JJF 2032-2023 透射式能见度仪校准规范.pdf
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1、中华人民共和国国家计量技术规范J J F2 0 3 22 0 2 3透射式能见度仪校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rT r a n s m i s s i o nV i s i b i l i t yM e t e r s 2 0 2 3-0 3-1 5发布2 0 2 3-0 9-1 5实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布透射式能见度仪校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rT r a n s m i s s i o nV i s i
2、b i l i t yM e t e r sJ J F2 0 3 22 0 2 3 归 口 单 位:全国光学计量技术委员会 主要起草单位:陕西省计量科学研究院中国计量科学研究院中国测试技术研究院 参加起草单位:江苏省计量科学研究院国家气象计量站湖北省气象信息与技术保障中心 本规范委托全国光学计量技术委员会负责解释J J F2 0 3 22 0 2 3本规范主要起草人:李 奕(陕西省计量科学研究院)吴厚平(中国计量科学研究院)高红波(中国测试技术研究院)参加起草人:张 帆(江苏省计量科学研究院)周秉直(陕西省计量科学研究院)崇 伟(国家气象计量站)曾 涛(湖北省气象信息与技术保障中心)J J F
3、2 0 3 22 0 2 3目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 术语(1)4 概述(2)5 计量特性(2)5.1 能见度示值相对误差(2)5.2 透射比示值误差(2)6 校准条件(3)6.1 环境条件(3)6.2 测量标准及其他设备(3)7 校准项目和校准方法(4)7.1 校准项目(4)7.2 校准方法(4)8 校准结果表述(5)9 复校时间间隔(6)附录A 透射式能见度仪校准原始记录推荐格式(7)附录B 透射式能见度仪校准证书内页推荐格式(8)附录C 透射式能见度仪的测量结果不确定度评定示例(9)附录D 高透射比量具及其校准方法(1 2)J J F2 0 3 22 0 2 3引
4、 言J J F1 0 0 12 0 1 1 通用计量术语及定义、J J F1 0 3 22 0 0 5 光学辐射计量名词术语及定义、J J F1 0 5 9.12 0 1 2 测量不确定度评定与表示和J J F1 0 7 12 0 1 0 国家计量校准规范编写规则共同构成支撑本规范制定工作的基础性系列规范。本规范为首次发布。J J F2 0 3 22 0 2 3透射式能见度仪校准规范1 范围本规范适用于能见度测量范围不超过50 0 0m的透射式能见度仪的校准,不适用于带反射光路的透射式能见度仪的校准。使用红外光源的透射式能见度仪的校准可参照本规范执行。2 引用文件本规范引用了下列文件:J J
5、G9 7 62 0 1 0 透射式烟度计J J G1 0 3 42 0 0 8 光谱光度计标准滤光器G B/T3 5 2 2 32 0 1 7 地面气象观测规范 气象能见度G B/T3 7 4 6 7 气象仪器术语凡注日期的引用文件,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3.1 基线长度 b a s e l i n e l e n g t h透射式能见度仪发射端和接收端之间的距离。注:基线长度的单位为m。3.2 气象光学视程 m e t e o r o l o g i c a l o p t i c a l r a n g e;
6、MOR白炽灯发出色温为27 0 0K的平行光束的光通量在大气中削弱至初始值的5%时所通过的路径长度。注:1 根据科西米德(K o s c h m i e d e r)定律计算气象光学视程(MO R):MOR=-l n=al nl n=-2.9 9 6al n式中MO R为气象光学视程;为对比度阈值,一般取值0.0 5;为大气消光系数;a为基线长度;为透射比,即色温为27 0 0K的白炽光源发出的平行光束在大气中经过给定基线长度的光学路径后剩余的光通量的比率。对比度阈值是指视力正常的人其眼睛能察觉的最小对比度值。2 气象光学视程的单位为m。3.3 能见度 v i s i b i l i t y视
7、力正常(对比度阈值为0.0 5)的人,在当时天气条件下,能够从天空背景中看到和辨认出目标物(黑色、大小适度)的最大水平距离。1J J F2 0 3 22 0 2 3注:1 能见度单位为m。2 气象学中,能见度用气象光学视程表示。4 概述透射式能见度仪(也称透射仪、光透过率检测仪、隧道烟雾浓度检测仪等)是通过测量光束在穿过已知长度的路径后,透过或衰减的程度来测定气象能见度的仪器。常用于气象预报及监测(道路、机场、港口)、边界安全、海上作业、隧道烟雾探测等领域。其利用光在大气中传播受到的直接衰减原理,将大气对光的吸收、反射、散射等都作为衰减,以厚度等于“基线”长度的气柱为样本,采用测量基线气柱的平
8、均消光系数,从而得出气象能见度。透射式能见度仪通常由发射器、接收器、处理器以及显示终端组成,其通用组成结构示意图见图1。图1 透射式能见度仪通用组成结构示意图5 计量特性5.1 能见度示值相对误差能见度示值相对误差见表1。表1 能见度示值相对误差能见度测量范围能见度示值相对误差15 0 0m1 0%15 0 0m50 0 0m2 0%5.2 透射比示值误差透射比示值误差见表2。2J J F2 0 3 22 0 2 3表2 透射比示值误差能见度测量范围透射比示值误差15 0 0m-e x p(-2.9 9 6a/V)-e x p-2.9 9 6a/(0.9V)e x p-2.9 9 6a/(1.
