技術(shù)所,各分局,
山東儀器儀表所,科學(xué)院海洋所,科學(xué)院南海海洋所:
一九八九年九月十五日至十七日在
青島召開了海洋資料浮標(biāo)檢定規(guī)程(暫行)技術(shù)審定會(huì)。與會(huì)專家認(rèn)真地對(duì)該暫行規(guī)程進(jìn)行了審定,根據(jù)審定意見規(guī)程起草小組又進(jìn)行了修改。現(xiàn)將“海洋資料浮標(biāo)檢定規(guī)程”印發(fā)給你們,請(qǐng)各有關(guān)單位切實(shí)貫徹執(zhí)行。
本檢定規(guī)程適用于國(guó)內(nèi)研制及國(guó)外引進(jìn)的各類浮標(biāo)傳感器的檢定,并于一九九0年一月一日開始執(zhí)行。具體組織實(shí)施由國(guó)家海洋標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量中心和三個(gè)海區(qū)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量站負(fù)責(zé)。
海洋資料浮標(biāo)檢定規(guī)程(暫行)
本檢定規(guī)程經(jīng)國(guó)家海洋局于1989年10月1日批準(zhǔn),并自1990年1月1日起施行。
歸口單位: 國(guó)家海洋局標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量中心
起草單位: 國(guó)家海洋局標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量中心
國(guó)家海洋局東海標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量站
本規(guī)程技術(shù)條文由起草單位負(fù)責(zé)解釋。本規(guī)程主要起草人:
鄭仕俊 (國(guó)家海洋局標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量中心)
馮錫超 (國(guó)家海洋局標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量中心)
沈幼元 (國(guó)家海洋局東海標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量站)
參加起草人:
張 樺 (國(guó)家海洋局東海標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量站)
陳正和 (國(guó)家海洋局東海標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量站)
目錄
一、概述
二、技術(shù)要求
三、檢定條件
四、檢定項(xiàng)目和方法
五、檢定結(jié)果處理及檢定周期
附錄:
附錄1 風(fēng)速風(fēng)向傳感器檢定記錄表
附錄2 氣壓傳感器檢定記錄表
附錄3 溫度傳感器檢定記錄表
附錄4 流速流向傳感器檢定記錄表
附錄5 波浪傳感器檢定記錄表
附錄6 海洋儀器檢定證書
附錄7 風(fēng)速傳感器一元線性回歸曲線
附錄8 檢定結(jié)果通知書
本規(guī)程適用于新制造、使用中和修理后的FZF2型和FZS1型海洋資料浮標(biāo)傳感器的性能檢定。其他浮標(biāo)可以參照?qǐng)?zhí)行。
一、概述
海洋資料浮標(biāo)是一種海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備。用于監(jiān)測(cè)風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓、水溫、流速、流向和波浪等。采用短波通信或衛(wèi)星通信,定時(shí)地將這些信息自動(dòng)傳輸至岸站。
海洋資料浮標(biāo)主要由水文氣象要素傳感器、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、電源、浮標(biāo)體及其錨定系統(tǒng)組成。
