JJG 1167-2019 海洋测风仪器-（高清版）.pdf

中华人民共和国国家计量检定规程J J G1 1 6 72 0 1 9海 洋 测 风 仪 器A n e m o m e t e r sU s e d i nM a r i n eF i e l d 2 0 1 9-1 2-3 1发布2 0 2 0-0 3-3 1实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布海洋测风仪器检定规程V e r i f i c a t i o nR e g u l a t i o no fA n e m o m e t e r sU s e d i nM a r i n eF i e l dJ J G1 1 6 72 0 1 9 归 口 单 位:全国海洋专用计量器具计量技术委员会 主要起草单位:国家海洋标准计量中心 参加起草单位:国家海洋局南海标准计量中心 本规程委托全国海洋专用计量器具计量技术委员会负责解释J J G1 1 6 72 0 1 9本规程主要起草人:于建清(国家海洋标准计量中心)参加起草人:曲念东(国家海洋局南海标准计量中心)翁德显(国家海洋局南海标准计量中心)朱丽萍(国家海洋标准计量中心)张岳洪(国家海洋局南海标准计量中心)J J G1 1 6 72 0 1 9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)4.1 螺旋桨式测风仪(2)4.2 超声波测风仪(2)5 计量性能要求(3)5.1 启动风速(3)5.2 风向示值误差(3)5.3 风速示值误差(3)6 通用技术要求(3)6.1 外观(3)6.2 功能(3)7 计量器具控制(3)7.1 检定条件(3)7.2 检定项目(4)7.3 检定方法(5)7.4 检定结果的处理(7)7.5 检定周期(7)附录A 海洋测风仪器检定记录表参考格式(8)附录B 检定证书内页参考格式(1 0)附录C 检定结果通知书内页格式(1 1)J J G1 1 6 72 0 1 9引 言本规程参照了世界气象组织(WMO)气象仪器和观测方法指南(G u i d et oM e-t e o r o l o g i c a l I n s t r u m e n t sa n dM e t h o d so fO b s e r v a t i o n)(2 0 1 4版)对海洋测风的技术要求和仪器要求,针对G B/T1 4 9 1 4 海滨观测规范、G B/T1 2 7 6 3.32 0 0 7 海洋调查规范 第3部分:海洋气象观测中对海洋风的观测的技术要求,并结合海洋测风仪器的使用情况和现状,制定本规程。本规程为首次发布。J J G1 1 6 72 0 1 9海洋测风仪器检定规程1 范围本规程适用于风速测量范围在(07 5)m/s以内的海洋测风仪器的首次检定、后续检定和使用中检查。螺旋桨式测风仪和超声波测风仪以外的测风仪,可参照使用。2 引用文件本规程引用下列文件:J J G4 3 12 0 1 4 轻便三杯风向风速表J J G5 1 8 皮托管J J G8 7 52 0 0 5 数字压力计凡是注日期的引用文件,仅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 海洋测风仪器 a n e m o m e t e r su s e d i nm a r i n e f i e l d在海洋观测、监测和调查中,用于测量风向和风速要素的仪器。3.1.2 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以尾翼摆动后正对气流来向的方式测量风向、以气流驱动螺旋桨(旋桨)转动的方式测量风速的测风仪器。3.1.3 超声波测风仪 u l t r a s o n i ca n e m o m e t e r利用发送声波脉冲,测量接收端的时间或频率(多普勒变换)差别来计算风速风向的测风仪器。3.1.4 风洞工作段的有效区 s e r v i c ea r e a i nt h e t e s t s e c t i o no fw i n dt u n n e l具有稳定、均匀的风流场的区域。