ISO 6358-22019Amd 12026 气动流体动力 使用可压缩流体的部件流速特性的测定 第2部分替代试验方法 修改件1测量不确定度的评定标准立项发展报告

气动流体动力使用可压缩流体的部件流速特性的测定第2部分：替代试验方法修改件1：测量不确定度的评定标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:PneumaticFluidPower—DeterminationofFlow-rateCharacteristicsofComponentsUsingCompressibleFluids—Part2:AlternativeTestMethods—Amendment1:EvaluationofMeasurementUncertainty摘要随着工业自动化与智能制造水平的持续提升，气动系统在精密制造、航空航天、医疗器械及新能源装备等领域的应用日益广泛，其对气动元件流量特性的精确测定提出了更高的计量要求。ISO6358-2:2019是气动流体动力领域关于使用可压缩流体测定部件流速特性的核心国际标准，规定了区别于传统稳态测试的替代试验方法。本报告聚焦于该标准的修改件ISO6358-2:2019/Amd1:2026，其核心内容为新增“测量不确定度的评定”规范。该修改件明确了气动元件流量特性测试中测量不确定度的来源分析、评定流程及报告要求，填补了原标准在测量质量量化评估方面的空白，为全球气动行业统一测试结果的可靠性与可比性提供了重要技术依据。本报告系统梳理了该修改件的立项背景、技术内容、国际意义及应用前景，以期为我国气动行业标准化工作及相关企业技术升级提供参考。关键词：气动流体动力；流量特性；替代试验方法；测量不确定度；国际标准；修订Keywords:Pneumaticfluidpower;Flow-ratecharacteristics;Alternativetestmethods;Measurementuncertainty;Internationalstandard;Amendment一、引言1.1立项背景气动技术作为工业自动化的核心支撑技术之一，在生产线执行机构、精密定位系统及过程控制中扮演着不可替代的角色。气动元件的流量特性——包括声速流导C和临界压力比b——是表征其流通能力和节能性能的关键参数，直接影响气动系统的设计选型、能耗评估及动态响应性能。因此，建立准确一致的流量特性测定方法，对于保障气动产品质量、促进国际贸易和技术交流具有重要的基础性作用。国际标准化组织（ISO）下设的ISO/TC131（流体传动系统技术委员会）长期以来致力于气动元件测试标准的制定与完善。ISO6358系列标准是气动元件流量特性测定的基础性国际标准，其中ISO6358-2:2019规定了采用可压缩流体进行流量特性测定的替代试验方法，为不同测试条件和应用场景提供了灵活的技术路径[1]。然而，随着全球计量科学的发展和工业界对测试数据质量的日益重视，仅有测试方法本身已不能满足现代质量管理的要求。在实验室认可（如ISO/IEC17025）和测量系统分析（MSA）框架下，定量评估测量结果的不确定度已成为衡量测试数据可信度的基本前提[2]。原ISO6358-2:2019标准虽提供了替代试验方法的操作框架，但未系统规定测量不确定度的评定方法和报告要求，导致不同实验室即使遵循同一标准，其测试结果仍可能存在难以量化的偏差，这在一定程度上削弱了标准的适用性和国际互认性。1.2修订意义在此背景下，ISO/TC131组织专家对ISO6358-2:2019进行修订，形成了修改件Amd1:2026，专门增加“测量不确定度的评定”内容。这一修订具有以下重要意义：第一，与国际计量体系接轨。测量不确定度评定是国际计量界公认的测量质量评价工具，GUM（测量不确定度表示指南）及其补充文件已成为各领域测量结果表述的国际通用准则[3]。本修改件的出台，使气动元件流量特性测试与国际计量基准体系实现有效衔接。第二，提升测试结果的可比性和互认性。通过标准化的不确定度评定流程，不同实验室针对同一被测元件所获得的测试结果将具备统一的置信区间表达方式，从而显著增强测试数据在全球范围内的可比性和互认性。第三，支撑气动产品的质量管理与认证。