二、技術(shù)要求
1.海洋資料浮標(biāo)FZF2型和FZS1型的基本性能參數(shù)應(yīng)符合下列要求:
1.1 風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、氣溫、水溫、流速、流向、波高和波周期的測(cè)量范圍及其測(cè)量準(zhǔn)確度應(yīng)滿足表1要求。
1.2 風(fēng)速響應(yīng)值與實(shí)際風(fēng)速值應(yīng)成線性關(guān)系,其非線性誤差:±0.5m/s或±5%。
1.3 起動(dòng)風(fēng)速不大于0.9m/s。
1.4 不感應(yīng)角:±5°
1.5 波浪傳感器頻帶不均勻度Hf≤10%。
三、檢定條件
2.風(fēng)速風(fēng)向檢定條件
2.1 標(biāo)準(zhǔn)器
2.1.1 皮托管。其準(zhǔn)確度不得低于0.5%。
表1
━━━┯━━━━━━━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━━━━━━
│ FZF2型 │ FZS1型
項(xiàng)目 ├───────┬────────┼────────┬──────
│ 測(cè)量范圍 │ 測(cè)量準(zhǔn)確度 │ 測(cè)量范圍 │ 測(cè)量準(zhǔn)確度
───┴───────┴────────┴────────┴──────
風(fēng)速 1.5 ̄65 ±0.5+0.05×V ±0.5+
0.05×V
(m/s) V-實(shí)測(cè)風(fēng)速 1 ̄60 V-實(shí)測(cè)風(fēng)速
────────────────────────────────────
風(fēng)向(°) 0 ̄360 ±5 0 ̄360 ±5
────────────────────────────────────
氣壓 900 ̄1050時(shí)為
(hPa) 850 ̄1050 ±1 850 ̄1050 ±1
────────────────────────────────────
氣溫(℃) -15 ̄+40 ±0.5 -15 ̄+40 ±0.5
水溫(℃) -3 ̄+35 ±0.5 -3 ̄+35 ±0.5
流速(m/s) 0.05 ̄2 ±0.05 0.05 ̄2 ±0.05
流向(°) 0 ̄360 ±10 0 ̄360 ±10
────────────────────────────────────
波高 0.5 ̄15時(shí)為
(m) 0.5 ̄20 ±10% 0.3 ̄20 ±10%
────────────────────────────────────
波周期 3 ̄20時(shí)為
(s) 3 ̄25 ±10% 2 ̄25 ±2
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
2.1.2 二等補(bǔ)償式微(差)壓計(jì)。
2.2 檢定設(shè)備
2.2.1 風(fēng)速檢定設(shè)備為風(fēng)洞。風(fēng)洞應(yīng)滿足下列要求:
2.2.1.1 風(fēng)速在0.5 ̄65m/s范圍內(nèi)應(yīng)能連續(xù)可調(diào)。
2.2.1.2 風(fēng)洞工作段的截面積與被檢傳感器的截面積之比至少為5∶1。
2.2.1.3 在風(fēng)洞工作段內(nèi),速度場(chǎng)的不均勻性應(yīng)≤2%,氣流的不穩(wěn)定性應(yīng)≤1%。
2.2.2 風(fēng)向的檢定設(shè)備為刻度盤。刻度盤范圍為0 ̄360°,最小刻度為1°,刻度值誤差優(yōu)于±0.5°
2.3 檢定室
2.3.1 檢定室內(nèi)溫度應(yīng)為15 ̄30℃。
2.3.2 檢定室內(nèi)應(yīng)配備:
測(cè)量大氣壓力的氣壓表,其準(zhǔn)確度不低于2hPa;測(cè)量空氣溫度的溫度表,其準(zhǔn)確度不低于0.5℃;測(cè)量空氣相對(duì)濕度的濕度表,其準(zhǔn)確度不低于10%。