3.1.5 启动风速 s t a r t i n gt h r e s h o l do fw i n dv e l o c i t y螺旋桨式测风仪由旋桨处于静止状态、尾翼与风洞气流方向所夹锐角为1 0 的位置释放,在气流作用下,尾翼开始摆动而后停止,旋桨变为连续转动状态,并能采集/显示风速、风向示值的最低风速。3.2 计量单位3.2.1 风速单位:米每秒,符号:m/s。3.2.2 风向单位:度,符号:。4 概述海洋测风仪器(以下简称“测风仪”),主要包括螺旋桨式测风仪和超声波测风仪。1J J G1 1 6 72 0 1 94.1 螺旋桨式测风仪螺旋桨式测风仪主要由主壳体、旋桨、尾翼、风向变换器、风速变换器、数据采集处理/显示单元(以下简称“数显单元”)组成。当风向与尾翼成某一夹角时,风对尾翼产生压力矩使其摆动,直至尾翼与风的来向一致,风向变换器根据尾翼相对于指北标记线的角位移输出风向信号。在风力的作用下,旋桨转动,风速变换器输出与风速相关的风速信号。数显单元根据风向信号、风速信号,通过相应函数计算、显示风向示值和风速示值。螺旋桨式测风仪示意图见图1。图1 螺旋桨式测风仪示意图4.2 超声波测风仪超声波测风仪主要由探头、数显单元组成。通过测量声波在两个固定距离探头之间两个方向的传播确定在两个探头方向上的风速,通过对多个不同探头同时进行测量,再由数显单元进行矢量运算,得到并显示二维或三维的风速和风向。超声波测风仪示意图见图2。图2 a)为三探头测风仪示例,图2 b)为四探头测风仪示例。a)三探头测风仪示例b)四探头测风仪示例图2 超声波测风仪示意图2J J G1 1 6 72 0 1 95 计量性能要求5.1 启动风速螺旋桨式测风仪的启动风速应满足表1的要求。超声波测风仪没有此项目要求。5.2 风向示值误差风向示值误差应满足表1的要求。5.3 风速示值误差风速示值误差应满足表1的要求。表1 测风仪的计量性能要求测量范围启动风速*最大允许误差分辨力(07 5)m/s1.2m/s风向5 1 风速当风速5.0m/s时,0.5m/s;当风速5.0m/s时,1 0%测量值0.1m/s *超声波测风仪没有“启动风速”的检定项目要求。6 通用技术要求6.1 外观6.1.1 测风仪结构应完整,各部分连接应安全可靠。使用中的测风仪可放宽要求,但应无影响测风仪计量性能的缺陷。6.1.2 测风仪应有清晰铭牌,标有制造厂名(或厂标)、型号、出厂编号,且不可擦除。6.1.3 测风仪表面漆层、镀层应均匀光滑,无明显凹迹、裂缝碰伤、锈蚀和爆皮等现象。金属件不应有严重锈蚀及其他机械损伤。6.1.4 螺旋桨式测风仪的旋桨应能随遇平衡,转动平稳灵活,不应有明显的轴向和径向跳动。6.1.5 螺旋桨式测风仪的风向指北标记线应明显,清晰可辨认。6.2 功能6.2.1 对测风仪通电,应能正常测量、采集/显示数据。6.2.2 手动转动螺旋桨式测风仪旋桨,并摆动尾翼,数显单元的风速或风向示值应有变化。6.2.3 手动转动超声波测风仪探头,对其吹风,数显单元的风速或风向示值应有变化。7 计量器具控制计量器具控制包括:首次检定、后续检定和使用中检查。经修理后的测风仪,其检定按首次检定进行。7.1 检定条件7.1.1 计量标准器3J J G1 1 6 72 0 1 97.1.1.1 L型皮托管L型皮托管的系数K应在0.9 91.0 1之内,其余指标应满足J J G5 1 8的技术要求。7.1.1.2 微差压计微差压计的测量范围上限为(35 0 075 0 0)P a,准确度等级不低于0.1级。各项技术指标应满足J J G8 7 52 0 0 5的要求。7.1.1.3 方位盘1)测量范围:(03 6 0);2)分度值:1;3)最大允许误差:0.5;4)安装在风洞工作段下壁或工作段外的正下方,且应能带动被检测风仪在风洞工作段的有效区内整体转动。7.1.2 配套设备配套设备的技术要求见表2。表2 配套设备的技术指标配套设备名称用途/测量要素技术要求风洞工作段内提供稳定、均匀的风流场工作段最大风速:7 5m/s;工作段最小风速:0.5m/s;流场均匀性:1.0%;流场稳定性(3m i n):1.0%气压计风洞工作段内气压测量范围:(5 0 011 0 0)h P a;准确度等级优于0.1级温度计风洞工作段内温度测量范围:(05 0);最大允许误差:0.5湿度计风洞工作段内湿度测量范围:(59 5)%RH;最大允许误差:7%RH7.1.3 环境条件7.1.3.1 环境温度:(1 53 5)。7.1.3.2 相对湿度:不大于8 5%。7.2 检定项目测风仪的检定项目见表3。