JJF 2142-2024 过滤器完整性测试仪校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范
JJF2142—2024
过滤器完整性测试仪校准规范
CalibrationSpecificationforFilterIntegrityTesters
2024-09-18发布2025-03-18实施
国家市场监督管理总局 发布
过滤器完整性测试仪校准规范
CalibrationSpecificationforFilter
IntegrityTesters
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JJF2142—2024
归口单位:全国压力计量技术委员会
主要起草单位:广东省计量科学研究院
参加起草单位:新疆维吾尔自治区计量测试研究院
广西壮族自治区计量检测研究院
北京钮因上晟科技开发有限公司
本规范委托全国压力计量技术委员会负责解释
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本规范主要起草人:
徐 标(广东省计量科学研究院)
郭贵法(广东省计量科学研究院)
杨 磊(广东省计量科学研究院)
参加起草人:
卓 华(新疆维吾尔自治区计量测试研究院)
黄 伟(广西壮族自治区计量检测研究院)
王若栋(北京钮因上晟科技开发有限公司)
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目 录
引言……………………………………………………………………………………… (Ⅱ)
1 范围…………………………………………………………………………………… (1)
2 引用文件……………………………………………………………………………… (1)
3 术语和计量单位……………………………………………………………………… (1)
3.1 术语………………………………………………………………………………… (1)
3.2 计量单位…………………………………………………………………………… (1)
4 概述…………………………………………………………………………………… (1)
5 计量特性……………………………………………………………………………… (2)
5.1 压力示值误差……………………………………………………………………… (2)
5.2 压力回程误差……………………………………………………………………… (2)
5.3 流量示值误差……………………………………………………………………… (2)
5.4 流量示值重复性…………………………………………………………………… (2)
6 校准条件……………………………………………………………………………… (2)
6.1 环境条件…………………………………………………………………………… (2)
6.2 测量标准及其他设备……………………………………………………………… (2)
7 校准项目和校准方法………………………………………………………………… (3)
7.1 校准前检查………………………………………………………………………… (3)
7.1.1 外观检查………………………………………………………………………… (3)
7.1.2 功能检查………………………………………………………………………… (3)
7.2 校准方法…………………………………………………………………………… (3)
7.2.1 压力示值误差…………………………………………………………………… (3)
7.2.2 压力回程误差…………………………………………………………………… (4)
7.2.3 流量示值误差…………………………………………………………………… (4)
7.2.4 流量示值重复性………………………………………………………………… (4)
8 校准结果……………………………………………………………………………… (5)
8.1 校准记录…………………………………………………………………………… (5)
8.2 校准证书…………………………………………………………………………… (5)
8.3 校准结果的不确定度评定………………………………………………………… (5)
9 复校时间间隔………………………………………………………………………… (5)
附录A 过滤器完整性测试仪校准记录……………………………………………… (6)
附录B 校准证书内页格式…………………………………………………………… (7)
附录C 压力示值误差测量结果不确定度评定示例………………………………… (8)
附录D 流量示值误差测量结果不确定度评定示例………………………………… (11)
Ⅰ