测量不确定度信息是产品合格评定、质量追溯和过程能力分析的基础输入。该修改件为气动元件制造商、第三方检测机构和认证机构提供了统一的技术依据。第四，服务“双碳”战略下的能效评估需求。气动系统能耗巨大，其能效评估高度依赖流量特性的准确测定。量化测量不确定度有助于更科学地评估气动元件的节能潜力，为终端用户选择高效产品提供更可靠的数据支撑[4]。二、标准概况2.1标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|ISO6358-2:2019/Amd1:2026||标准名称|气动流体动力使用可压缩流体的部件流速特性的测定第2部分：替代试验方法修改件1：测量不确定度的评定||英文名称|Pneumaticfluidpower—Determinationofflow-ratecharacteristicsofcomponentsusingcompressiblefluids—Part2:Alternativetestmethods—Amendment1:Evaluationofmeasurementuncertainty||标准状态|现行||发布机构|国际标准化组织（ISO）||ICS分类号|23.100.01（流体动力系统综合）||发布日期|2026年4月10日||国别|国际组织||语种|英语|2.2标准体系定位ISO6358系列标准是气动流体动力领域流量特性测定的系列标准，其整体结构如下：-ISO6358-1:2013：规定了采用稳态流动方法测定气动元件流量特性的通用测试方法和计算公式，是气动元件流量特性测定的基准方法[5]；-ISO6358-2:2019：规定了替代试验方法，适用于在使用可压缩流体条件下以更灵活的方式测定流量特性，该部分兼顾了工业测试场景中的多样性需求；-ISO6358-3：面向特定类型气动元件的流量特性测定提供补充规范和指导。本修改件（Amd1:2026）是对ISO6358-2:2019的有益补充和深化，其系统引入测量不确定度的评定要求，标志着该系列标准从“规定测量方法”向“保障测量质量”的维度跃升。三、标准主要技术内容3.1修改件核心架构本修改件在ISO6358-2:2019原标准框架基础上，新增了“测量不确定度的评定”方面的技术内容，核心章节结构包括：1.范围界定：明确测量不确定度评定适用于采用替代试验方法测定气动元件流量特性的所有测试场景，包括声速流导C和临界压力比b两项关键参数的不确定度评定。2.规范性引用文件：重点引用了ISO/IEC指南98-3（测量不确定度表示指南，GUM）和ISO/IEC指南99（国际计量学词汇，VIM）作为不确定度评定的基础方法论[3,6]。3.术语与定义：在原有术语基础上，补充了与测量不确定度相关的术语定义，包括标准不确定度、合成标准不确定度、扩展不确定度、包含因子、自由度等核心概念，并明确了其在气动流量测试语境下的具体内涵。4.不确定度来源分析：系统梳理了气动元件流量特性测试中的不确定度来源，主要包括以下类别：-测量仪器的校准不确定度：压力传感器、流量计、温度传感器等核心测量仪器的校准不确定度及其溯源链；-测量仪器的漂移与稳定性：仪器在测试周期内的零漂、增益漂移及长期稳定性对测量结果的影响；-环境条件波动：供气压力波动、温度变化、湿度影响等环境因素引入的不确定度；-安装与连接效应：测试管路布置、接头形式、密封状态对流动状态的影响，导致被测元件实际工况与标准工况之间的偏差；-数据采集与处理：采样频率、A/D转换分辨率、数据平均化方法及数值计算中的舍入误差；-被测元件自身的变化：同一批次元件之间的个体差异及被测元件在测试过程中的状态变化。5.不确定度评定流程：规定了从建立数学模型、确定输入量估计值，到计算各分量的标准不确定度、合成标准不确定度，最终确定扩展不确定度的完整评定程序。该流程全面遵循GUM方法框架，并针对气动流量测试的特殊性进行了适用化改造。6.报告要求：规定在流量特性测试报告中需包含测量不确定度信息，具体包括：扩展不确定度及其包含因子（k=2对应约95%置信水平）；各主要不确定度分量的简要清单及其贡献率；不确定度评定依据的版本和日期等，确保不确定度信息的完整性和可追溯性。