柱塞頭活塞式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置是一種可用于直接測量氣體流量的容積式原級標(biāo)準(zhǔn)裝置，因具有工作穩(wěn)定可靠、精度高、工作壓力可調(diào)、檢定效率高和易實現(xiàn)自動化控制等特點，受到流量計量行業(yè)的極大關(guān)注。

為研究國內(nèi)微小氣體流量量值溯源與傳遞方法，同時探索微尺度氣體流量儀表的計量特性，該標(biāo)準(zhǔn)裝置前后柱塞結(jié)構(gòu)完全對稱，利用柱塞運動置換前后氣缸內(nèi)相同體積的氣量，以達到氣體溫壓參數(shù)恒定，實現(xiàn)高精度流量測量目的。首先分析總結(jié)微小氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的分類及其研究現(xiàn)狀，而后針對活塞式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的工作原理，提出了全對稱柱塞結(jié)構(gòu)微小氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的總體設(shè)計方案、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，同時根據(jù)不同被檢表的特性制定了相應(yīng)的檢定模型。

另外采用計算流體動力學(xué)方法，通過FLUENT仿真軟件，對標(biāo)準(zhǔn)裝置內(nèi)部流場進行了動態(tài)仿真，分析驗證了裝置的可行性。采用PLC對不同檢定模型開發(fā)設(shè)計了相應(yīng)下位機檢定系統(tǒng)，并通過LabVIEW編程平臺完成了上位機檢定監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。對標(biāo)準(zhǔn)裝置進行了一系列實驗研究，并對標(biāo)準(zhǔn)裝置及被檢表進行了不確定度分析與評定。 實驗研究表明，檢定過程中工作腔流場溫度、壓力穩(wěn)定，微小波動引起的不確定度可忽略不計，標(biāo)準(zhǔn)裝置擴展不確定度為0.24%（k=2），能用于實現(xiàn)（5-1000）mL/h范圍內(nèi)質(zhì)量流量計、皂膜流量計、浮子流量計的檢定。