《風(fēng)量罩校準(zhǔn)規(guī)范》征求意見稿

《風(fēng)量罩校準(zhǔn)規(guī)范》編制說明

一、任務(wù)來源
經(jīng)全國氣象專用計(jì)量器具計(jì)量技術(shù)委員會(huì)氣象壓力分技術(shù)委員會(huì)向國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局申報(bào)，由福建省計(jì)量科學(xué)研究院和國家氣象計(jì)量站編寫的《風(fēng)量罩校準(zhǔn)規(guī)范》。
2017年05月22日國家質(zhì)檢總局下達(dá)國家計(jì)量技術(shù)法規(guī)修訂計(jì)劃——“質(zhì)檢總局計(jì)量司關(guān)于國家計(jì)量技術(shù)法規(guī)制定、修訂及宣貫計(jì)劃有關(guān)事項(xiàng)的通知”（質(zhì)檢量函［2017］25號(hào)），由福建省計(jì)量科學(xué)研究院和國家氣象計(jì)量站作為《風(fēng)量罩校準(zhǔn)規(guī)范》起草單位，負(fù)責(zé)制訂《風(fēng)量罩校準(zhǔn)規(guī)范》。
二、目的和意義
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在電力、鋼鐵、石化、節(jié)能行業(yè)及國防科技、航空航天，氣象環(huán)保、醫(yī)療衛(wèi)生等各個(gè)領(lǐng)域已大量使用風(fēng)量罩。風(fēng)量罩是專為測(cè)量各種大型機(jī)械設(shè)備或管道中風(fēng)量的智能風(fēng)量傳感設(shè)備，其主要由三個(gè)部分構(gòu)成:風(fēng)量罩體、基座、PDA。風(fēng)量罩體主要將風(fēng)匯集至基座上的風(fēng)速均勻器進(jìn)行采集風(fēng)量。風(fēng)量罩的顯示采用PDA，大屏幕液晶屏顯示直觀，直接可以得到風(fēng)量數(shù)據(jù)。風(fēng)量罩一般通過在風(fēng)速均勻器上裝有風(fēng)壓傳感器，傳感器將風(fēng)速的變化反應(yīng)出來，再根據(jù)基座的尺寸計(jì)算實(shí)時(shí)風(fēng)量。
目前我國有數(shù)十家的風(fēng)量罩生產(chǎn)廠家，有上萬臺(tái)風(fēng)量罩在空調(diào)工程、制藥行業(yè)、氣象環(huán)保等領(lǐng)域使用?；谀壳拔覈€沒有風(fēng)量罩的國家校準(zhǔn)規(guī)范，不能滿足風(fēng)量罩的生產(chǎn)和在用風(fēng)量罩的量值溯源和周期校準(zhǔn)。為確保風(fēng)量罩量值的準(zhǔn)確可靠，因此，有必要制定風(fēng)量罩校準(zhǔn)規(guī)范以對(duì)風(fēng)量罩量值進(jìn)行正確可靠的溯源。
通過廣泛的調(diào)研，參照最新版本國家技術(shù)規(guī)范，將適用范圍確定為風(fēng)量罩校準(zhǔn)規(guī)范。這對(duì)于規(guī)范我國風(fēng)量罩測(cè)量儀器的檢測(cè)方法，提高我國風(fēng)量罩測(cè)量儀器的設(shè)計(jì)水平和產(chǎn)品質(zhì)量，保證量值傳遞的準(zhǔn)確一致，將具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。隨著社會(huì)和科技的發(fā)展，對(duì)風(fēng)量罩測(cè)量技術(shù)要求越來越高的要求，國內(nèi)缺少統(tǒng)一檢定方法，造成風(fēng)量罩檢定結(jié)果難以直接判定。
福建省計(jì)量科學(xué)研究院、國家氣象計(jì)量站共同承擔(dān)對(duì)風(fēng)量罩校準(zhǔn)方法研究，編制《風(fēng)量罩校準(zhǔn)規(guī)范》，統(tǒng)一風(fēng)量罩校準(zhǔn)量值溯源。
本起草小組按照JJF 1071-2010《國家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》要求對(duì)風(fēng)量罩研究一套科學(xué)，合理，操作性強(qiáng)的方法，制定其計(jì)量特性、校準(zhǔn)條件、校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法、校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)、復(fù)校時(shí)間間隔及包括不確定度評(píng)定、校準(zhǔn)記錄格式、校準(zhǔn)證書內(nèi)頁內(nèi)容在內(nèi)的附加說明等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，從而達(dá)到國內(nèi)統(tǒng)一校準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范的目的。
三、編寫過程
福建省計(jì)量科學(xué)研究院作為本規(guī)程的主要起草單位，2018年初召集參加起草單位（國家氣象計(jì)量站）起草人組成編寫組。重點(diǎn)完成規(guī)程的申請(qǐng)、編寫過程及圍繞規(guī)程所進(jìn)行試驗(yàn)的組織，提出了規(guī)程結(jié)構(gòu)、規(guī)程主要內(nèi)容，完成了規(guī)程征求意見稿的編寫、測(cè)量不確定度分析報(bào)告以及試驗(yàn)報(bào)告的具體編寫工作。
