JJF 1934-2021 超声波风向风速测量仪器校准规范-(高清原版).pdf
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1、中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 9 3 42 0 2 1超声波风向风速测量仪器校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rU l t r a s o n i cA n e m o m e t e r s 2 0 2 1-1 2-0 8发布2 0 2 2-0 6-0 8实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布市场监管总局市场监管总局超声波风向风速测量仪器校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rU l t r a s o n i cA n e
2、 m o m e t e r sJ J F1 9 3 42 0 2 1 归 口 单 位:全国气象专用计量器具计量技术委员会 主要起草单位:中国气象局气象探测中心 参加起草单位:湖北省气象信息与技术保障中心黑龙江省大气探测技术保障中心新疆气象技术装备保障中心江苏省无线电科学研究所有限公司 本规范委托全国气象专用计量器具计量技术委员会负责解释J J F1 9 3 42 0 2 1市场监管总局市场监管总局本规范主要起草人:边泽强(中国气象局气象探测中心)李松奎(中国气象局气象探测中心)刘 昕(中国气象局气象探测中心)参加起草人:曾 涛(湖北省气象信息与技术保障中心)黄清治(黑龙江省大气探测技术保障中
3、心)马 静(新疆气象技术装备保障中心)周 琦(江苏省无线电科学研究所有限公司)J J F1 9 3 42 0 2 1市场监管总局市场监管总局目 录引言()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 风速示值误差(2)5.2 风向示值误差(2)5.3 风速方向误差(2)6 校准条件(2)6.1 环境条件(2)6.2 计量标准测量设备及其他设备(2)7 校准项目和校准方法(3)7.1 校准项目(3)7.2 校准方法(3)8 校准结果的表达(4)9 复校时间间隔(5)附录A 标准风速值计算方法(6)附录B
4、超声波风向风速测量仪器校准记录(参考格式)(7)附录C 校准证书(参考格式)(8)附录D 风速测量不确定度评定示例(1 1)附录E 风向测量不确定度评定示例(1 6)J J F1 9 3 42 0 2 1市场监管总局市场监管总局引 言J J F1 0 7 1 国家计量校准规范编写规则、J J F1 0 0 1 通用计量术语及定义、J J F1 0 5 9.1 测量不确定度评定与表示共同构成支撑本规范编写工作的基础性系列规范。本规范为首次发布。J J F1 9 3 42 0 2 1市场监管总局市场监管总局超声波风向风速测量仪器校准规范1 范围本规范适用于测量二维风场的超声波风向风速测量仪器的校准
5、。2 引用文件本规范引用了下列文件:J J G4 3 12 0 1 4 轻便三杯风向风速表Q X/T82 0 0 2 气象仪器术语Q X/T8 42 0 0 7 气象低速风洞性能测试规范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 风向 w i n dd i r e c t i o n风的来向。来源:Q X/T82 0 0 2,定义5.4.23.1.2风速 w i n ds p e e d单位时间内空气移动的距离。来源:Q X/T82 0 0 2,定义5.4.33.1.3 超声波风
6、向风速测量仪器 u l t r a s o n i ca n e m o m e t e r根据超声波在空气中的传播速度随风速的变化而改变的原理制成的测风仪器。来源:Q X/T82 0 0 2,定义5.4.4 63.1.4 风速方向特性 d i r e c t i o n a l r e s p o n s e超声波风向风速测量仪器垂直安装,在水平方向的某一固定风速下,从任何方向测量所引起的误差。3.2 计量单位风速计量单位为米每秒(m/s);风向计量单位为度()。4 概述超声波风向风速测量仪器是利用发送声波脉冲,测量接收端的时间或频率(多普勒变换)差别来计算风速和风向的测量传感器或测量仪器。
