船舶气象仪检定规程

JJG876—20191船舶气象仪检定规程1范围本规程适用于船舶气象仪的首次检定、后续检定和使用中检查。2引用文件本规程引用了下列文件:JJG431—2014轻便三杯风向风速表JJG1084—2013数字式气压计JJF1030—2010恒温槽技术性能测试规范JJG(气象)002—2015自动气象站铂电阻温度传感器JJG(气象)004—2011自动气象站风向风速传感器凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本规程;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规程。3术语和计量单位3.1术语3.1.1船舶气象仪shipmeteorologicalinstruments安装在各类船舶上,能够自动进行风速、风向、温度、相对湿度、气压等海洋气象要素观测,并加以处理、显示、存储和传输的仪器。3.1.2流速均匀性uniformityofflowvelocity风洞工作段流场的均匀性。[JJG(气象)004—2011,2.1]3.1.3流速稳定性stabilityofflowvelocity风洞工作段流场的稳定程度。[JJG(气象)004—2011,2.2]3.1.4阻塞比blockageratio风洞工作段内风速传感器迎风面积与工作段均匀区横截面积之比。3.1.5恒温槽温度波动性thermostaticbathtemperaturevolatility指恒温槽工作区域在一定时间间隔内,温度变化的范围。[JJF1030—2010,2.2]3.1.6恒温槽温度均匀性thermostaticbathtemperatureuniformity指恒温槽工作区域内最高温度和最低温度的差。[JJF1030—2010,2.3]3.1.7湿度波动度fluctuationofhumidity在湿度控制条件下,湿度箱工作区域中任一点在规定时间内的湿度变化量。2风向：度，符号为°;湿度：符号为%RH;船舶气象仪一般由主机、测量传感器、无线通讯机、GPS接收机以及数据中心处理软件等组成。船舶气象仪通过风向传感器、风速传感器，温度传感器、湿度传感器、气压传感器等测量传感器完成数据的测量，再由主机的数据处理软件完成数据的采集、处理、显示、存储、传输，其工作单元如图1所示。图1船舶气象仪测量传感器工作单元示意图船舶气象仪的风速、风向、温度、湿度、气压等观测要素的测量范围和最大允许误表1船舶气象仪计量性能要求测量范围最大允许误差风速小于或等于10.0m/s时：±0.5m/s风向温度士0.5℃湿度回程误差：0.5hPaJJG876—201936通用技术要求6.1外观要求6.1.1船舶气象仪应在适当位置装有铭牌,铭牌包含下列标志:仪器名称、型号、出厂编号、制造厂等,标志应完整、清晰。6.1.2仪器外观完好,无剥落、划痕、锈蚀等明显缺陷,各零部件安装应正确、牢固。6.2传感器要求6.2.1风速传感器每个旋浆(或风杯)形状与尺寸应相同,相邻两臂间的夹角应相等,转动平面与机身(或感应轴)的轴线应相互垂直,转动时应能随遇平衡,灵活平稳,无明显轴向和径向跳动。6.2.2各传感器不得短路或断路,紧固件和接插件应安装正确,正常使用条件下无松动、变形及影响使用的缺陷。6.2.3通电后,各传感器不呈现耦合或干扰,数据显示正常,功能正常。6.3起动风速风速传感器起动风速不大于1.2m/s。7计量器具控制计量器具控制适用于船舶气象仪的首次检定、后续检定和使用中检查。7.1检定条件7.1.1计量标准器及配套设备7.1.1.1风速、风向检定所用的计量标准器及主要配套设备风速、风向检定所用的计量标准器及主要配套设备见表2。表2风速、风向检定所用的计量标准器及主要配套设备一览表测量参数器具类型器具名称技术指标风速标准器皮托静压管校准系数:0.998~1.004微压计或差压传感器测量范围:(0~2500)Pa分辨力:0.1Pa最大允许误差:±0.8Pa主要配套设备风洞测量范围:(0.5~70)m/s流速稳定性:不大于1%流速均匀性:不大于1%阻塞比:不大于5%气压计测量范围:常压准确度等级:0.2级及以上温度表测量范围:常温最大允许误差:±0.5℃湿度表测量范围:常湿最大允许误差:±8%RHJJG876—20194表2(续)测量参数器具类型器具名称技术指标风向标准器标准方位盘测量范围:(0~360)°分辨力:0.1°最大允许误差:±0.5°7.1.1.2温度检定所用的计量标准器及主要配套设备温度检定所用的计量标准器及主要配套设备见表3。