編寫組先后進(jìn)行了廣泛的調(diào)研及資料收集整理工作，于2019年03月形成征求意見稿初稿，決定在全國壓力計(jì)量技術(shù)委員會(huì)氣象專業(yè)分技術(shù)委員會(huì)（以下簡稱分技術(shù)委員會(huì)）范圍內(nèi)征求意見。
四、編寫依據(jù)
在編寫本規(guī)范時(shí)，編寫組首先注重參考國際國內(nèi)已正式發(fā)行的相關(guān)規(guī)程或規(guī)范的最新版本，本規(guī)程的編寫格式遵從JJF 1071-2010《國家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》要求，編寫過程中參考了JJF1001-2011《通用計(jì)量術(shù)語及定義》、JJF1094-2002《測(cè)量儀器特性評(píng)定》及JJF1059.1 -2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》等國家技術(shù)規(guī)范基礎(chǔ)上，同時(shí)編寫過程參閱了以下文件：
JJF 1431-2013《風(fēng)電場(chǎng)用磁電式風(fēng)速傳感器校準(zhǔn)規(guī)范》
五、生產(chǎn)、使用與計(jì)量的說明
目前國內(nèi)外風(fēng)量罩生產(chǎn)廠家主要有長春氣象儀器有限公司、蘇州蘇凈集團(tuán)有限公司、美國TSI、法國KIMO等，年銷售量約5000臺(tái)左右。隨著科學(xué)的發(fā)展，風(fēng)量罩逐年增多，使用范圍也日趨廣泛，并常整合在綜合測(cè)量儀中，用于各種應(yīng)急設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)設(shè)備。
環(huán)保、氣象、水文、海洋、部隊(duì)等領(lǐng)域在野外或應(yīng)急任務(wù)時(shí)的風(fēng)量測(cè)量普遍采用風(fēng)量罩。
目前，我國每個(gè)省均至少有一家計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)向社會(huì)開展風(fēng)量計(jì)量校準(zhǔn)工作。近幾年，我國開展風(fēng)量校準(zhǔn)項(xiàng)目的計(jì)量機(jī)構(gòu)仍在不斷增加。為此，本規(guī)范關(guān)注：
1、計(jì)量性能要求
    規(guī)范規(guī)定的示值誤差是否合理，根據(jù)風(fēng)量罩校準(zhǔn)規(guī)范示值誤差是否正確且需要確定。
2、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的選擇
標(biāo)準(zhǔn)器選用皮托管和微壓計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)器的技術(shù)指標(biāo)參考國際標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并在不確定度分析與評(píng)定中驗(yàn)證。
風(fēng)洞的選擇需規(guī)定阻塞比，參考相應(yīng)國際標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定技術(shù)指標(biāo)，規(guī)避阻塞系數(shù)修正，取消不合理的阻塞系數(shù)修正方法。另外，需對(duì)風(fēng)洞的基本性能如調(diào)速范圍、均勻性和穩(wěn)定性進(jìn)行規(guī)定。
3、標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速計(jì)算方法  
標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速的計(jì)算公式采用國際通用的計(jì)算公式，規(guī)定空氣密度計(jì)算方法，取消空氣密度修正，以提高計(jì)算準(zhǔn)確度。
六、規(guī)程制定有關(guān)問題說明
本規(guī)程主要是對(duì)風(fēng)量罩校準(zhǔn)規(guī)范中范圍、概述、計(jì)量性能要求、通用技術(shù)要求、計(jì)量器具控制等內(nèi)容提出要求和規(guī)定，并給出對(duì)于這些規(guī)定進(jìn)行的校準(zhǔn)方法。
1、關(guān)于“范圍”的說明
國內(nèi)常見的風(fēng)量罩種類主要是套帽式風(fēng)量罩。通過調(diào)查研究，將范圍確定為“風(fēng)量罩校準(zhǔn)規(guī)范”。對(duì)風(fēng)量罩校準(zhǔn)規(guī)范的計(jì)量特性進(jìn)行分析，標(biāo)稱的測(cè)量范圍最大可達(dá)到（50～5000）m3/h?？紤]到實(shí)際檢測(cè)需要，故將風(fēng)量罩校準(zhǔn)規(guī)范的測(cè)量范圍規(guī)定為（100～3500）m3/h。在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)廠家采用皮托管和微壓計(jì)作為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行出廠檢測(cè)等，考慮到目前生產(chǎn)銷售的風(fēng)量罩規(guī)格，本規(guī)范確定：