3.氣壓檢定條件。
3.1 標(biāo)準(zhǔn)器。
檢定氣壓的標(biāo)準(zhǔn)器是雙管水銀壓力表,該表必須符合雙管水銀壓力表檢定規(guī)程的要求。
3.2 檢定設(shè)備。
示值檢定用設(shè)備:示值檢定器、穩(wěn)定器、增減壓力裝置(10 ̄30L真空泵)、秒表、微氣壓計(jì)等。
3.3 標(biāo)準(zhǔn)器和檢定設(shè)備的安裝。
3.3.1 雙管水銀壓力表安裝要垂直,調(diào)整零位和讀數(shù)部分背面應(yīng)安裝熱輻射小的照明裝置。
3.3.2 雙管水銀壓力表,示值檢定器和增減壓力裝置的連接部分必須嚴(yán)格密封,不滲漏氣體,其不穩(wěn)定性每10min不應(yīng)超過(guò)0.3hPa。
3.4 檢定室。
檢定室應(yīng)符合下列要求:
室溫:15 ̄30℃;
相對(duì)濕度:≤85%;
室內(nèi)不能有震動(dòng)、空氣對(duì)流、陽(yáng)光直射。
4.氣溫、水溫檢定條件
4.1 標(biāo)準(zhǔn)器。檢定氣溫、水溫的標(biāo)準(zhǔn)器為二等標(biāo)準(zhǔn)玻璃水銀溫度計(jì)。
4.2 檢定設(shè)備。
4.2.1 檢定溫度的設(shè)備為水槽、酒精槽。
4.2.2 檢定槽采用恒溫型,檢定槽必須有充分的攪拌和讀數(shù)照明系統(tǒng)。
4.2.3 水槽、酒精槽的技術(shù)性能應(yīng)符合表2中的要求。
表2
---------------------------------
|檢定槽名稱 | 溫度范圍 | 恒溫波幅 | 工作區(qū)域 |
| | (℃) | | (℃) |
|-------------------------------|
| 水 槽 | |每15min|最大溫差|水平溫差 |
| |-38 ̄+80| 不超過(guò) | | |
| 酒精槽 | | 0.15℃ |≤0.030|≤0.015 |
---------------------------------
4.3 檢定室應(yīng)符合下列要求:
室溫:15 ̄30℃;
相對(duì)溫度:≤85%。
5.流速流向檢定條件。
5.1 檢定設(shè)備。
5.1.1 拖曳水槽。水槽穩(wěn)定段長(zhǎng)度不小于80m,水槽寬度應(yīng)不小于4m,水槽水深應(yīng)不小于2.5m。
5.1.2 檢定車。
5.1.2.1 檢定車軌道的水平高差應(yīng)優(yōu)于0.2mm,軌道的直線度應(yīng)優(yōu)于0.3mm,兩軌的平行度應(yīng)優(yōu)于0.4mm。
5.1.2.2 檢定車車速的誤差不大于±0.001m/s,檢定車車速應(yīng)穩(wěn)定,在檢定段內(nèi),其車速變化率δ應(yīng)滿足表3要求。
表3
----------------------------------
|速度級(jí)(m/s)| ≤0.1 |0.1 ̄0.5| >0.5 |
|--------------------------------|
|車速變化率 | ≤2.00| ≤1.00 | ≤0.60 |
|δ(%) | | | |
----------------------------------
5.1.3 刻度轉(zhuǎn)盤。無(wú)磁材料制作,其刻度范圍為0 ̄360°,最小刻度為1°,刻度值誤差優(yōu)于±0.5°。
5.1.4 在檢定時(shí),檢定設(shè)備周圍不應(yīng)有影響磁場(chǎng)方向的磁性材料。
6.波浪檢定條件。
6.1 標(biāo)準(zhǔn)器。檢定波高的標(biāo)準(zhǔn)器是鋼尺,檢定波周期的標(biāo)準(zhǔn)器是秒表。
6.2 輔助設(shè)備
6.2.1 檢定波浪的輔助設(shè)備是波浪模擬裝置,該裝置應(yīng)符合下述要求:
重力加速度的測(cè)量范圍:0.04 ̄5m/S2;
重力加速度測(cè)量準(zhǔn)確度:±2%;
周期測(cè)量范圍:2 ̄30s;