9、1V)-e x p(-2.9 9 6a/V)15 0 0m50 0 0m-e x p(-2.9 9 6a/V)-e x p-2.9 9 6a/(0.8V)e x p-2.9 9 6a/(1.2V)-e x p(-2.9 9 6a/V)注:1.a为基线长度,单位为m;V为能见度,单位为m。2.以上计量特性要求仅供参考,不作为判定依据。6 校准条件6.1 环境条件透射式能见度仪校准温度为33 5,校准过程中温度变化不超过3;相对湿度不超过8 5%。外出现场校准时,应在天气良好(能见度不低于1 0k m,无降雨)的条件下进行,所用标准器需配备屏蔽外界干扰光的遮光设施。6.2 测量标准及其他设备6.2
10、.1 光谱中性透射比标准滤光片组(a为基线长度,单位为m)。6.2.1.1 能见度校准范围:低于3 0a;6.2.1.2 可见光区光谱中性透射比标准滤光片每组共3片。透射比量值约为0.0 5、0.5 5、0.9 0,分别对应能见度约为a、5a、2 7a。6.2.1.3 滤光片外形尺寸不小于8 0 mm8 0 mm,中央有效测试区域直径不小于7 0mm,如果被校仪器光斑较大,须选用有效透光面积大于被校仪器光斑的滤光片。6.2.1.4 透射比扩展不确定度:U=0.0 0 5(k=2),对应能见度示值相对误差的扩展不确定度:U=5.0%(k=2)。6.2.1.5 依据J J G1 0 3 42 0
11、0 8的测量方法,滤光片透射比均匀性和几何中心透射比年变化量均不应超过0.0 0 2。6.2.1.6 需根据被校仪器的光源光谱分布和探测器的光谱响应范围,选择使用可见光区积分透射比或相应光谱透射比的溯源数据。6.2.2 高透射比量具(校准方法见附录D)6.2.2.1 能见度校准范围:3 0a50 0 0m。6.2.2.2 高透射比量具计量技术要求见表3。表3 高透射比量具计量技术要求能见度测量范围透射比扩展不确定度U(k=2)能见度示值相对误差的扩展不确定度U(k=2)3 0a,15 0 0m)e x p-2.9 9 6a/(1.0 2 5V)-e x p-2.9 9 6a/(0.9 7 5V
12、)5.0%3J J F2 0 3 22 0 2 3表3(续)能见度测量范围透射比扩展不确定度U(k=2)能见度示值相对误差的扩展不确定度U(k=2)15 0 0m,50 0 0me x p-2.9 9 6a/(1.0 5V)-e x p-2.9 9 6a/(0.9 5V)1 0%注:1.a为基线长度,单位为m;V为能见度,单位为m;2.以上扩展不确定度应保留两位有效数字。7 校准项目和校准方法7.1 校准项目7.1.1 透射比示值误差。7.1.2 能见度示值相对误差。注:校准项目根据被校仪器类型和客户需要校准。7.2 校准方法7.2.1 校准前的准备对透射式能见度仪的外观、各部分运行情况进行检
13、查,确认仪器外观完好,确认仪器光源发射器出光口轴线已对准光探测器几何中心。正常运行后,方可进行校准。需要调零或调整1.0 0 0基线的仪器,按照仪器使用说明书调整后,方可进行校准。不同能见度校准点对应不同透射比的主标准器选用规则如表4所示。表4 能见度校准点对应不同透射比的主标准器选用规则表主标准器能见度校准点透射比校准点光谱中性透射比标准滤光片a0.0 55a0.5 52 7a0.9 0高透射比量具1 5 0a0.9 8 04 5 0a0.9 9 3 注:a为基线长度,单位为m。7.2.2 透射比示值误差按表4规定,被校仪器透射比校准点通常为5个,透射比量值约为0.0 5、0.5 5、0.9
14、 0、0.9 8 0、0.9 9 3,透射比标准值以上级校准证书为准。光谱中性透射比标准滤光片作为主标准器时,在被校仪器的光源与光探测器之间光路上,依次加入标准滤光片,保证滤光片平面垂直于光束,待稳定后读取仪器示值。高透射比量具作为主标准器时,启动高透射比量具,使斩光器高速旋转,调节测量窗口放置位置和角度,保证斩光器旋转平面垂直于光束,待稳定后读取仪器示值。各校准点重复测量3次(每次需重新启动斩光器),按公式(1)计算出每一个校准4J J F2 0 3 22 0 2 3点的透射比示值误差。i=i-si(i=1,2,3,4,5)(1)式中:i 第i校准点透射比示值误差;i 第i校准点3次测量平均
15、值;si 第i校准点透射比标准值。7.2.3 能见度示值相对误差按表4规定,被校仪器能见度校准点为5个,能见度量值约为a、5a、2 7a、1 5 0a、4 5 0a,能见度标准值以上级校准证书为准。校准较低能见度量程时(3 0a以下),使用光谱中性透射比标准滤光片作为主标准器。在被校仪器的光源与光探测器之间光路上,依次加入标准滤光片,保证滤光片平面垂直于光束,待稳定后读取仪器示值。校准较高能见度量程时(3 0a50 0 0m),使用高透射比量具作为主标准器。启动高透射比量具,使斩光器高速旋转,调节测量窗口放置位置和角度,保证斩光器旋转平面垂直于光束。待稳定后读取仪器示值。各校准点重复测量3次(
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