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引 言
JJF1071—2010 《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001—2011 《通用计量术语及
定义》、JJF1059.1—2012 《测量不确定度评定与表示》共同构成本规范制定的基础性
系列规范。
本规范参考了JJG875—2019 《数字压力计》、JJG640—2016 《差压式流量计》和
GJB8630—2015 《过滤器滤芯结构完整性试验方法》的部分内容制定。
本规范是首次发布。
Ⅱ
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过滤器完整性测试仪校准规范
1 范围
本规范适用于过滤器完整性测试仪的校准。
2 引用文件
本规范引用了下列文件:
JJG875 数字压力计检定规程
JJG640 差压式流量计检定规程
GJB8630 过滤器滤芯结构完整性试验方法
PDATR26 液体的除菌过滤
凡是注明日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注明日期的引用
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 完整性测试 integritytest
与过滤器、过滤器装置的细菌截留效率相关的,非破坏性的物理测试。
[来源:PDATR26]
3.1.2 泡点 bubblepoint
所测量的气体压差,在该压差下液体(例如水、酒精、产品)从润湿的多孔的膜的
最大的孔中冒出,且能探测到稳定的气泡流或大量的气流。
[来源:PDATR26]
3.1.3 扩散流 diffusiveflow
在浓度(例如气体压力)差异的基础上,已溶解的气体穿过经液体润湿后的膜的
动作。
[来源:PDATR26]
3.2 计量单位
压力计量单位为kPa,流量计量单位为mL/min。
4 概述
过滤器完整性测试仪,亦称完整性测试仪、滤芯完整性测试仪(以下简称测试仪),
是针对除菌滤膜及过滤系统进行完整性测试的专用仪器。其主要的测试方法有:泡点测
试、保压测试、扩散流测试和水侵入测试。泡点测试主要针对过滤面积较小的过滤器,
与孔径的相关性较好;而保压测试、扩散流测试和水侵入测试主要针对大过滤面积的过
滤器。
1
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测试仪的工作原理及内部结构示意图见图1。
图1 测试仪工作原理及内部结构示意图
5 计量特性
5.1 压力示值误差
在测量范围内,压力示值误差不超过±0.5%FS。
5.2 压力回程误差
在测量范围内,压力回程误差不超过0.5%FS。
5.3 流量示值误差
流量示值误差不超过±5%。
5.4 流量示值重复性
流量示值重复性不超过流量示值误差绝对值的1/3。
注:上述计量特性不作合格与否的判定。压力和流量项目可根据测试仪的实际情况
选做。
6 校准条件
6.1 环境条件
6.1.1 温度:(20±5)℃。
6.1.2 相对湿度:不大于80%。
6.1.3 测量设备周围应无热源、强电磁场和放射性源等外界干扰,周围不应有明显的
振动。
6.2 测量标准及其他设备
通常使用数字压力计、标准流量计等标准装置。具体技术要求见表1。
2
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表1 测量标准及其他设备
序号名称技术要求用途
1 数字压力计
准确度等级:等于或优于0.05级(年稳
定性合格) 校准压力
2 标准流量计准确度等级:等于或优于1.0级校准流量
3 缓冲罐0.5L,用于校准5mL/min
2L,用于校准30mL/min
辅助设备,用于稳
定流量
4 流量调节阀工作压力1MPa,工作压差500kPa 辅助设备,用于调
节流量大小
7 校准项目和校准方法
7.1 校准前检查
7.1.1 外观检查
测试仪应标有产品名称、型号、制造厂名、出厂编号、气源进气端、出气端、排气
端等标识,并清晰可辨。其显示装置应无影响读数的划痕,显示数字应清晰鲜明、无重
叠,仪表显示亮度均匀,不应有缺笔画等现象。
7.1.2 功能检查
测试仪上的开关、旋钮、功能键及连接件、接插件不应有松动现象,应能正常工
作。开机后,测试仪的自检功能应保持良好。
7.2 校准方法
7.2.1 压力示值误差
图2 测试仪压力校准连接图
按图2,将数字压力计接在测试仪的输出端,通电预热15min,或者按产品说明书
的要求进行通电预热。以测试仪铭牌或说明书标示的压力量程的20%、50%和80%附
近压力点作为校准点,调节测试仪测试压力使压力标准器示值达到各个压力校准点,从
