JJF 2011-2022 螺旋桨式测风仪校准规范 高清晰版.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范J J F2 0 1 12 0 2 2螺旋桨式测风仪校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rP r o p e l l e rA n e m o m e t e r s 2 0 2 2-1 2-0 7发布2 0 2 3-0 6-0 7实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布学兔兔 标准下载螺旋桨式测风仪校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rP r o p e l l e rA n e m o m e t e r sJ J F2 0 1 12 0 2 2 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江苏省无线电科学研究所有限公司 参加起草单位:浙江省大气探测技术保障中心江苏省气象探测中心 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 F2 0 1 12 0 2 2学兔兔 标准下载本规范主要起草人: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)边泽强(中国气象局气象探测中心)周 琦(江苏省无线电科学研究所有限公司)参加起草人:肖 汉(中国气象局气象探测中心)罗 昶(浙江省大气探测技术保障中心)张 正(江苏省气象探测中心)J J F2 0 1 12 0 2 2学兔兔 标准下载目 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 风速起动风速(2)5.2 风速示值误差(2)5.3 风向起动风速(2)5.4 风向示值误差(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(3)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(5)9 复校时间间隔(5)附录A 标准风速值计算方法(6)附录B 螺旋桨式测风仪校准记录(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 F2 0 1 12 0 2 2学兔兔 标准下载引 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 F2 0 1 12 0 2 2学兔兔 标准下载螺旋桨式测风仪校准规范1 范围本规范适用于螺旋桨式测风仪的校准。2 引用文件本规范引用下列文件:J J G4 3 12 0 1 4 轻便三杯风向风速表G B/T2 4 5 5 92 0 0 9 海洋螺旋桨式风向风速计Q X/T82 0 0 2 气象仪器术语Q X/T3 2 32 0 1 6 气象低速风洞技术条件中国气象局.地面气象自动观测规范:第一版 M.北京:气象出版社,2 0 2 0凡是注日期的引用文件,仅所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 风速起动风速 s t a r t i n gw i n dv e l o c i t yo f s p e e d螺旋桨由静止开始变为能够连续转动,螺旋桨式测风仪能显示速度变化的最低风速。3.1.2 风向起动风速 s t a r t i n gw i n dv e l o c i t yo fv a n e螺旋桨式测风仪机身由某一偏角释放返回到与风洞轴线相同时的最低风速。3.1.3 螺旋桨式测风仪 p r o p e l l e ra n e m o m e t e r利用一种始终迎风转动的螺旋桨旋转的快慢来测量风速的仪器。3.2 计量单位 m e a s u r e m e n tu n i t风速计量单位为米每秒(m/s),风向计量单位为度()。4 概述螺旋桨式测风仪(以下简称“测风仪”)是集风向风速测量功能于一体的测风仪,测风仪由风向组件、风速组件、安装杆、指北套件等部件组成,其外观示意如图1所示,组成结构如图2所示。1J J F2 0 1 12 0 2 2学兔兔 标准下载图1 螺旋桨式测风仪外观示意图图2 螺旋桨式测风仪结构图 风速组件由螺旋桨、风速轴承、风速发电线圈等组成。在风力作用下,螺旋桨转动,带动轴上的磁极旋转,在线圈中感应出正弦信号,其频率随风速的增大而线性增加。风速与正弦频率信号的关系见公式(1)。=af(1)式中:风速,m/s;a 换算系数,m/(sH z);f 正弦频率,H z。风向组件由尾翼、风向轴承、风向电位器等组成。当尾翼随风向转动时,转轴带动电位 器 的 调 节 指 轮 转 动,电 位 器 的 调 节 比 例 与 风 向 对 应,即0%1 0 0%对 应 于0 3 6 0。5 计量特性5.1 风速起动风速风速起动风速不超过1.2m/s。5.2 风速示值误差风速示值最大允许误差为(0.5m/s+0.0 3),其中为标准风速。5.3 风向起动风速测风仪机身与风洞轴向夹角为1 5 或3 4 5 时,风向起动风速不超过1.5m/s。5.4 风向示值误差风向示值最大允许误差为5。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%。2J J F2 0 1 12 0 2 2学兔兔 标准下载大气压力:(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。