7、其外观示意如图1所示。超声波风向风速测量仪器通常由发送端、接收端、支架、数据采集等部分组成。发送端和接收端在一定的距离上成等距平行,发送端发出声波,在顺向或逆向风的作用1J J F1 9 3 42 0 2 1市场监管总局市场监管总局下,接收端接收到的时间就会产生时间差,利用这一时间差,可以理论推导出风速。通过几组发送端和接收端的交替发射和接收,可以计算出不同方向上声传播的时间差,再计算正交的风速分量,然后合成风向风速。图1 超声波风向风速测量仪器外观示意图5 计量特性*5.1 风速示值误差风速1 5m/s及以下风速示值误差不超过0.5m/s,风速1 5m/s以上风速示值误差不超过3%。5.2
8、风向示值误差风向示值最大允许误差不超过3。5.3 风速方向误差超声波风向风速测量仪器垂直安装,在1 0m/s水平方向风速下,任何方向下风速示值误差不超过0.5m/s。*注:以上指标不作为合格性判据,仅供参考。6 校准条件6.1 环境条件温度:(1 53 0);相对湿度:不大于8 5%;大气压力:(5 0 010 5 0)h P a。6.2 计量标准测量设备及其他设备测量设备及其他设备主要技术指标见表1。2J J F1 9 3 42 0 2 1市场监管总局市场监管总局表1 标准器及配套设备分类名称主要技术指标标准器皮托静压管K取值范围(0.9 9 91.0 0 2),Ur e l不大于0.5%微
9、差压计最大允许误差不大于0.5P a角度编码器分度误差不大于0.1 配套设备温度仪最大允许误差不大于0.5湿度仪最大允许误差不大于8.0%气压计最大允许误差不大于2h P a风洞稳定性0.5%均匀性1.0%气流偏角1.0 7 校准项目和校准方法7.1 校准项目校准项目及对应的校准方法条款见表2。表2 校准项目表校准项目校准方法对应条款风速示值校准方法见7.2.3风向示值校准方法见7.2.4风速方向特性校准方法见7.2.5 注:可根据实际应用需要,选择要校准的计量特性项目。7.2 校准方法7.2.2 校准前准备7.2.2.1 外观检查用目测的方法,对超声波风向风速测量仪器的外观和结构进行检查并记
10、录。7.2.2.2 标准器的安装将标准皮托静压管牢固安装在风洞试验段流场均匀区内,皮托静压管的总压孔应朝向风的来向,皮托静压管探头与风洞轴线平行。皮托静压管的总压接头、静压接头分别与微差压计的测试端、参考端通过管路相连。7.2.2.3 超声波风向风速测量仪器的安装将超声波风向风速测量仪器垂直固定在风洞底座的水平旋转平台上,调节高度使超声波风向风速测量仪器感应部分位于风洞试验段截面积中心位置,超声波风向风速测量仪器位于皮托静压管测量探头后端(相对气流来向)。超声波风向风速测量仪器与皮托静压管探头的距离应不小于1 0 0mm。3J J F1 9 3 42 0 2 1市场监管总局市场监管总局7.2.
11、3 风速示值风速校准点:2m/s、5m/s、1 0m/s、1 5m/s、2 0m/s,3 0m/s。也可根据要求自主选择校准点。转动旋转平台将测风仪风向0 朝向风的来向。在每个风速校准点,风速稳定后,记录微压计示值和工作段内温度、湿度及气压值,计算标准风速值(计算方法见附录A),同时记录超声波风向风速测量仪器的风速示值作为该风速校准点的被测风速值。各风速校准点风速示值误差计算见公式(1)。v=v-v(1)式中:v 风速示值误差,m/s;v 被测风速值,m/s;v 标准风速值,m/s。7.2.4 风向示值风向校准点:0、4 5、9 0、1 3 5、1 8 0、2 2 5、2 7 0、3 1 5。
12、也可根据要求自主选择校准点。在1 0m/s风速下,按照风向校准点顺序转动旋转平台。风速稳定后,记录标准风向值,同时记录超声波风向风速测量仪器风向示值作为被测风向值。各风向校准点风向示值误差计算见公式(2)。D=D-D(2)式中:D 风向示值误差,();D 被测风向值,();D 标准风向值,()。7.2.5 风速方向特性在1 0m/s风速下,从0 开始,以2 2.5 为间隔顺序转动旋转平台至3 6 0,也可根据超声波风向风速测量仪器的机械结构特点自主选择旋转角度。在每个风向点,记录微压计示值和工作段内温度、湿度及气压值,计算标准风速,同时记录超声波风向风速测量仪器的风速示值作为被测风速值。各风向