“本規(guī)程適用于測(cè)量范圍為（100～3500）m3/h的風(fēng)量罩校準(zhǔn)規(guī)范（以下簡稱風(fēng)量罩）的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查。”
2、關(guān)于“術(shù)語和計(jì)量單位”的說明
本規(guī)程對(duì)規(guī)范中的專用術(shù)語進(jìn)行了定義，解釋了 “風(fēng)量”的概念。
3、關(guān)于“概述”的說明
對(duì)風(fēng)量罩校準(zhǔn)規(guī)范的用途、原理、結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡要說明。
4、關(guān)于“計(jì)量性能要求”的說明
——由于本規(guī)范屬于首次制定，需對(duì)風(fēng)量罩的示值誤差進(jìn)行規(guī)定。通過各種型號(hào)和大量風(fēng)量罩示值誤差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,在測(cè)量范圍內(nèi)，其示值誤差隨風(fēng)速的增大而增大，其準(zhǔn)確度等級(jí)與規(guī)范規(guī)定的最大允許誤差相符。
——調(diào)查了市場(chǎng)現(xiàn)有流通使用的風(fēng)量罩的參數(shù)要求，各個(gè)廠家、各個(gè)型號(hào)的風(fēng)量罩其示值誤差要求不盡相同，缺乏統(tǒng)一的準(zhǔn)確度要求。故綜合各個(gè)型號(hào)的風(fēng)量罩的示值誤差要求，設(shè)定最大允許誤差要求。
表1  市面上使用的部分風(fēng)量罩校準(zhǔn)規(guī)范型號(hào)及示值誤差要求
生產(chǎn)廠家        型號(hào)規(guī)格        示值誤差要求
TSI        8375，(50～3500m３/h)        ±5%讀數(shù)值
KIMO        DBM610,(40～3500m３/h)        ±5%讀數(shù)值
蘇凈        FLY-1,(100～3500m３/h)        ±5%F.S
5、關(guān)于“通用技術(shù)要求”的說明
對(duì)規(guī)范的通用技術(shù)要求進(jìn)行了梳理，分為外觀和功能兩部分要求。
6、關(guān)于“計(jì)量器具控制”的說明
（1）“校準(zhǔn)用儀器設(shè)備”
標(biāo)準(zhǔn)器推薦皮托管和微壓計(jì)，并規(guī)定了技術(shù)指標(biāo)。皮托管校準(zhǔn)系數(shù)為0.998～1.004的L型的皮托靜壓管，實(shí)際上指的就是二等標(biāo)準(zhǔn)皮托靜壓管。微壓計(jì)要求允許誤差不超過±0.5Pa，是基于低風(fēng)速時(shí)測(cè)量不確定度的量傳要求的最低要求。微壓計(jì)的允許誤差對(duì)實(shí)際風(fēng)速的測(cè)量結(jié)果影響量大。
采用皮托管和數(shù)字微壓計(jì)構(gòu)成風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)器時(shí)，用微壓計(jì)測(cè)得差壓值，用以下公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速值大小：
用風(fēng)洞試驗(yàn)段內(nèi)的空氣溫度按式（A.1）計(jì)算出飽和水汽壓：
                       （A.1）
式中：
ew        ——        T溫度下的飽和水汽壓，Pa；
T        ——        風(fēng)洞試驗(yàn)段內(nèi)空氣溫度，K；
k=1Pa，A、B、C、D均為系數(shù)，其系數(shù)分別為：
A=1.2378847×10-5 K-2，B=-1.9121316×10-2 K-1，
C=33.93711047，D=-6.3431645×103 K。
A.2  用風(fēng)洞試驗(yàn)段內(nèi)的空氣溫度、相對(duì)適度和氣壓值按式（A.2）計(jì)算出空氣密度。
               （A.2）  
式中：

——        檢定溫度下空氣密度，kg/m3；
T        ——        風(fēng)洞試驗(yàn)段內(nèi)空氣溫度，K；
P0        ——        風(fēng)洞試驗(yàn)段內(nèi)大氣壓，Pa；
H        ——        風(fēng)洞試驗(yàn)段內(nèi)相對(duì)濕度，用小數(shù)表示；
ew        ——        T溫度下的飽和水汽壓，Pa［按式（A.1）計(jì)算］。
A.3 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速值
按式（A.3）計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速：