20%逐步增加到80%然后逐步降压到20%为一个来回。各校准点示值误差按公式(1)
计算。
Δp=pR-pS (1)
式中:
Δp ———测试仪各校准点压力示值误差,kPa;
pR ———测试仪各校准点正、反行程压力示值,kPa;
3
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ps ———标准器各校准点的标准压力示值,kPa。
7.2.2 压力回程误差
回程误差可利用示值误差校准的数据进行计算。取同一校准点正、反行程示值之差
的绝对值作为压力计的回程误差。各试验点回程误差按公式(2)计算。取最大差值的
绝对值作为压力回程误差。
φp= pR1-pR2 (2)
式中:
φp ———测试仪测试压力回程误差,kPa;
pR1 ———测试仪各校准点压力示值的正行程,kPa;
pR2 ———测试仪各校准点压力示值的反行程,kPa。
7.2.3 流量示值误差
图3 测试仪流量校准连接图
按图3,将缓冲罐、流量调节阀及流量计连接到测试仪上。启动测试仪,根据实际情
况设定测试仪测试基本参数,调节测试仪的进气压力,使测试仪测试压力至额定工作压
力(一般为280kPa)。开始测试,调节流量调节阀,分别选取5mL/min、30mL/min两
个测量点进行流量校准。待流量稳定后,分别记录测试仪对应流量计的示值。每个测量
点重复测试三次。
测试仪各流量点单次校准的示值误差按公式(3)计算。
Eij=qij-(qs)ij
(qs)ij ×100% (3)
式中:
Eij ———第i 校准点第j 次校准测试仪流量示值误差,%;
qij ———第i 校准点第j 次校准测试仪流量示值,mL/min;
(qs)ij ———第i 校准点第j 次校准标准流量值,mL/min。
测试仪各流量点的示值误差按公式(4)计算。
Ei =1 nΣn
j=1
Eij (4)
式中:
Ei ———第i 校准点测试仪流量示值误差,%;
n ———第i 校准点校准次数。
7.2.4 流量示值重复性
测试仪各流量点的流量示值重复性按公式(5)计算。
Eri = 1
(n -1)Σn
j=1(Eij -Ei)2 ×100% (5)
式中:
4
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Eri———第i 校准点测试仪流量示值重复性,%。
测试仪的流量示值重复性按公式(6)计算。
Er=(Eri)max (6)
式中:
Er———测试仪流量示值重复性,%。
8 校准结果
8.1 校准记录
校准记录应尽可能详尽地记录测量数据和计算结果。推荐的校准记录格式见附
录A。
8.2 校准证书
经校准的测试仪应出具校准证书,校准证书应包括的信息及推荐的内页格式见附
录B。
8.3 校准结果的不确定度评定
测试仪的测量不确定度应按JJF1059.1—2012的要求进行评定,不确定度评定的
示例见附录C和附录D。
9 复校时间间隔
由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所
决定的,因此送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。建议复校时间间隔
为1年。
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附录A
过滤器完整性测试仪校准记录
委托单位: 生产单位:
仪器型号: 仪器编号:
校准标准器: 校准依据:
温 度: ℃ 相对湿度: % 校准地点:
校准记录编号: 校准证书编号:
1. 外观及功能性检查:
2. 压力示值误差和回程误差:
标准值
kPa
过滤器完整性测试仪示值
kPa
正行程反行程
示值误差
kPa
回程误差
kPa
测量不确定度
(k=2)
kPa
3. 流量示值误差和重复性:
标准值
mL/min
过滤器完整性测试仪示值
mL/min
1 2 3 平均值
示值误差
%
重复性
%
测量不确定度
(k=2)
%
校准人员: 核验人员: 校准日期:
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附录B
校准证书内页格式
校准结果
1. 外观及功能性检查:
2. 压力校准数据:
标准器示值
kPa
正行程示值
kPa
反行程示值
kPa
示值误差
kPa
回程误差
kPa
压力示值误差测量
结果不确定度
(k=2)
kPa
3. 流量校准数据:
标准值
mL/min
过滤器完整
性测试仪示值
mL/min
示值误差
%
重复性
%
流量示值误差
测量不确定度
(k=2)
%
(以下空白)
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附录C