13、点风速方向误差计算见公式(1)。8 校准结果的表达校准结果应在校准证书上反映(校准证书内页格式参考附录D)。校准证书至少应包括以下信息:a)标题“校准证书”;b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;e)客户的名称和地址;4J J F1 9 3 42 0 2 1市场监管总局市场监管总局f)被校对象的描述和明确标识;g)进行校准的日期,如果与校准结果的有效性和应用有关时,应说明被校对象的接收日期;h)如果与校准结果的有效性或应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;i)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;j)
14、本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;k)校准环境的描述;l)校准结果及其测量不确定度的说明;m)对校准规范的偏离的说明;n)校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识;o)校准结果仅对被校对象有效性的声明;p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。9 复校时间间隔建议超声波风向风速测量仪器的复校时间间隔为1年。但当发现风速、风向测量值出现异常时建议提前送校。5J J F1 9 3 42 0 2 1市场监管总局市场监管总局附录A标准风速值计算方法A.1 用风洞试验段内的空气温度按公式(A.1)计算出饱和水汽压:ew=keA T2+B T+C+D()T(A.1)式中:ew T温度下
15、的饱和水汽压,P a;T 试验段内空气温度,K;k=1P a。A、B、C、D均为常数,其值如下:A=1.2 3 78 8 471 0-5K-2;B=-1.9 1 21 3 161 0-2K-1;C=3 3.9 3 71 1 04 7;D=-6.3 4 31 6 451 0 3K。A.2 用风洞试验段内的空气温度、相对湿度和气压值按公式(A.2)计算出空气密度:=3.4 8 35 31 0-31T(P0-0.3 7 8H ew)(A.2)式中:T 试验段内空气温度,K;P0 试验段内气压,P a;H 试验段内空气相对湿度,用小数表示;ew T温度下的饱和水汽压,P a。A.3 将空气密度值和微压
16、计示值代入公式(A.3)计算出标准风速值:v=k2p(A.3)式中:v 标准风速,m/s;空气密度,k g/m3;p 微压计示值,P a;k 皮托静压管系数。6J J F1 9 3 42 0 2 1市场监管总局市场监管总局附录B超声波风向风速测量仪器校准记录(参考格式)送检单位记录编号仪器名称型号/规格仪器编号生产厂商最大允许误差校准地点计量标准标准器环境参数气压:()h P a,温度:(),相对湿度:()%阻塞比一、外观检查外观二、风速示值误差风速示值误差标准值m/s被校值m/s示值误差m/s不确定度(k=2)三、风向示值误差风向示值误差标准值/()被校值/()示值误差()不确定度(k=2)
17、四、风速方向误差风速方向误差标准值m/s被校值m/s风速方向误差/(m/s)不确定度(k=2)校准人:核验人:校准日期:7J J F1 9 3 42 0 2 1市场监管总局市场监管总局附录C校准证书(参考格式)校准证书封面格式式样(校准机构名称)N a m e f o r I n s t i t u t eo fC a l i b r a t i o n校 准 证 书C a l i b r a t i o n C e r t i f i c a t e证书编号:字第 号C e r t i f i c a t eN o.计量器具名称N a m eo f I n s t r u m e n t 型
18、号规格M o d e l/T y p e 制造厂M a n u f a c t u r e 器具编号N o.o f I n s t r u m e n t 送检单位A p p l i c a n t 校准依据C a l i b r a t i o nR e g u l a t i o n 批准人 A p p r o v e db y (校准专用章)核验人 S t a m p I n s p e c t e db y 校准人C a l i b r a t i o nb y 校准日期年月日 D a t eo fC a l i b r a t i o n年 月 日地址:邮编:电话:传真:8J J F
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