵敏系数 cr (N) = 1 ， cr (Im) = 1 。
10 、 不确定度的合成
不确定度的合成按照公式(2-5)～(2-7)。
Ur=2. 1%(k=2)
附录 D
纯水中的声速
纯水的声速可按下式计算：
式中：
tn=t/100，其中 t 为温度，单位为摄氏度 (℃) ;
A=1402.39;
B=1478.5625;
C=0.69494542;
D=0.16618854;
E=-0.0160586;
F=0.02192692。
该式适用范围为 ：温度 0℃~90 ℃ , 标准大气压( 101325 Pa) 。水的声速随压强升高而增大，增幅约为 1.5×10-6 (m/s)/Pa，相当于每增加 1 m 水深，声速增加 1.5 cm/s。
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