3.2关键技术要点（1）测量不确定度的传递模型修改件根据ISO6358-2:2019中规定的流量特性计算方法，建立了从原始测量量（如上游压力p₁、下游压力p₂、温度T、质量流量qₘ等）到目标参数（声速流导C、临界压力比b）的不确定度传递模型。该模型采用一阶泰勒级数展开方法，对各输入量之间的相关性进行了合理简化，在保证评定精度的同时兼顾了工业应用的可操作性。（2）针对可压缩流体特性的特殊考量与不可压缩流体相比，可压缩流体的流量特性测试涉及更为复杂的热力学过程。修改件特别关注了以下特殊因素对测量不确定度的影响：-气体状态方程偏差：高压条件下实际气体偏离理想气体状态所引入的密度计算误差；-节流过程中的温度变化（焦耳-汤姆逊效应）：对温度测量结果的影响及其修正；-临界流动状态的判定误差：临界压力比的确定过程中，临界点辨识对最终结果的影响。（3）蒙特卡洛方法的适用性说明修改件在GUM框架基础上，在附录中给出了当测量模型具有明显非线性或输入量概率分布显著偏离正态分布时，建议采用蒙特卡洛方法（MCM）进行不确定度评定的补充指南。这一做法与GUMSupplement1[7]的推荐方法保持一致，体现了标准的前瞻性和科学性。（4）基于实验数据的A类评定修改件详细规定了利用重复测量数据进行A类不确定度评定的方法，包括：-测量次数的最低要求及统计稳定性判据；-异常值检验方法（如格拉布斯检验）的应用指导；-合并标准差的应用条件和方法。四、修订的企事业单位或标委会介绍4.1ISO/TC131技术委员会概况本修改件由国际标准化组织下设的ISO/TC131（流体传动系统技术委员会）组织制定。ISO/TC131成立于1974年，是国际流体传动与控制领域最重要的标准化技术组织之一，负责液压、气动及真空技术的国际标准制定与修订工作。其工作范围涵盖术语与分类、通用规则、系统与元件技术要求、试验方法等多个方面[8]。4.2主要参与单位介绍在本修改件的制定过程中，日本SMC株式会社（SMCCorporation）发挥了核心技术支撑作用。SMC是全球最大的气动元件制造商之一，总部位于日本东京，在全球80多个国家和地区设有生产基地和销售网络。SMC在气动元件流量特性测试领域拥有数十年的深厚技术积累，其企业测试实验室具备先进的流量特性测试平台和完善的测量不确定度管理体系。SMC长期深度参与ISO/TC131的标准制修订工作，其技术专家在该修改件的项目立项、技术方案论证和文本起草等关键环节承担了重要角色。SMC依托其丰富的产品测试实践数据，为不确定度来源的识别和量化提供了大量实证支持，尤其是在不同型号气动元件（如电磁阀、速度控制阀、快换接头等）的流量特性测试方面，贡献了系统性的试验数据和误差分析案例[9]。此外，来自德国费斯托（FestoSE&Co.KG）和美国派克汉尼汾（ParkerHannifinCorporation）等国际知名流体传动企业的技术专家也深度参与了本修改件的制定工作。费斯托在精密气动测量技术及传感器校准方面积累了丰富的工程实践经验，其德国总部测试实验室为不确定度评定模型中相关输入量的灵敏度系数计算提供了重要验证数据。派克汉尼汾则在复杂气动系统的流量特性表征方面具有长期研究积累，其专家团队在测试边界条件对测量结果影响的分析方面提出了多项关键技术建议[10]。这些跨国企业与国际计量机构（如德国联邦物理技术研究院PTB）的专家共同组成了工作组（WG），通过多轮国际研讨和实验验证，最终促成了本修改件的顺利发布。五、标准实施的意义与应用前景5.1对气动行业的影响本修改件的实施将对气动行业产生深远影响：提升产品质量评价的科学性。通过将测量不确定度纳入流量特性测试的标准流程，气动元件制造商能够更准确地评估自身产品的真实性能水平，避免因测量误差导致的误判，同时也为产品质量改进提供更加精准的量化依据。推动实验室能力的标准化建设。各检测实验室需要依据修改件要求，建立和完善测量不确定度评定程序文件，加强相关仪器设备的校准管理和数据质量控制。这将有效提升气动行业第三方检测实验室的整体技术能力和服务水平。促进国际贸易中的技术协调。统一的不确定度评定和报告规范，有助于减少因测量方法差异造成的技术性贸易壁垒，促进气动元件在全球范围内的贸易流通和技术交流。5.2应用前景在智能制造领域，气动元件流量特性的精确测定与不确定度量化，将有力支撑数字化生产线上气动系统的精确建模与能效优化。