气象计量标准器通用技术要求 空气湿度 编制说明

量标准器通用技术要求空气湿度》编制说明一、工作简况(包括任务来源、协作单位、主要工作过程、主要起草人及其所做的工作等)；1.任务来源 (SAC/TC507)归口，项目于2021年批准立项，项目编号20211191-T-416，计划项目名称《气象计量标准器通用技术要求空气湿度》。该项目由中国气象局气象探测中心李松奎负责，第一起草单位为中国气象局气象探测中心。2.协作单位本标准由中国气象局气象探测中心、西藏高原大气环境科学研究所、战环所、浙江省大气探测技术保障中心、杭州佐格通信设备有限公司。3.标准主要起草人及其所做的工作本标准的主要起草人包括：李松奎、陈曦、丁红英、厉爱丽、姜明波、赵旭、罗昶、崇伟、缪琛彪，其分工如下：姓名单位职称分工李松奎中国气象局气象探测中心工程师负责标准总体编写，提出标准结构、主要内容，完成初稿、编制说明、征求意见稿的编写工作等，协调工作组成员工作高级工程师负责收集、整理相关资料文献，参与标准主要内容起草，对标准编写提供技术支持，修改初稿和征求意见稿丁红英高级工程师赵旭高级工程师崇伟高级工程师厉爱丽西藏高原大气环境科学研究所高级工程师负责相关技术指标的试验和分析，参与标准起草过程中的讨论，对标准结构和内容提出意见姜明波战环所高级工程师罗昶浙江省大气探测技术保障中心高级工程师参与标准起草过程中的讨论，对标准结构和内容提出意见，整理汇总意见回复。缪琛彪杭州佐格通高级工程师信设备有限公司4.主要工作过程(1)成立起草组、召开启动部署会、任务分工、制定工作计划2021年10月，召开了标准编制工作部署会，成立了编写组，明确了编写组人员分工任务，确定了标准编制编写原则和总体思路，制定工作进度计划。(2)组织调研、研讨咨询、确定技术路线2021年10月-12月，完成标准编写的前期准备工作，研究学习国内外相关标准、指南、规范等文件，调研国内外露点类标准器和干湿表类标准器技术现状，详细研讨目前冷镜式露点仪、机械通风干湿表和电动通风干湿表技术参数，广泛征求各方意见，初步确定本标准具体技术参数、编制思路、框架和内容。(3)技术参数的试验、分析和验证2022年1月-6月，项目组根据前期调研的情况，又组织相关专家对标准编制的工作进展进行研讨，以JJG499-2021精密露点仪、JJG993-2018电动通风干湿表检定规程和JJG204-1980气象用通风干湿表检定规程为基础，开展了大量的实验、研究和分析，通过上述大量实验，项目组对本标准中规定的各项技术参数进行了验证研究，证明了本标准确定的各项技术参数的可行性。(4)完成初稿编写2022年7月，项目组召开会议，对前期试验进行了总结，根据各项性能测试结果，完成国家标准《气象计量标准器通用技术要求空气湿度》初稿和编制说明的编写。(5)完成征求意见稿2022年8月-2022年12月，根据GB/T1.1—2009标准化工作导则第1部分项标准的结构和编写的原则，对《气象计量标准器通用技术要求空气湿度》初稿进行了修改，形成了征求意见稿。同时，对标准编制说明进行完善，增加了相应的工作内容。二、标准编制原则和确定标准主要内容(如技术指标、参数、公式、性能要求、试验方法、检验规则等)的论据(包括试验、统计数据)，修订标准时，应增列新旧标准水平的对比；1.编写原则本标准以GB/T1.1--2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则》系列标准为基础，遵照我国相关法律、法规、规章、技术规范、标准及其规范，以及气象行业标准的特点，以大量的试验数据和长期以来对自动标准气压发生器的计量测试经验为基础，通过广泛调研，本着完整性、统一性、科学性、开放性和实用性为基本原则进行编制。2.主要内容(1)标准的编制依据本标准主要依据JJG499-2021精密露点仪、JJG993-2018电动通风干湿表检定规程和JJG204-1980气象用通风干湿表检定规程等对空气湿度计量标准器的通用技术要求做出规定。(2)主要技术指标及依据JJG499-2021精密露点仪检定规程中对冷镜式精密露点仪的准确度等级、最大允许误差以及重复性进行了规定，表1为JJG499-2021精密露点仪检定规程中冷镜式露点仪的技术要求指标。