表3温度检定所用的计量标准器一览表测量参数器具类型器具名称技术指标温度标准器铂电阻数字测温仪测量范围:(-30~+50)℃分辨力:0.01℃最大允许误差:±0.05℃主要配套设备恒温槽测量范围:(-30~+50)℃温场均匀度:±0.02℃温场波动度:±0.04℃/10min7.1.1.3湿度检定所用的计量标准器及主要配套设备湿度检定所用的计量标准器及主要配套设备见表4。表4湿度检定所用的计量标准器一览表测量参数器具类型器具名称技术指标湿度标准器精密露点仪温度测量范围:(5~50)℃最大允许误差:±0.1℃露点测量范围:(-20~+40)℃(℃DP)扩展不确定度(k=3):0.2℃(℃DP)主要配套设备湿度检定装置湿度测量范围:(10~90)%RH(20℃时)稳定性:1%RH注:精密露点仪应配备铂电阻温度计,能同时显示露点、相对湿度和温度。7.1.1.4气压检定所用的计量标准器及主要配套设备气压检定所用的计量标准器及主要配套设备见表5。表5气压检定所用的计量标准器一览表测量参数器具类型器具名称技术指标气压标准器数字式气压计测量范围:(800~1100)hPa分辨力:0.01hPa准确度等级:0.02级主要配套设备压力控制装置测量范围:(800~1100)hPa密封性:由漏气造成的压力差不得超过被检气压计最大允许误差的1/10注:压力控制装置应具有调压控制单元,必要时需配备气压检定箱。JJG876—201957.1.2检定环境船舶气象仪的各要素传感器检定环境要求如下:7.1.2.1风速、风向检定环境条件:温度:(15~30)℃;湿度:不大于85%RH。7.1.2.2温度检定环境条件:温度:(15~30)℃;湿度:(30~80)%RH。7.1.2.3湿度检定环境条件:温度:(23±5)℃;湿度:小于85%RH。7.1.2.4气压检定环境条件:温度:(20±2)℃;湿度:不大于85%RH。7.2检定项目检定项目见表6。表6检定项目一览表序号检定项目首次检定后续检定使用中检查1外观和功能检查++-2风向示值+++3起动风速++-4风速示值+++5温度示值+++6湿度示值+++7气压示值+++8气压回程++-注:1“+”表示应检项目,“-”表示可不检项目。2经安装及维修后对船舶气象仪的计量性能有重大影响时,其后续检定须按照首次检定项目进行。7.3检定方法7.3.1外观和功能检查用目测和通电检查的方法检查船舶气象仪的外观和传感器功能,应符合6.1、6.2的要求。7.3.2风向示值检定7.3.2.1将风向传感器安装于标准方位盘中心,调节风向传感器(或标准方位盘),使JJG876—20196风向显示零位与标准方位盘零位一致。7.3.2.2改变风向夹角,每30°为一检定点,从0~360°顺时针和逆时针各检定一圈,分别读取标准方位盘与传感器风向显示值,分别计算顺时针和逆时针的风向示值误差,每个检定点共读数2次,取绝对值大的示值误差作为该检定点的示值误差。检定记录格式见附录A中的表A.1。7.3.2.3按公式(1)计算风向单次示值误差。ΔQin=Qin-Qins(1)式中:ΔQin—被检风向传感器第i个检定点第n次的示值误差,°。Qin—被检风向传感器第i个检定点第n次示值,°。Qins—第i个检定点第n次标准方位盘示值,°。7.3.3起动风速检定7.3.3.1将风速传感器正确安装于风洞工作段内,并用导线与仪器连接。7.3.3.2经过修理或长期存放的风速传感器,测量起动风速前要在10m/s的风速下运转2min左右。7.3.3.3调整好标准器并记录零位。7.3.3.4将被检仪器安装在风洞工作段内,使旋桨及尾翼部分处于工作段有效区域内,读取实验室气压、温度、湿度值,气压读取到1hPa,温度读取到0.1℃,相对湿度读取到1%,计算空气密度。7.3.3.5开动电机,缓慢增加工作段内气流速度,直到旋桨(或风杯)从静止变为连续转动时,读取标准器示值。7.3.3.6按照公式(2)~公式(4)计算工作段内风速值,即为该风速传感器的起动风速,起动风速大于1.2m/s的风速传感器,不再继续进行示值检定。7.3.4风速示值检定7.3.4.1检定点及顺序为:5m/s、10m/s、20m/s、30m/s、40m/s、50m/s、60m/s,检定点调节范围为±1m/s。