压力示值误差测量结果不确定度评定示例
本次采用(0~1000)kPa的0.01级的数字压力控制器作为标准器校准测试仪的压
力部分。在规范校准环境条件下,温度、湿度、磁场、电源变化等的影响可以忽略。测
试仪的测量范围为(0~800)kPa。
C.1 测量模型
C.1.1 测量模型
Δp=pR-pS (C.1)
式中
Δp ———测试仪的压力示值误差,kPa;
pR ———测试仪在被测点上的压力示值,kPa;
pS ———数字压力控制器的标准压力示值,kPa。
C.1.2 灵敏系数
c1=∂Δp
∂pR =1 (C.2)
c2=∂Δp
∂pS =-1 (C.3)
C.1.3 合成标准不确定度计算公式
经分析,测量不确定度的主要来源有数字压力控制器最大允许误差引起的不确定度
u(pS),测试仪的测量重复性及分辨力带来的不确定度u1(pR)和u2(pR),因各不确
定度分量彼此不相关,所以合成标准不确定度的计算公式为:
uc2=c21u2(pS)+c22u21(pR)+c22u22(pR) (C.4)
C.2 输入量的标准不确定度的评定
输入量p被的标准不确定度u(pR)主要来源于两方面:一是测试仪测量重复性引
入的不确定度分量;二是测试仪分辨力引入的不确定度分量。
C.2.1 测试仪测量重复性引入的不确定度u1(pR)
对测试仪在300kPa的校准点重复测量10次,测量结果见表C.1。
表C.1 测量重复性数据
测量序号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
示值
kPa 300.2 300.1 300.0 300.2 300.1 300.3 300.2 300.0 300.3 300.1
对其引入的不确定度分量评定采用A 类评定方法评定,根据贝塞尔公式
sp = Σ10
i=1(pi -p)2
(n -1) 得单次实验标准差sp=0.108kPa。依据校准规范进行3个循环测
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量,则测量重复性引入的不确定度u1(pR)为:
u1(pR)=sp3
=0.063kPa
C.2.2 测试仪分辨力引入的不确定度u2(pR)
测试仪的分辨力R 为0.1kPa,由其引入的不确定度u2(pR)采用B类评定方法评
定。假设可能值在区间内为均匀分布,区间半宽为a=R/2,查表得k= 3,则由分辨
力引入的不确定度u2(pR)为:
u2(pR)=a
3= R
2 3=0.1kPa
2 3 ≈0.029kPa
C.3 数字压力控制器最大允许误差引入的不确定度u(pS)
数字压力控制器的标准压力示值pS引入的不确定度来源于数字压力控制器的最大
允许误差,按B类评定方法评定。假设数字压力控制器的示值最大允许误差为±Δ,按
均匀分布,则区间半宽为Δ,其不确定度u(pS)为:
u(pS)=Δ
3
本次不确定度评定所采用的标准器准确度为0.01级、测量范围为(0~1.0)MPa
的数字压力控制器,此项不确定度u(pS)为:
u(pS)=Δ
3=1000kPa×0.01%
3 ≈0.058kPa
C.4 不确定度的确定
C.4.1 不确定度分量一览表
不确定度分量与灵敏系数见表C.2。
表C.2 不确定度分量汇总
不确定度不确定度来源
不确定度的值
kPa
灵敏系数
Ci
不确定度分量
ci u (xi)
kPa
u(pS) 数字压力控制器最大允许
误差产生的不确定度分量0.058 1 0.058
u1(pR) 测试仪测量重复性引入的
不确定度分量0.063 -1 0.063
u2(pR) 测试仪分辨力引入的不确
定度分量0.029 -1 0.029
C.4.2 合成标准不确定度计算
由于以上各不确定度分量彼此不相关,因此合成标准不确定度为:
uc= [c1u(pS)]2+[c2u1(pR)]2+[c2u2(pR)]2 =0.09kPa
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C.5 扩展不确定度的确定
U =kuc (C.5)
取包含因子k=2,则扩展不确定度按公式(C.5)计算:
U =2×0.09kPa=0.18kPa≈0.2kPa
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附录D
流量示值误差测量结果不确定度评定示例
本次测量使用最大允许误差为±0.5%,测量上限为100mL/min的标准流量计,
测试仪的气源压力为280kPa,测试时间设定为15min,测量对象为测试仪的流量示
值,调节流量调节阀,将流量设为30mL/min。在规范校准环境条件下,温度、湿度、
磁场、电源变化等的影响可以忽略。
D.1 测量模型
D.1.1 对于单次测量,测试仪流量示值误差的测量模型见公式(D.1):