JJG204-1980气象用通风干湿表检定规程中对机械通风干湿表的外观、工作条件、计量性能进行了规定，表2为JJG204-1980气象用通风干湿表检定规程中机械通风干湿表的技术要求指标。JJG204-1980气象用通风干湿表检定规程、JJG993-2018电动通风干湿表检定规程中对电动通风干湿表的外观、工作条件、计量性能进行了规定，表3为JJG204-1980气象用通风干湿表检定规程、QX/T25-2004铂电阻电动通风干湿表传感器中电动通风干湿表的技术要求指标。表1冷镜式露点仪的技术要求序号技术要求指标1环境条件环境温度15℃~30℃湿度10%RH~85%RH大气压力环境大气压波动不超过200Pa/h2外观a)外壳无明显锈蚀、碰损痕迹，各电缆和接头的接触良好b)各功能键操作正常，显示器显示完整、清晰3露点传感器测量室及制冷器a)露点传感器测量室内应清洁、镜面无污染，无划痕b)热点制冷器及辅助制冷器工作正常4测量范围露点温度：-90℃~90℃5最大允许误差露点温度Td范围-90℃≤Td＜-70℃-70℃≤Td＜-50℃-50℃≤Td＜-20℃-20℃≤Td＜40℃40℃≤Td≤90℃一级最大允许误差±0.40℃±0.30℃±0.20℃±0.15℃±0.20℃最大允许误差±0.80℃±0.60℃±0.40℃±0.30℃±0.40℃6重复性露点温度Td范围-90℃≤Td＜-70℃-70℃≤Td＜-50℃-50℃≤Td＜-20℃-20℃≤Td＜40℃40℃≤Td≤90℃一级重复性≤0.20℃≤0.15℃≤0.10℃≤0.08℃≤0.10℃重复性≤0.40℃≤0.30℃≤0.20℃≤0.15℃≤0.20℃7按露点仪的要求供电,电源电压应不超过额定值的±10%表2机械通风干湿表的技术要求序号技术要求指标1工作条件环境温度-10℃~45℃大气压力860hPa~1060hPa2测量范围湿度：10%RH~100%RH3外观、结构a)通风器外壳上应开有中间开有中间刻有竖线的有机玻璃的窗口b)b)发条盒上应有箭号标记线2.露点类标准器4通风器a)通风器的风扇和发条盒应转动平稳，不得有摩擦声和撞击声；b)通风器开动后，温度表球部周围的通风速度在第4分钟末不得小于2.5米/秒，在第6分钟末不得小于2.2米/秒表3电动通风干湿表的技术要求序号技术要求指标1环境条件环境温度15℃~30℃湿度≤85%RH2测量范围温度：5℃~50℃湿度：10%RH~95%RH3外观、结构c)通风器外壳上应开有中间开有中间刻有竖线的有机玻璃的窗口d)b)发条盒上应有箭号标记线4通风速度应在(2.5~4.0)m/s范围内5干湿表等级二级标准、工作级6干球温度计示值误差二级标准±0.08℃、工作级±0.3℃7湿球温度计示值误差二级标准±0.08℃8干、湿球温度计示值误差之差的绝对值9相对湿度二级标准≤2.0%RH、工作级≤5.0%RH在本标准的起草阶段，项目组深入地调研了国内外冷镜式露点仪、机械通风干湿表和电动通风干湿表的技术现状以及气象行业对空气湿度量值测量的现实需求，依据表1、表2和表3中各项要求，制定了空气湿度气象计量标准器的各项技术要求指标。具体如下：1.分类根据空气湿度计量标准器的工作原理，将标准器分为露点类(冷镜式露点仪)和干湿表类(机械通风干湿表和电动通风干湿表)分别进行技术要求的规定。1)外观及结构作为湿度实验室计量标准设备，在外观上需要满足计量器具的相应要求如下：外壳无明显锈蚀、碰损痕迹，各电缆和接头的接触良好；各功能键操作正常，显示器显示完整、清晰。2)铭牌对露点仪铭牌应包含的信息进行了规定，即铭牌上应标明产品名称、型号、制造单位(商标)、出厂编号等信息，并清晰可辨。3)露点传感器测量室及制冷器露点传感器测量室内应清洁、镜面无污染，无划痕；热点制冷器及辅助制冷器工作正常。4)工作条件冷镜式露点仪作为空气湿度计量标准，主要用于二级露点仪、湿度计的实验室检定、校准，其工作条件参照JJG499-2021精密露点仪检定规程，环境温度：(15~3)℃，环境湿度：(10~85)%RH，大气压力：波动不超过200Pa/h。