表3 测风仪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启动风速+3风向示值误差+4J J G1 1 6 72 0 1 9表3(续)序号检定项目首次检定后续检定使用中检查4风速示值误差+注:1“+”表示应检项目。2 维修后的仪器按首次检定选择检定项目。3 超声波测风仪没有“启动风速”的检定项目。7.3 检定方法7.3.1 外观和功能检查用目测和手动方式检查测风仪,外观应符合6.1的规定,通电检查应符合6.2的规定。7.3.2 检定前的准备工作7.3.2.1 计算阻塞比。将被检测风仪(包括安装支杆和控制件)在迎风方向上的投影面积除以风洞工作段面积,其比值不大于5%时,方可进行检定。7.3.2.2 将L型皮托管安装在风洞工作段,L型皮托管测头轴线与风洞工作段轴线平行,总压孔位于工作段有效区内,并对准气流来向。总压输出口连接微差压计的总压输入口,静压输出口连接微差压计的静压输入口。7.3.2.3 将测风仪安装在风洞工作段,旋桨、尾翼或探头均应位于工作段有效区内。其安装应在L型皮托管下游及下方,且最上端位置在水平方向应至少偏离L型皮托管测头轴线6 0mm。7.3.2.4 使测风仪的安装支杆与方位盘同心,并始终保持二者的相对位置不变。7.3.2.5 对于超声波测风仪,主要是四探头形式的,安装时应使其中一对接收发送端连线与风洞工作段风的流向保持一致。7.3.3 启动风速的检定7.3.3.1 开动风洞电机,使螺旋桨式测风仪在1 0m/s的风速下运转2m i n3m i n。7.3.3.2 关闭风洞电机,在旋桨由旋转恢复至静止状态后,手动调整尾翼方位,使其与风洞气流方向所夹锐角为1 0。偏离不超过2。7.3.3.3 读取微差压计零位,读到0.1P a。7.3.3.4 开动风洞电机,缓慢增加风洞工作段内气流速度,直到尾翼摆动而后停止,且旋桨变为连续转动状态,数显单元可连续输出风速、风向示值。记录被测风速示值。7.3.3.5 读取微差压计示值3次,求平均值;然后减去零位,得到实际风压。在读取微差压计示值的过程中,读取一次工作段内温度、相对湿度和气压值。计算标准风速值(按J J G4 3 12 0 1 4附录A的规定),即该螺旋桨式测风仪的启动风速。7.3.4 风向示值误差检定7.3.4.1 风向示值误差检定点依次为:0、3 0、6 0、9 0、1 2 0、1 5 0、1 8 0、2 1 0、2 4 0、2 7 0、3 0 0、3 3 0 和3 5 5。在每个风向检定点,稳定后的标准风向不得偏离该检定点2。5J J G1 1 6 72 0 1 97.3.4.2 调节风洞工作段风速为5m/s左右,直至风向示值误差检定完毕。7.3.4.3 转动方位盘使测风仪的风向示值为0。7.3.4.4 以此为起始位,逆时针旋转方位盘,至每个风向示值误差检定点,稳定后1m i n内均匀读取3次测风仪的风向示值,取平均值为该检定点示值。直至3 5 5。7.3.4.5 继续逆时针转过3 5 5(不超过3 6 0),再顺时针旋转方位盘,至每个风向示值误差检定点,稳定后1m i n内均匀读取3次测风仪器的风向示值,取平均值作为该检定点示值。直至0。7.3.4.6 在每个检定点,计算风向示值误差。取两次风向示值误差的绝对值较大者作为该检定点的风向示值误差,符号不变。7.3.5 风速示值误差的检定7.3.5.1 风速检定点的选取见表4。表4 风速检定点的选择风速测量范围m/s检定点m/s检定点的偏离6 0测量范围上限7 55、1 0、2 0、3 0、4 0、5 0、6 0、上限测量点测量范围上限小于6 0合理设置包括2、5、上限测量点在内的7个检定点1)设定的风洞工作段标准风速与相应检定点的偏离,在上限测量点不能有正偏离,且不超过-2m/s。2)其他检定点不超过1m/s7.3.5.2 依照从低风速到高风速的顺序进行。7.3.5.3 调整微差压计,使其工作状态正常。读取微差压计零位,读到0.1P a。7.3.5.4 风洞工作段风速达到设定的检定点后,稳定1m i n后开始读数。先读标准器示值,后读被检仪器风速示值。以后每间隔1m i n读数一次,完成3次读数。第一次读数时,同时读取工作段内温度、相对湿度和气压值。计算微差压计3次读数的算术平均值,然后减去零位,得到实际风压,计算标准风速值(按J J G4 3 12 0 1 4附录A的规定)。取仪器3次风速示值的算术平均值,作为其在该检定点的风速示值。