E=q-qs
qs ×100% (D.1)
式中:
E ———测试仪流量示值误差;
q ———测试仪流量示值,mL/min;
qs———标准流量计流量值,mL/min。
D.1.2 灵敏系数:
q 的灵敏系数见公式(D.2):
c1=∂E
∂q =1 qs (D.2)
qs 的灵敏系数见公式(D.3):
c2=∂E
∂qs=q
q2s (D.3)
D.1.3 合成标准不确定度计算公式
经分析,测量不确定度的主要来源有标准流量计的不确定度u(qS),测试仪的测量
重复性及分辨力带来的不确定度u1(q)和u2(q),因各不确定度分量彼此不相关,则
合成标准不确定度计算公式可按公式(D.4)计算得到:
u2c=c21u21(q)+c21u22(q)+c22u2(qs) (D.4)
D.2 标准流量计引起的不确定度u(qs)
标准流量计引起的不确定度u(qs)来源于标准流量计的准确度,采用B类评定方
法评定。假设标准流量计的示值最大允许误差为±Δ,按均匀分布,则区间半宽为Δ,
其不确定度u(qs)见公式(D.5):
u(qs)=Δ
3 (D.5)
本次不确定评定所采用的标准器准确度等级为0.5%、测量范围为(0~100)mL/min
的标准流量计,校准点为30mL/min。此项不确定u(qs)见公式(D.6):
u(qs)=Δ
3=30×0.5%
3 mL/min=0.087mL/min (D.6)
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D.3 测试仪引起的不确定度u(q)
测试仪引起的不确定度u(q)主要来源于两方面:一是测试仪测量重复性引入的不
确定度分量,二是测试仪分辨力引入的不确定度分量。
D.3.1 测试仪测量重复性引入的不确定度u1(q)
对测试仪在30mL/min的校准点连续重复测量10次,得到测量结果见表D.1。
表D.1 测量重复性数据
测量序号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
示值
mL/min 29.8 30.1 30.0 30.2 29.9 29.7 30.1 30.0 29.9 30.2
对其引入的不确定度分量采用A类评定方法评定。平均值见公式(D.7):
q =1 nΣn
i=1
qi =29.99mL/min (D.7)
单次实验标准差见公式(D.8):
s(qi)= Σn
i=1
(qi -q)2
n -1 ≈0.166mL/min (D.8)
本规范中,要求实际校准时在每一校准点测量3次,故该不确定度见公式(D.9):
u1(q)=s(qi)
3 =0.096mL/min (D.9)
D.3.2 测试仪分辨力引入的不确定度u2(q)
测试仪的分辨力R 为0.1mL/min,由其引入的不确定度u2(q)采用B类评定方
法评定,假设可能值在区间内为均匀分布,区间半宽为a=R/2,查表得k= 3,则由
分辨力引入的不确定度u2(q)见公式(D.10):
u2(q)=a
3= R
2 3=0.1mL/min
2 3 =0.029mL/min (D.10)
D.4 不确定度的确定
D.4.1 不确定度分量一览表
不确定度与灵敏系数见表D.2。
表D.2 不确定度分量汇总
不确定度不确定度来源
不确定度的值
mL/min 灵敏系数Ci
不确定度分量
ci u(xi)
min/mL
u1(q)
过滤器完整性测试仪测量
重复性引入的不确定度
分量
0.096 1 qs
1 qs ×0.096
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JJF2142—2024
表D.2 不确定度分量汇总(续)
不确定度不确定度来源
不确定度的值
mL/min 灵敏系数Ci
不确定度分量
ci u(xi)
min/mL
u2(q) 过滤器完整性测试仪分辨
力引入的不确定度分量0.029 1 qs
1 qs ×0.029
u(qs) 标准流量计最大允许误差
产生的不确定度分量0.087 q
q2s
q
q2s
×0.087
D.4.2 相对合成标准不确定度uc
从测量重复性数据列可知,q与qs的误差为0.01mL/min,因此,q≈qs,即q
qs≈1,
灵敏系数c1 = c2 = c3 =1 qs=1
30min/mL,由于以上各不确定度分量彼此不相关,
因此相对合成标准不确定度为:
uc= c21u21(q)+c22u22(q)+c23u2(qs)×100%=0.44%
D.5 相对扩展不确定度的确定
取包含因子k=2,则测试仪流量示值误差测量结果的相对扩展不确定度为:
Urel=k×uc≈0.9%
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