5)计量性能(1)准确度等级气象行业使用的冷镜式露点仪的等级划分原则于JJG499-2021精密露点仪检定规程中等级划分一致，故参照检定规程指标要求，将冷镜式露点仪的准确度等级分为一级，二级。(2)测量范围依据JJG499-2021精密露点仪检定规程中一级、二级露点仪的测量范围，并结合气象工作实际，将露点测量范围、相对湿度测量范围规定如下：露点测量范围：-70℃~﹢70℃(一级)；-20℃~﹢40℃(二级)；相对湿度测量范围：不小于5%RH~95%RH。(3)分辨力JJG499-2021精密露点仪检定规程中没有对分辨力进行规定，通过调研国内冷镜式露点仪生产厂家，提出了分辨力的最低要求：单位为露点温度时，分辨力最低为0.1℃；单位为相对湿度时，分辨力最低为0.1%RH。(4)示值误差和重复性依据JJG499-2021精密露点仪检定规程中对最大允许误差、重复性的规定，并结合测量范围的要求，制定出本标准的要求如下：表4冷镜式露点仪最大允许误差和重复性指标要求露点温度Td范围-70℃≤Td＜-50℃-50℃≤Td＜-20℃-20℃≤Td＜40℃40℃≤Td≤70℃一级最大允许误差±0.30℃±0.20℃±0.15℃±0.20℃重复性≤0.15℃≤0.10℃≤0.08℃≤0.10℃二级最大允许误差±0.60℃±0.40℃±0.30℃±0.40℃重复性≤0.30℃≤0.20℃≤0.15℃≤0.20℃6)供电要求依据JJG499-2021精密露点仪检定规程中对电源的指标要求，即按露点仪的要求供电，电源电压应不超过额定值的±10%，并通过对冷镜式露点仪生产厂家调研，对供电电压、电流以及频率提出了通用要求：电压：198VAC~242VAC；电流：0.5A；频率：50Hz~60Hz。2.干湿表类标准器1)机械通风干湿表(1)外观及结构对机械通风干湿表的金属外壳、通风器外壳以及温度传感器的安装等进行了规定，要求金属外壳和护套管应有镜状表面，无锈蚀和斑痕；通风器外壳上应开有中间刻度线的有机玻璃窗口，发条盒上应有箭号标记线；温度传感器护套管为内外护管结构时，内外护管应同心，并有隔热垫圈；温度传感器应安装牢固，无松动，感应部分应位于护套管中心；湿球纱布(或纱套)应洁净、柔软、脱脂，具有良好的吸水性；上水杯应洁净无污染。(2)铭牌对机械通风干湿表铭牌应包含的信息进行了规定，即铭牌上应有仪器名称、制造厂家(或商标)、型号、测量范围、最大允许误差、出厂编号、出厂日期、制造计量器具许可证标志及编号等信息。(3)通风器通风器作为机械通风干湿表的重要组成部分，直接影响着通风速度。依据JJG204-80气象用通风干湿表检定规程中对通风器的要求，提出了本标准对于通风器的通用技术要求：通风器的风扇和发条盒(或电机)应平稳转动，无摩擦声和撞击声；通风持续时间应保持6min以上。(4)工作条件依据JJG204-80气象用通风干湿表检定规程以及QXT25-2004铂电阻电动通风干湿表传感器中对工作条件的规定，本标准规定机械通风干湿表工作条件如下：环境温度：-10℃~45℃；大气压力：860hPa~1060hPa。(5)计量性能(1)测量范围干湿表系数和干湿表测温误差是影响干湿表测湿精度的主要因子。干湿表测温误差引起的测湿误差，随着气温的降低而增大，气温越低，引起的相对湿度误差越大。所以为了保证干湿表测湿精度，干湿表测湿法只适用于-10℃以上的温度范围。结合气象工作实际对测量范围进行了规定：温度：-10℃~45℃；湿度：10%RH~100%RH。(2)示值误差JJG204-80气象用通风干湿表检定规程中仅规定了干湿温度误差要求，本标准增加了湿度误差要求。湿度示值误差依据JJG2046-1990湿度计量器具检定系统表，并参照JJG993-2018电动通风干湿表的规定要求，规定：湿度：最大允许误差±3%；干球温度、湿球温度：最大允许误差±0.3℃。注：湿球温度指湿球温度传感器无纱布(或纱套)时测得的空气温度。(3)最小分度值依据JJG204-80气象用通风干湿表检定规程，对测温时的最小分度值进行了规定：温度传感器为玻璃液体温度计时，最小分度值为0.2℃。(4)通风速度干湿表系数(A值)和干湿表测温误差是影响干湿表测湿精度的主要因子。干湿表系数可以从理论上来计算，但实用上确定A值都是通过实验测定。