7.3.4.2每个检定点达到设定值后稳定2min左右,在标准器及被检风速传感器均处于稳定情况下进行读数,先读取标准器示值,再读取被测风速示值,在1min内重复读数3次,计算3次标准器示值的算术平均值,按照7.3.4.3计算工作段内标准风速值作为该检定点标准值,相应3次被测风速示值的平均值作为被检风速传感器示值。检定记录格式见附录A中的表A.1。注:也可使用通过采集、换算单元直接输出的风速值作为标准器示值。7.3.4.3按JJG431—2014的7.3.9.1规定,计算标准风速。a)计算饱和水汽压:ew=k×e(AT2+BT+C+(2)式中:ew—T温度下的饱和水汽压,Pa;T—工作段内空气温度,K;JJG876—20197k—1Pa;A,B,C,D———常数,其值如下:C=33.93711047;D=-6.3431645×103K。-K2-C=33.93711047;D=-6.3431645×103K。b)计算空气密度:ρ=b)计算空气密度:ρ=3.48353×10-3×(P0-0.378×H×ew)(3)T—工作段内空气温度,K;P0—工作段内气压,Pa;H—工作段内空气相对湿度,小数表示;ew—T温度下的饱和水汽压,Pa。c)计算标准风速:v=(4)式中:v—标准风速,m/s;p—微压计示值,Pa;ε—皮托管系数;ρ—空气密度,kg/m3。7.3.4.4按公式(5)计算风速示值误差:Δvi=vi-vis(5)式中:Δvi—被检风向传感器第i个检定点的示值误差,m/s;vi—被检风速传感器第i个检定点示值,m/s;vis—第i个检定点标准器示值,m/s。7.3.5温度示值检定7.3.5.1将标准器和被检温度传感器插入恒温槽中,使二者感温部分尽可能处于同一水平面。检定时,标准器和被检温度传感器均应插入恒温槽的工作区域,以消除热传递对检定结果的影响[JJG(气象)002—20157.3.2b中第2段]。7.3.5.2启动标准器,将被检温度传感器与主机连接,记录实验室环境温度和湿度值。7.3.5.3根据被检温度传感器实际使用情况,选择包括0℃在内、间隔10℃的连续温度点,数量不少于7个。检定顺序从温度传感器测量范围的下限向上限逐点进行,每个检定点的调节范围为±0.1℃。7.3.5.4按选定的检定点及顺序设定恒温槽温度,当温度达到设定值并稳定5min~10min后方可进行检定。每隔1min读取一次标准器示值和被检温度传感器的示值,连JJG876—20198续读取两次。取两次读数的算术平均值作为该检定点标准器示值和被检温度传感器示值。接着进行下一个温度点的检定,至所有检定点测试完毕。检定记录格式见附录A中的表A.2。7.3.5.5按公式(6)计算温度示值误差:Δti=ti-tis(6)式中:Δti—被检温度传感器第i个检定点的示值误差,℃;ti—被检温度传感器第i个检定点读数平均值,℃;tis—第i个检定点标准器读数平均值,℃。7.3.6湿度示值检定7.3.6.1设定湿度检定装置的温度值为20℃。当温度平衡后,再设定湿度检定装置的湿度值,检定点为:40%RH、50%RH、60%RH、70%RH、80%RH、90%RH,检定点的调节范围为±2%RH。7.3.6.2每个检定点的温湿度达到设定值后稳定6min左右,然后每隔30s读取精密露点仪的示值和湿度传感器的示值,重复3次,取3次读数的算术平均值作为该检定点标准器示值和被检湿度传感器示值。然后做下一个检定点,至所有的检定点测试完毕。检定记录格式见附录A中的表A.3。7.3.6.3按公式(7)计算湿度示值误差:ΔUi=Ui-Uis(7)式中:ΔUi—被检湿度传感器第i个检定点的示值误差,%RH。Ui—被检湿度传感器第i个检定点读数平均值,%RH。Uis—第i个检定点精密露点仪读数平均值,%RH。7.3.7气压示值和气压回程检定7.3.7.1将被检气压传感器与数字气压计置于同一水平高度,示值检定前,对被检气压传感器做1次升降压试验,同时不得对传感器示值做调整。7.3.7.2均匀的选取6个检定点,一般建议检定点及顺序为:1050hPa,1000hPa,950hPa,900hPa,850hPa,800hPa,首先从气压传感器上限向下限方向进行正向行程的逐点检定,然后从下限向上限进行反向行程的逐点检定,每个压力点不得偏离该检定点±5hPa。7.3.7.3每个检定点达到设定值后,在数字气压计及被检气压传感器均处于稳定的情况下读数,先读数字气压计示值,再读被检气压传感器示值。