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 71.0 0 3),Ur e l不大于0.5%微差压计最大允许误差:0.5P a标准度盘最大允许误差:0.1 热线风速计最大允许误差:0.1m/s配套设备温度仪最大允许误差:0.5湿度仪最大允许误差:8.0%RH气压计最大允许误差:2h P a风洞稳定性0.5%均匀性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编号见表2。表2 校准项目表校准项目校准方法对应条款编号风速起动风速7.2.2风速示值误差7.2.3风向起动风速7.2.4风向示值误差7.2.5 注:可根据实际应用需要,选择要校准的项目。7.2 校准方法7.2.1 校准前准备7.2.1.1 外观检查用目测的方法,对测风仪的外观和结构进行检查并记录。7.2.1.2 标准器的安装将热线风速计牢固安装在风洞试验段流场均匀区内,热线风速计的感风面朝向风的来向,热线风速计的探头与风洞轴线垂直。将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。3J J F2 0 1 12 0 2 2学兔兔 标准下载7.2.1.3 测风仪的安装将测风仪垂直固定在风洞底座的水平旋转平台上,调节高度使测风仪感应部分位于风洞试验段截面积中心位置,测风仪位于皮托静压管测量探头后端(相对气流来向)。测风仪与皮托静压管探头的距离应不小于1 0 0mm。7.2.2 风速起动风速校准调节测风仪机身,使螺旋桨正对风的来向,且处于静止状态。启动风洞,从零逐渐增大风速,记录螺旋桨开始并持续转动时的标准风速值(由热线风速计读取)。重复上述步骤3次,取标准风速值的平均值作为风速的起动风速。7.2.3 风速示值误差风速校准点:2m/s、5m/s、1 0m/s、2 0m/s、3 0m/s、5 0m/s、7 0m/s。也可根据客户要求选择校准点。调节测风仪机身,使螺旋桨正对风的来向,且处于任意静止状态。启动风洞,在每个风速校准点,风速稳定后,1m i n内等间隔记录微差压计示值和工作段内温度、湿度、气压值及测风仪的风速示值各3次,分别计算微差压计示值和工作段内温度、湿度、气压算术平均值,使用各参数算数平均值按附录A的方法计算标准风速值。计算风速示值的算术平均值,该算术平均值作为该风速校准点的被校风速值,按公式(2)计算该风速校准点的示值误差。=-(2)式中:风速示值误差,m/s;被校风速值,m/s;标准风速,m/s。7.2.4 风向起动风速校准将测风仪安装到风洞试验段内方向盘上,定北针对准0,使机身与风洞轴向依次成1 5、3 4 5 夹角,在每个位置启动风洞,从零逐渐增加风速,使尾翼起动,机身向0 方向转动,记录机身与风洞轴线平行时的标准风速值(由热线风速计读取)。重复上述步骤三次,取标准风速值的平均值作为风向的起动风速。7.2.5 风向示值误差风向校准点:0、4 5、9 0、1 3 5、1 8 0、2 2 5、2 7 0、3 1 5。也可根据客户要求选择校准点。将测风仪安装到风洞内标准度盘上,定北针对准0。在1 0m/s风速下,按照风向校准点依次转动机身,读取标准风向值,同时记录测风仪的风向示值,并作为被校风向值。各风向校准点风向示值误差计算见公式(3)。D=D-D(3)式中:D 风向示值误差,();D 被校风向值,();4J J F2 0 1 12 0 2 2学兔兔 标准下载D 标准风向值,()。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C)。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;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或应用有关时,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)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 复校时间间隔建议螺旋桨式测风仪的复校时间间隔为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 F2 0 1 12 0 2 2学兔兔 标准下载附录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+DT (A.1)式中:ew T温度下的饱和水汽压,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-2B=-1.9 1 21 3 161 0-2K-1C=3 3.9 3 71 1 04 7D=-6.3 4 31 6 451 03KA.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计示值代入公式(A.3)计算出标准风速值。=k2p(A.3)式中: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 F2 0 1 12 0 2 2学兔兔 标准下载附录B螺旋桨式测风仪校准记录(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校准依据校准地点客户地址标准器环境参数气压:()h P a,温度:(),湿度:()%RH一、外观检查外观二、起动风速风速起动风速m/s风向起动风速1 5 m/s3 4 5 m/s三、风速示值误差风速示值误差标