对于固定形状、大小的干湿表来说，A值基本上只与风速有关。长期研究得出A值与湿球球部附近的气流速度有关。随着气流速度的增加而减小，当风速超过2.5m/s时，A值就趋近于一个稳定的临界值，风速再增大时，A值基本保持不变。在进行读数前四分钟要进行上发条通风，且每次发条通风时间至少可持续六分钟。基于上述研究，并依据JJG204-80气象用通风干湿表检定规程，规定：通风速度应在(2.5~4.0)m/s范围内。第四分钟末通风速度不小于2.5m/s，第六分钟末通风速度不小于2.2m/s。1)电动通风干湿表(1)外观及结构对电动通风干湿表的涂层、结构以及上水杯等进行了规定，要求表面涂层应牢固、均匀、光洁；外形结构应完好无损，各零部件坚固、可靠，电气焊接部分不应有虚焊、假焊；干、湿球温度计应与其防辐射护管(层)同心；湿球温度计的沙布套应干净，无腐烂，无油污；上水杯(容器)应清洁，无污染。(2)铭牌对电动通风干湿表铭牌应包含的信息进行了规定，即铭牌上应标有制造厂、仪表名称、型号、出厂编号和制造日期及标志、风机电压、通风速度和干湿表系数A值等。(3)通风器JJG993-2018电动通风干湿表检定规程中对通风器的要求，提出了本标准对于通风器的通用技术要求：风机运行平稳，无严重发热和振动；通风风速应均匀。(4)工作条件依据JJG993-2018电动通风干湿表检定规程以及QXT25-2004铂电阻电动通风干湿表传感器中对工作条件的规定，本标准规定电动通风干湿表工作条件如下：环境温度：-10℃~45℃；大气压力：860hPa~1060hPa。(5)计量性能(1)测量范围依据JJG993-2018电动通风干湿表检定规程中对测量范围的规定，并结合气象工作实际对测量范围进行了规定：温度：5℃~50℃；湿度：10%RH~95%RH。(2)示值误差JJG993-2018电动通风干湿表检定规程中对二级标准的电动通风干湿表示值误差进行了规定，本标准参照此检定规程，规定：湿度：最大允许误差±2%RH。干球温度、湿球温度：最大允许误差±0.08℃。干、湿温度计示值误差之差的绝对值：≤0.1℃。注：湿球温度指湿球温度传感器无纱布(或纱套)时测得的空气温度。(3)最小分度值依据JJG204-80气象用通风干湿表检定规程，对测温时的最小分度值进行了规定：温度传感器为玻璃液体温度计时，最小分度值为0.2℃。(4)分辨力依据JJG993-2018电动通风干湿表检定规程，对数字式电动通风干湿表的分辨力进行了规定：温度分辨力应为小数点后至少两位(0.01℃)。(5)通风速度干湿表系数(A值)和干湿表测温误差是影响干湿表测湿精度的主要因子。干湿表系数可以从理论上来计算，但实用上确定A值都是通过实验测定。对于固定形状、大小的干湿表来说，A值基本上只与风速有关。长期研究得出A值与湿球球部附近的气流速度有关。随着气流速度的增加而减小，当风速超过2.5m/s时，A值就趋近于一个稳定的临界值，风速再增大时，A值基本保持不变。基于上述研究，并依据JJG993-2018电动通风干湿表检定规程，规定：通风速度应在(2.5~4.0)m/s范围内。三、主要试验(或验证)的分析、综述报告，技术经济论证，预期的经济效果；1.试验验证本标准中主要试验是冷镜式露点仪示值误差、重复性和通风干湿表示值误差、通风速度的技术要求。该两部分内容试验测试样本为国家气象计量站测试过的冷镜式露点仪、通风干湿表，本部分所提供的统计数据为检定合格的试验数据。1)冷镜式露点仪示值误差试验验证表5~表14包括3个型号的8台测试样本的测试，测试方法参照JJG499-2021精密露点仪检定规程相关规定，所测结果均符合本标准对应技术要求。