周期測(cè)量準(zhǔn)確度:±2%;
波高連續(xù)可調(diào)范圍:0 ̄4m。
6.2.2 記錄設(shè)備。記錄設(shè)備采用符合下述要求的便攜式記錄儀:
測(cè)量范圍:10、20、50、100、200、500、1000mv;
不靈敏區(qū):有效記錄寬的±0.2%以下;
記錄紙傳送速度:1 ̄20mm/s;
記錄紙送進(jìn)速度的誤差:記錄紙送進(jìn)速度的±0.25%。
四、檢定項(xiàng)目和方法
7.風(fēng)速風(fēng)向檢定。
7.1 風(fēng)向示值檢定。
7.1.1 將風(fēng)向傳感器置于刻度盤中央。
7.1.2 旋轉(zhuǎn)風(fēng)向標(biāo),每隔10°讀取一個(gè)值Q2,刻值同刻度盤示值Q1比較。
7.1.3 計(jì)算風(fēng)向標(biāo)測(cè)量誤差ΔQ。
ΔQ=Q2-Q1。
7.2 起動(dòng)風(fēng)速的測(cè)定。
7.2.1 將風(fēng)速風(fēng)向傳感器正確安裝在風(fēng)洞內(nèi)。
7.2.2 經(jīng)過(guò)修理和長(zhǎng)期存放的風(fēng)速風(fēng)向傳感器,測(cè)量起動(dòng)風(fēng)速前要在10m/s的風(fēng)速下吹動(dòng)1 ̄2min。
7.2.3 啟動(dòng)并調(diào)整風(fēng)洞電機(jī),使風(fēng)洞內(nèi)氣流速度緩慢上升,當(dāng)風(fēng)速傳感器從靜止?fàn)顟B(tài)開始變?yōu)檫B續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),即為起動(dòng)風(fēng)速。
7.3 不感應(yīng)角的測(cè)定。
風(fēng)速風(fēng)向傳感器正確安裝在風(fēng)洞內(nèi),調(diào)節(jié)風(fēng)洞風(fēng)速為5 ̄10m/s,讀取風(fēng)向值,并以此做為基準(zhǔn)點(diǎn),然后關(guān)掉風(fēng)洞電機(jī),從基準(zhǔn)點(diǎn)起順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)向傳感器一方位(22.5°),在此狀態(tài)下,啟動(dòng)風(fēng)洞,當(dāng)風(fēng)速至起動(dòng)風(fēng)速時(shí),風(fēng)向傳感器應(yīng)能轉(zhuǎn)動(dòng),而后停止,讀此時(shí)的風(fēng)向值。兩次讀數(shù)之差即為不感應(yīng)角。
從基準(zhǔn)點(diǎn)起逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)向傳感器一個(gè)方位(22.5°),重復(fù)上述測(cè)定。
7.4 風(fēng)速示值檢定。
7.4.1 示值檢定的檢定點(diǎn)為:風(fēng)速測(cè)量范圍的下限值、10、20、35、50、風(fēng)速測(cè)量范圍上限值、55、30、15、5m/s。
檢定點(diǎn)的控制范圍:下限點(diǎn)為+1m/s,上限點(diǎn)為-1m/s,其它各點(diǎn)為±1m/s。
每個(gè)檢定點(diǎn)的氣流速度調(diào)節(jié)好后,穩(wěn)定時(shí)間不少于2min。
7.4.2 計(jì)算風(fēng)速測(cè)量準(zhǔn)確度Δv。
ΔV=V2i-V1i
式中:V1i--各檢定點(diǎn)的風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)值,m/s。
V2i--對(duì)應(yīng)各檢定點(diǎn)的風(fēng)速響應(yīng)值,m/s。
7.5 根據(jù)測(cè)量結(jié)果求取線性回歸方程式。
^=a+bV2
V
其中:^
V--實(shí)際風(fēng)速的回歸值,m/s。
V2--風(fēng)速響應(yīng)值,m/s。
N 1 N N
