风电场用磁电式风速传感器校准规范

1风电场用磁电式风速传感器本规范适用于风电场用磁电式风速传感器(以下简称风速传感器)3m/s～30m/s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。试验段内仪器(包括安装支架)迎风面积与试验段流场均匀区横截面积之比。括转动部分和磁电感应与信号输出部分。转动部分由一个互成12三个空心杯组成，支架中心设计有旋转轴及安装杆(或轴套)。磁电感应与信号输出部2回差线性各参数的测量结果一般均不大于风速为0.5m/s对应的输出频率计算值。6校准条件6.1环境条件环境温度：(15～30)℃;环境湿度：不大于90%RH;环境气压：(600～1050)hPa。6.2计量标准6.2.1主要技术指标计量标准的风速范围应覆盖被校风速传感器要求的校准范围，不确定度应不大于客户要求的测量结果不确定度的1/2。计量标准包括标准器及配套设备，其主要技术指标见表1。测量范围E取值范围(0.998～1.004),不确定度U范围最大允许误差：士(0.3～0.5)℃风洞量≤0.3%)阻塞比≤5%≤100mV,上限≥10V1表1中6为标准皮托静压管的校准系数；U为标准皮托静压管的不确定7校准项目和校准方法7.1校准项目3校准项目外观检查检查内容见7.2.1传感器校准方法见7.2,测量误差数据处理见7.3.3.1回差注：可根据实际应用需要，选择要校准的计量特性对风速传感器的外观进行检查，记录产品名称、型号、出厂编号、量程、制造厂将标准皮托静压管(以下简称皮托管)牢固安装在风洞试验段流场均匀区内，皮托a)校准风速点参照如下风速值及顺序选择：3m/s,5m/s,10m/s,15m/s,b)风速稳定后，同时读取微差压计和风速传感器输出值，读数应不少于三组。并c)校准从校准范围的下端点开始，以正反两个行程为一个测试循环，风速传感器4的测得值，计算如式(1)和式(2):根据附录A中的公式(A.1)计算空气密度，其中的饱和水汽压计算如公式术平均值为风速传感器该次测量的测得值，计算值计算分别如式(6)～式(9): 5Tt,ipx——标准器正、反行程第i个校准点风速测得值的算术平均值，m/s;Vw,voy——标准器正、反行程第i个校准点第；次风速测得值，m/s;fi,fo——风速传感器正、反行程第i个校准点测得值的算术平均值，Hz。由μ和fπ(i=1,2,…,m)所确定的点连成的曲线称为正行程校准曲线。由σo和fp(i=1,2,…,m)所确定的点连成的曲线称为反行程校准曲线。各校准点标准风速测得值的算术平均值s,和风速传感器测得值的算术平均值子，计算如式(10)和式(11): 由v;和子；所确定的点连成的曲线称为风速传感器的校准曲线。7.3.2.2工作直线的确定本规范规定可采用端点平移线或最小二乘直线作为风速传感器的工作直线，但必须在校准证书中予以注明。a)校准范围上下端点的计算下端点的标准风速值为i=1时式(10)的计算结果，即为x:的值，下端点的风速传感器频率值为i=1时式(11)的计算结果，即为子：的值。上端点的标准风速值为i=m时式(10)的计算结果，即为。的值，上端点的风速传感器频率值为i=m时式(11)的计算结果，即为子的值。b)端点平移线计算端点连线方程可用式(12)表示：fgp标准风速为v时通过端点连线方程计算出的风速传感器频率值，Hz;通过式(13)和式(14)计算各校准点正、反行程风速传感器测得值的算术平均值与端点连线方程的差值：(△fta)u=f-fep 在(△ftn)i及(△fun)ox两组数据中，分别找出最大正偏差△f'n和最大负偏差△f'n,则端点平移线的截距a计算如式(15):6fis=a'+b'v(18)最小二乘直线方程中的截距a'和斜率b'计算如式(19)和式(20):7.3.3.1测量误差f₄——根据式(21)计算出的风速为v时的频率值，Hz。将z,代人式(21),可求得f₄=F,在校准范围内第i个校准点的测量误差△f.,7风速传感器在校准范围内第i个校准点的回差，用该校准点正行程与反行程风速传感器测得值的平均值之差△fn表征，计算如式(24):风速传感器在校准范围内的线性，用校准范围内各校准点的线性误差表征，工作直线选用最小二乘直线时第i个校准点的线性误差为△fu,计算如式(25):fts——工作直线选用最小二乘直线时，第i个校准点工作直线上对应的频率7.3.4风速传感器校准记录风速传感器校准记录格式参见附录B。