然后做下一个检定点,至所有的检定点测试完毕。检定记录格式见附录A中的表A.4。7.3.7.4按JJG1084—2013的7.3.6规定,依据公式(8)~公式(10)计算气压正向行程示值误差、反向行程示值误差和回程示值误差。7.3.7.4.1正向行程示值误差计算:ΔPIi=PIi2-PIi1(8)JJG876—20199式中:ΔPIi—正向行程第i个检定点被检气压传感器的示值误差,hPa;PIi2—正向行程第i个检定点被检气压传感器读数值,hPa;PIi1—正向行程第i个检定点标准气压,hPa。7.3.7.4.2反向行程示值误差计算:ΔPDi=PDi2-PDi1(9)式中:ΔPDi—反向行程第i个检定点被检气压传感器的示值误差,hPa;PDi2—反向行程第i个检定点被检气压传感器读数值,hPa;PDi1—反向行程第i个检定点标准气压,hPa。7.3.7.4.3回程示值误差计算:ΔPh=MAX(ΔPIi-ΔPDi)(10)式中:ΔPh—气压传感器的回程误差,hPa;ΔPIi—正向行程第i个检定点被检气压传感器的示值误差,hPa;ΔPDi—反向行程第i个检定点被检气压传感器的示值误差,hPa。7.4检定结果的处理7.4.1经检定各项指标均符合要求的船舶气象仪为合格,发给检定证书,其内页格式见附录B中的表B.1。7.4.2经检定有一项不符合的即为不合格,发给检定结果通知书,并注明不符合项,其内页格式见附录B中的表B.2。7.5检定周期船舶气象仪的检定周期一般不超过1年。当对示值有疑问和经修理或调整后须送检。JJG876—201910附录A检定记录表参考格式表A.1风速风向传感器检定记录表产品名称型号出厂编号传感器型号传感器编号检定依据检定使用的计量(基)标准装置名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差计量(基)标准证书编号有效期至检定使用的标准器名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差检定/校准证书编号有效期至检定时间、地点及其环境条件时间:地点:温度:相对湿度:气压:空气密度:起动风速:外观和功能检查:□合格□不合格风速检定结果序号标准器示值(□Pa□m/s)标准风速m/s仪器示值/(m/s)示值误差m/s123平均123平均0零位0零位风向检定结果正向/°0306090120150180210240270300330360示值/°示值误差/°反向/°0306090120150180210240270300330360示值/°示值误差/°检定结论:证书编号检定员:核验员:11表A.2温度传感器检定记录表产品名称型号出厂编号传感器型号传感器编号检定依据:检定使用的计量(基)标准装置名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差计量(基)标准证书编号有效期至检定使用的标准器名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差检定/校准证书编号有效期至检定时间、地点及其环境条件时间:地点:温度:相对湿度:外观和功能检查:□合格□不合格检定结果检定点℃℃℃标准读数值被检读数值标准读数值被检读数值标准读数值被检读数值12平均值标准修正后示值误差检定点℃℃℃标准读数值被检读数值标准读数值被检读数值标准读数值被检读数值12平均值标准修正后示值误差检定点℃℃℃标准读数值被检读数值标准读数值被检读数值标准读数值被检读数值12平均值标准修正后示值误差检定结论:证书编号:检定员:核验员:12表A.3湿度传感器检定记录表产品名称型号出厂编号传感器型号传感器编号检定依据:检定使用的计量(基)标准装置名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差计量(基)标准证书编号有效期至检定使用的标准器名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差检定/校准证书编号有效期至检定时间、地点及其环境条件时间:地点:温度:相对湿度:外观和功能检查:□合格□不合格检定结果检定点%RH%RH%RH标准读数值被检读数值标准读数值被检读数值标准读数值被检读数值123平均值标准修正后示值误差检定点%