∑ V2i.V1i- _( ∑ V2i)( ∑ V1i)
i=1 N i=1 i=1
b=________________________________________________________
N 1 N 2
∑ V2i- _( ∑ V2i)
i=1 N i=1
- -
a=v1-bv2
- 1 N
V2= _ ∑ V2i
N i=1
- 1 N
V1= _ ∑ V1i
N i=1
N-檢定點(diǎn)數(shù)
7.6 計(jì)算非線性誤差△Vi或R。
^
△Vi=V1i-Vi=V1i-a-bV2i
或R=△Vi/V1i×100%
氣壓檢定
8.1 示值檢定
8.1.1 氣壓的檢定是在空氣壓力穩(wěn)定的檢定器中與雙管水銀壓力表進(jìn)行比較。
8.1.2 檢定點(diǎn)的選定:檢定點(diǎn)為1050、1030、1010、990、970、960、950、940、920、900、850hPa。
8.1.3 容器內(nèi)氣壓與各檢定點(diǎn)不得超過(guò)±1hPa。
8.1.4 檢定時(shí)都由最高點(diǎn)起,先將檢定器壓力調(diào)到高出最高點(diǎn)1~2hPa,再降到最高點(diǎn),然后逐點(diǎn)下降到最低點(diǎn)。再降低1 ̄2hPa,回升至最低點(diǎn),再逐點(diǎn)升高到最高點(diǎn)上。在升壓過(guò)程中,不能出現(xiàn)降壓趨勢(shì);反之,在降壓過(guò)程中,不能出現(xiàn)升壓趨勢(shì)。
8.1.5 在任一檢定點(diǎn)調(diào)到另一檢定點(diǎn)時(shí),氣壓的改變率不能大于20hpa/min。
8.1.6 在每一個(gè)檢定點(diǎn)的氣壓調(diào)好后,開始穩(wěn)定時(shí)間不得少于2 ̄3MIN穩(wěn)定后先讀雙管水銀壓力表的附屬溫度和氣壓示值,后讀傳感器響應(yīng)示值。每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行一次讀數(shù)。
8.2 計(jì)算氣壓測(cè)量準(zhǔn)確度σ1。σ1=σΣp-σ2式中:σΣp-在所有檢定點(diǎn)中,取其平均誤差中絕對(duì)值最大者,hPa。
σ2-標(biāo)準(zhǔn)用的準(zhǔn)確度hPa
9.氣溫、水溫檢定。
9.1 示值檢定。
9.1.1 檢定點(diǎn)的選定:在溫度指標(biāo)所規(guī)定的測(cè)量范圍內(nèi),以0℃作為基準(zhǔn)點(diǎn),每隔10℃作為一個(gè)檢定點(diǎn)(包括最高點(diǎn)和最低點(diǎn))。
9.1.2 示值檢定是在恒溫水槽或酒精槽中以與溫度標(biāo)準(zhǔn)器比較的方法定點(diǎn)進(jìn)行,標(biāo)準(zhǔn)器和被檢溫度傳感器必須全浸入水槽或酒精槽中。
9.1.3 示值檢定一般從溫度傳感器測(cè)量范圍的下限向上限方向逐點(diǎn)進(jìn)行。
9.1.4 將水槽或酒精槽的溫度調(diào)節(jié)到預(yù)定的溫度,待穩(wěn)定3 ̄5min后,即讀取溫度。標(biāo)準(zhǔn)器和溫度響應(yīng)的示值。
9.2 計(jì)算溫度測(cè)量誤差△t
△t=t1-t2
式中:t2-標(biāo)準(zhǔn)器的溫度示值,℃。
t1-對(duì)應(yīng)t2的溫度響應(yīng)值,℃。
10.流速流向檢定。
10.1 檢定方法。
10.1.1 安裝流速流向傳感器。安裝前浸入水槽的時(shí)間不少于8h,然后將流速流向傳感器正確安裝在檢定車的安裝處,并浸沒(méi)在頂端離水面約40cm的水中。
10.1.2 拂去聲換器及其周圍的氣泡,之后方可進(jìn)行示值檢定。
10.2 流速示值及全方位檢定。
10.2.1 流速示值檢定的檢定點(diǎn)為5、17、30、50、90、130、170、200cm/s。
10.2.2 方位選擇:旋轉(zhuǎn)安裝裝置,使流速流向傳感器的x軸向分別相對(duì)于車速方向成360°、315°、270°、225°、180°、135°、90°、45°。