随着数字孪生技术在生产系统的推广应用，高可靠性的流量特性数据将成为气动系统虚拟仿真和预测性维护的基础数据源[11]。在新能源与节能领域，精确的流量特性及其不确定度信息能够支持更科学的气动系统能效评估。在“碳达峰、碳中和”战略背景下，各行业对压缩空气系统的节能改造需求日益强烈，本标准的实施将为气动元件能效分级和绿色评价提供更严谨的技术支撑。在高端装备领域，航空航天、医疗器械和半导体制造等对气动控制精度要求极高的行业，将直接受益于测量质量提升所带来的系统性能优化。5.3对我国气动行业标准化工作的启示我国是气动元件生产和消费大国，全国液压气动标准化技术委员会（SAC/TC3）一直积极跟踪和参与ISO/TC131的国际标准制修订工作。本修改件的发布，对我国气动行业提出以下启示：加强国际标准跟踪与转化。应及时启动该修改件的采标工作，将其转化为我国国家标准（GB/T），保持我国气动标准与国际标准的技术一致性。强化测量不确定度意识。国内气动元件制造企业和检测机构应加强对测量不确定度理论和方法的学习培训，在企业质量管理和实验室运行中切实贯彻不确定度评定要求。推动检测能力提升与互认。依托该标准的技术框架，推动国内气动元件检测实验室的能力建设，积极参与国际实验室间比对活动，提升我国检测数据的国际公信力。六、结论与展望ISO6358-2:2019/Amd1:2026的发布，是气动流体动力领域标准化工作的一项重要进展。该修改件系统地将测量不确定度评定引入气动元件流量特性的替代试验方法中，使ISO6358-2标准从单一的“方法标准”提升为覆盖“测试方法+质量评价”的综合性技术规范。从技术层面看，该修改件严格遵循GUM和VIM的国际通用方法论框架，同时针对可压缩流体流动的特殊性进行了细致的适用化设计，在科学严谨性与工程可操作性之间实现了良好的平衡。从应用层面看，它为全球气动行业在元件选型、质量控制和能效评价等方面提供了更加可信的数据基础。展望未来，随着工业自动化和智能制造对气动系统性能要求的不断提升，流量特性测试技术及其不确定度评定方法将持续演进。可以预见：-ISO6358系列标准将继续联动完善，测量不确定度评定的要求有望在更大范围内推广至流体传动系统的其他测试标准；-数值仿真技术与实验测试的深度融合，将催生更多基于虚拟试验的流量特性测定方法，测量不确定度评定也将扩展到仿真验证领域；-基于该标准的实验室间比对和能力验证活动将持续开展，进一步积累不确定度评定的实证经验和改进依据。我国应积极跟踪该领域国际标准的最新进展，加快国内标准体系的衔接与升级，推动行业技术进步和产品质量提升，在全球气动标准化治理中贡献更多中国智慧和中国方案。参考文献[1]ISO6358-2:2019,Pneumaticfluidpower—Determinationofflow-ratecharacteristicsofcomponentsusingcompressiblefluids—Part2:Alternativetestmethods[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2019.[2]ISO/IEC17025:2017,Generalrequirementsforthecompetenceoftestingandcalibrationlaboratories[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2017.[3]ISO/IECGuide98-3:2008,Uncertaintyofmeasurement—Part3:Guidetotheexpressionofuncertaintyinmeasurement(GUM:1995)[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2008.[4]路甬祥.液压气动技术手册[M].北京:机械工业出版社,2002.[5]ISO6358-1:2013,Pneumaticfluidpower—Determinationofflow-ratecharacteristicsofcomponentsusingcompressiblefluids—Part1:Generalrulesandtestmetho