具体测试数据如下：表5型号S-1M/S-2S编号205G09示值误差、重复性测试数据/℃标准值被检示值示值误差重复性-30.11-30.010.100.01-20.15-20.16-0.010.01-0.020.010.510.620.009.829.850.030.0119.8119.850.040.00表6型号S-1M/S-1S编号115E09示值误差、重复性测试数据/℃标准值被检示值示值误差重复性-30.11-30.25-0.140.00-20.15-20.310.010.010.510.51-0.010.019.829.79-0.030.0119.8119.830.020.00表7型号DM2000编号S202007300011A示值误差、重复性测试数据/℃标准值被检示值示值误差重复性-9.970.090.010.480.660.019.8710.000.0119.7319.960.230.01表8型号DM2000编号S20210320021A示值误差、重复性测试数据/℃标准值被检示值示值误差重复性0.000.590.630.040.009.849.80-0.040.0019.3619.250.00表9型号DM2000编号S202103020022A示值误差、重复性测试数据/℃标准值被检示值示值误差重复性0.010.590.770.009.859.960.0019.3619.610.250.00表10型号DM2000编号S202007300003A示值误差、重复性测试数据/℃标准值被检示值示值误差重复性0.020.000.580.750.009.849.850.010.0019.3419.28-0.060.00表11型号S-1M/S-1S编号105F09示值误差、重复性测试数据/℃标准值被检示值示值误差重复性0.060.020.570.700.009.869.900.040.0019.3619.410.050.002)通风干湿表示值误差、通风速度试验验证表12~表17为受测4台机械通风干湿表、2台数字通风干湿表的示值误差、通风JJG993-2018电动通风干湿表检定规程，所测结果均符合本标准对应技术要求。具体测试数据如下：表12型号MHM2编号16594示值误差℃、通风速度m/s测试数据检定点标准值被检示值一示值误差被检示值二示值误差-20℃-20.000.200.20-9.800.20-9.800.200℃0.000.200.200.200.2010℃10.0010.200.2010.200.2020℃20.0020.040.0420.100.1030℃30.0030.180.1830.200.20通风速度末2.81末2.47表13型号MHM2编号11997示值误差℃、通风速度m/s测试数据检定点标准值被检示值一示值误差被检示值二示值误差-20℃-20.00-20.000.000.060.000.000℃0.000.000.00-0.06-0.0610℃10.0010.040.0410.000.0020℃20.0020.100.1020.000.0030℃30.0030.000.0030.140.14通风速度末2.86末2.60表14型号MHM2编号10908示值误差℃、通风速度m/s测试数据检定点标准值被检示值一示值误差被检示值二示值误差-20℃-20.00-20.06-0.06-20.000.000.00-9.900.100℃0.000.000.000.180.1810℃10.0010.000.0010.160.1620℃20.0020.000.0020.160.1630℃30.0030.000.0030.180.18通风速度末2.60末2.28表15型号MHM2编号54140示值误差℃、通风速度m/s测试数据检定点标准值被检示值一示值误差被检示值二示值误差-20℃-20.00-0.02-20.000.02-9.920.080.000℃0.000.060.060.000.0010℃10.0010.140.1410.000.0020℃20.0020.120.1220.020.0230℃30.0030.080.0829.980.02通风速度末2.50末2.25表16型号DSP-2编号892003示值误差℃、通风速度m/s测试数据温度23℃时湿度示值误差%RH检定点标准值被检示值示值误差30.4831.110.6340.3640.920.5660.4560.840.3980.3280.580.2690.1390.570.44通风速度＞2.5m/s温度示值误差℃检定点标准值干温示值示值误差湿温示值示值误差干温差15℃15.0215.020.0015.020.000.0023℃23.0223.030.0123.020.000.0130℃30.13