10.2.3 流速示值檢定與方位檢定同時(shí)進(jìn)行。流速示值的每個(gè)檢定點(diǎn)只能對(duì)應(yīng)于9.2.2條中的一個(gè)方位,每個(gè)方位不能被重復(fù)選擇,但對(duì)應(yīng)順序可任意調(diào)整。
10.2.4 每個(gè)檢定點(diǎn)分別讀取三個(gè)流速、流向值,取其平均值作為該方位檢定點(diǎn)的流速響應(yīng)值Vi和流向響應(yīng)值Qi。檢定車車速穩(wěn)定時(shí)間不得少于各讀取三個(gè)值所需的全部時(shí)間。
10.2.5 檢定點(diǎn)間的靜水時(shí)間。檢定點(diǎn)間的靜水時(shí)間由下述條件確定:
當(dāng)△V≤1.5cm/s時(shí),視為達(dá)到靜水時(shí)間。
△V=1V0-V’01,式中V0為靜水條件下儀器的流速指示值,cm/s;V’0為靜水時(shí)間內(nèi)儀器的流速指示值,cm/s。
10.3 5cm/s檢定點(diǎn)只參加流速準(zhǔn)確度評(píng)定,不作為流向準(zhǔn)確度評(píng)定。
10.4 計(jì)算流速測(cè)量誤差△Vi。
△Vi=Vi-V車i
式中:V車i-檢定點(diǎn)流速標(biāo)準(zhǔn)值,cm/s。
Vi-相應(yīng)于檢定點(diǎn)的流速響應(yīng)值,cm/s。
10.5 計(jì)算流向測(cè)量誤差△Qi
△Qi=Qi-Q’i
式中:Q’i-方位檢定點(diǎn)的流向標(biāo)準(zhǔn)值,°。
Qi-相應(yīng)于方位檢定點(diǎn)的流向響應(yīng)值,°。
11.波浪檢定。
11.1 將波浪傳感器正確安裝在波浪模擬裝置上,啟動(dòng)波浪模擬裝置,待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后啟動(dòng)記錄儀,記錄長(zhǎng)度為15個(gè)連續(xù)波,取其中10個(gè)連續(xù)波進(jìn)行平均,記作平均波高H和平均周期T。
11.2 波高檢定點(diǎn)的選擇。在波周期分別為20s和5s的條件下,波高檢定點(diǎn)為1、3m。
11.3 波周期檢定點(diǎn)選擇。在波高為3m的條件下,周期檢定點(diǎn)為4、6、9、12、18、22、25s。
11.4 計(jì)算波高測(cè)量誤差R。
R=△h/H×100%
式中:△h=H-H
H-各檢定點(diǎn)波高標(biāo)準(zhǔn)值,m。
H-對(duì)應(yīng)檢定點(diǎn)的連續(xù)10個(gè)響應(yīng)波高的平均值,m。
11.5 計(jì)算波周期測(cè)量誤差△T或R。
△T=T-T
或R=△T/T×100%
式中:T-各檢定點(diǎn)波周期標(biāo)準(zhǔn)值,s。
T-對(duì)應(yīng)檢定點(diǎn)的連續(xù)10個(gè)響應(yīng)波周期的平均值,s。
11.6 頻帶不均勻度檢查。
Hf=Hmax-Hmin/H×100%
式中:H-周期檢定點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的波高標(biāo)準(zhǔn)值,H=3m。
Hmax-周期檢定點(diǎn)中最大的H,m。
Hmin-周期檢定點(diǎn)中最小的H,m。
五 檢定結(jié)果處理及檢定周期
12.檢定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理結(jié)果填入相應(yīng)的附表中。
13.對(duì)海洋資料浮標(biāo)的部分技術(shù)性能進(jìn)行檢定時(shí),經(jīng)檢定符合第二章中相應(yīng)規(guī)定的技術(shù)要求的,發(fā)給檢定的證書(注明檢定項(xiàng)目);不符合的,發(fā)給檢定結(jié)果通知書。
14.FZF2型海洋資料浮標(biāo)的檢定周期為一年半。
15.FZS1型海洋資料浮標(biāo)的檢定周期為一年。