检定记录表的格式参见附录A。7.3.6 数据处理7.3.6.1 风向示值误差计算测风仪在整个测量范围内有1 3个检定点。在各检定点,分别计算逆时针(正转)和顺时针(反转)两次的示值平均值,并计算单次风向示值误差,按公式(1)计算。取两次风向示值误差的绝对值较大者作为该检定点的风向示值误差,符号不变。Di m=Di m-DSi(i=1,2,1 3;m=1,2)(1)式中:Di m 仪器第i个检定点的第m次示值误差,;Di m 仪器第i个检定点的第m次示值平均值,;6J J G1 1 6 72 0 1 9DSi 第i个检定点的标准风向值,。7.3.6.2 风速示值误差计算各检定点风速示值误差按公式(2)计算。仪器在整个测量范围内有n个检定点。Vi=VNi-VBi(i=1,2,n)(2)式中:Vi 仪器第i个检定点风速示值误差,m/s;VNi 仪器在第i个检定点3次风速示值的平均值,m/s;VBi 在第i个检定点标准风速值,m/s。7.4 检定结果的处理经检定的仪器,其各项通用技术和计量性能全部符合本规程的规定要求,检定结论为合格,出具检定证书。检定不合格的仪器出具检定结果通知书,并注明不合格项目。检定证书和检定结果通知书的格式参见附录B和附录C。7.5 检定周期仪器的检定周期一般不超过1年。7J J G1 1 6 72 0 1 9附录A海洋测风仪器检定记录表参考格式第 页 共 页 计量器具名称证书编号型号/规格出厂编号送检单位制造单位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或准确度等级或最大允许误差计量(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或准确度等级或最大允许误差证书编号有效期至检定时间、地点及其环境条件地 点时 间年 月 日 环境参数温度:();相对湿度:()%;气压:()h P a检 定 结 果外观1)测风仪器的结构完整,各部分连接可靠。是否2)铭牌清晰,标有不可擦除的制造厂名(或厂标)、型号、出厂编号。是否3)表面漆层、镀层均匀光滑,无明显凹迹、裂缝、碰伤、锈蚀和爆皮等现象。金属件无严重锈蚀及其他机械损伤。是否4)手动检查螺旋桨式测风仪的旋桨,可随遇平衡,转动平稳灵活,无明显的轴向和径向跳动。是否功能检查1)对仪器通电,应能正常测量、显示数据。是否2)手动转动旋桨,并摆动尾翼,数显单元的风速示值应有变化。是否3)手动转动超声波测风仪探头,数显单元的风向示值应有变化。是否检定员:核验员:8J J G1 1 6 72 0 1 9第 页 共 页 螺旋桨式测风仪的启动风速符合:是否微差压计读数P a空气密度k g/m3零位123平均温度湿度%RH气压h P a标准风速m/s仪器示值m/s风向示值误差符合:是否单位:标准值仪器示值03 06 09 01 2 01 5 01 8 02 1 02 4 02 7 03 0 03 3 0 3 5 5逆时针(正转)平均值顺时针(反转)平均值示值误差风速示值误差符合:是否检定点m/s微差压计读数P a零位:空气密度k g/m3123平均温度湿度%RH气压h P a标准风速m/s仪器示值m/s123平均示值误差m/s检定员:核验员:9J J G1 1 6 72 0 1 9附录B检定证书内页参考格式证书编号: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/最大允许误差证书编号有效期至检定地点及其环境条件地点:温度:();相对湿度:()%;气压:()h P a检 定 结 果通用技术要求:启动风速:示值误差风速单位:m/s风向单位:检定点标准风速值仪器示值示值误差检定点标准风向值仪器示值示值误差 注:下次检定请带此检定证书或复印件。第页 共页01J J G1 1 6 72 0 1 9附录C检定结果通知书内页格式证书编号: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/最大允许误差证书编号有效期至检定地点及其环境条件地点:温度:();相对湿度:()%;气压:()h P a检 定 结 果通用技术要求:启动风速:示值误差风速单位:m/s风向单位:检定点标准风速值仪器示值示值误差检定点标准风向值仪器示值示值误差检定不合格项目和内容:第页 共页11J J G1 1 6 72 0 1 9