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和应用有关时，应说明被校对象的h)如果与校准结果的有效性应用有关时，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；I)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。8空气密度计算A.1空气密度计算公式：式中：p₀——试验段内静压，Pa;H——试验段内空气相对湿度，用小数表示；A.2饱和水汽压计算公式：9附录B风电场用磁电式风速传感器校准记录(参考格式)送校单位记录编号 仪器编号型号制造厂 标准器皮托静压管NO.准确度等级皮托管系数证书编号 徽差压计NO.准确度等级证书编号环境气压平均hPa环境温度平均℃行程校准点试验段内m/s123温度℃123正行程135反行程153正行程235表(续)行程校准点试验段内m/s123℃123反行程253输出输出输出回差测量误差的工作直线校准人校准日期年月日附录C校准证书内页参考格式校准机构授权说明℃测量范围等级/最大允许误差书编号测量范围等级/最大允许误差书编号序号回差测量误差的工作直线□端点平移线□最小二乘直线工作直线方程：(以下空白)风速传感器测量误差不确定度评定示例按本规范给出的校准方法，正确安装标准器及被校风速传感器，并完成校准前的准备工作。本示例中所用标准器及配套设备名称及技术指标见表D.1。测量范围皮托管最大允许误差：±0.5℃风洞稳定性≤0.5%/min。测流场位置的均匀性≤0.3%)阻塞比≤5%最大允许误差：士1.0×10-*Hz;Vp-p下限≤100mV,上限≥10V被校风速传感器信息如下：结构类型：三杯测量范围：(1～96)m/s输出信号类型：正弦波输出信号范围：(0～125)Hz输出频率与风速的关系：v=0.35+0.765fD.2测量模型将客户给出的频率与风速的关系式转换为以频率为函数的关系式，并将第i个校准点的风速测得值的算术平均值5,代入，可得式(D.1):由本规范式(22)可知，风速传感器第i个校准点的测量误差如式(D.2):D.3合成标准不确定度和灵敏系数根据式(D.2),若风速传感器频率测量的标准不确定度以u₁表示，计量标准引人的标准不确定度以u₂表示，则测量误差的合成标准不确定度及灵敏系数如式(D.3):u₂=√[c₂u(v)]²+[cu(φ)]*+[c,u(p)]²+[c进行分析，其中相关参数的测量或计算数据见表D.3。标准风速测得值/m/svD.4.2.2标准风速重复测量引人的不确定度标准风速重复测量引入的不确定度计算如下：D.4.2.3空气密度引人的不确定度1)温度测量引入空气密度的不确定度分量空气密度计算公式见附录A。由于e。是温度T的函数，因此对式(A.1)中T的求导变的很复杂，为简化计算，e。用常数代替，取温度为T时的e值，然后对式(A.1)中的T求导可得式(D.6):温度测量仪的最大允许误差为±0.5℃(±0.5K),按均匀分布，标准不确定度dT为0.289K。将dT及对应参数测得值带入式(D.6),得dpr为一0.00117kg/m³,即由温度引入的p的测量结果不确定度分量u(T)为0.00117kg/m³。2)湿度测量引入空气密度的不确定度分量对(A.1)式中的H求导可得式(D.7):湿度测量仪的最大允许误差为±10%RH,按均匀分布，标准不确定度dH为5.8%RH,将dH及对应参数测得值带人式(D.7),得dpn为一0.00070kg/m³,即由湿度测量引人p的测量结果不确定度分量u(H)为0.00070kg/m³。3)静压测量引入空气密度的不确定度分量测量静压用的气压计最大允许误差为±50Pa,按均匀分布，标准不确定度dP。为29Pa。将dP。及对应参数测得值带入式(D.8),得dpp,为0.00034kg/m³,即由静压测量引入p的测量结果不确定度分量u(Po)为0.00034kg/m³。u(p)=√u²(T)+u²(H)+u²(P₀)=0.0014kg/m³皮托管校准系数ξ为1.003,扩展不确