                                              （A.3）
式中：
v0        ——        標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速值，m/s；

——        檢定溫度下空氣密度，kg/m3［按式（A.2）計(jì)算］；

——        標(biāo)準(zhǔn)皮托靜壓管校準(zhǔn)系數(shù)；
Pi        ——        微壓計(jì)示值，Pa。
取T=20℃ ,  =1.000,  =40m/s，P0=1010.0hPa，此時(shí)微壓計(jì)值為：
Pi=980.0Pa
   故微壓計(jì)的測(cè)量范圍為：（0～1000）Pa?？紤]到目前一般使用的微壓計(jì)的測(cè)量范圍和準(zhǔn)確度的要求，規(guī)定了微壓計(jì)選型要求為：測(cè)量上限為不低于1000Pa，最大允許誤差不超過±0.5Pa。
    另外，對(duì)風(fēng)洞的性能技術(shù)指標(biāo)也進(jìn)行了規(guī)定，其指標(biāo)選擇了目前我國風(fēng)洞能達(dá)到的一般要求。
用于測(cè)量風(fēng)洞流場(chǎng)空氣密度的溫度計(jì)、濕度計(jì)和氣壓計(jì)參考JJG 431-2014《輕便三杯風(fēng)向風(fēng)速表檢定規(guī)程》，空氣密度測(cè)量引入的不確定度對(duì)風(fēng)量測(cè)量結(jié)果的影響詳見測(cè)量不確定度分析報(bào)告。
規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)器，是基于目前皮托管和微壓計(jì)是目前我國開展風(fēng)量罩校準(zhǔn)的通用標(biāo)準(zhǔn)器，也是國際上通用的風(fēng)量校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)器具，具有穩(wěn)定可靠、科學(xué)準(zhǔn)確，經(jīng)濟(jì)合理的特點(diǎn)。
（2） 檢定條件
因?yàn)榭紤]到“風(fēng)量罩校準(zhǔn)規(guī)范”是用于實(shí)際使用要求，同時(shí)兼顧檢定風(fēng)量罩校準(zhǔn)規(guī)范所使用的標(biāo)準(zhǔn)器的要求。所以，本規(guī)范規(guī)定：
“環(huán)境溫度為（20±5）℃，相對(duì)濕度30%～85%?！?br /> （3） 檢定項(xiàng)目
風(fēng)量罩的校準(zhǔn)項(xiàng)目為風(fēng)量罩的示值誤差。
（4）檢定準(zhǔn)備工作
測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)與被校儀器設(shè)備各零部件安裝應(yīng)正確、牢固，可動(dòng)部分應(yīng)靈活可靠，尼龍風(fēng)罩不得有破損漏風(fēng)現(xiàn)象。顯示表上數(shù)字顯示應(yīng)清晰，不得有缺筆畫現(xiàn)象，如有電源接口，不得出現(xiàn)銹蝕。
（5）示值誤差校準(zhǔn)
因風(fēng)量罩的示值誤差具有良好的線性度，因此規(guī)定了測(cè)量范圍內(nèi)均勻選擇并包含上下限在內(nèi)不少于5個(gè)檢定點(diǎn)。
讀數(shù)時(shí)，增加了溫壓濕參數(shù)的讀取，以準(zhǔn)確計(jì)算空氣密度。
本規(guī)程給出了示值誤差計(jì)算公式，同時(shí)本規(guī)范中給出了與標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量計(jì)算公式（見附錄A），該公式采用國際通用的計(jì)算公式。采用此公式一是考慮到目前計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，數(shù)值運(yùn)算可用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，方便可行；二是減少了各種修正系數(shù)，舍去了各種中間步驟，使計(jì)算精度大為提高；三是空氣密度計(jì)算科學(xué)準(zhǔn)確，提高了計(jì)算準(zhǔn)確度。
（6）檢定周期
根據(jù)風(fēng)量罩校準(zhǔn)規(guī)范實(shí)際情況與使用程度，對(duì)風(fēng)量罩校準(zhǔn)規(guī)范的示值穩(wěn)定性做了大量實(shí)驗(yàn)，除去一些工程類使用單位使用的風(fēng)量罩比較頻繁且其使用強(qiáng)度較大以外，其余90%以上的風(fēng)量罩1年內(nèi)的示值穩(wěn)定性在建議的最大允許示值誤差以內(nèi)，因此校準(zhǔn)本規(guī)范的校準(zhǔn)周期：
“復(fù)校時(shí)間間隔的長短取決于其使用情況，使用單位可根據(jù)實(shí)際使用情況自主決定復(fù)校的時(shí)間，建議復(fù)校時(shí)間間隔為1年?！?br /> （7）附錄
在本規(guī)程中，為了方便技術(shù)人員檢定使用，提供了標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量計(jì)算方法、檢定證書、檢定記錄式樣等。附錄為
附錄A：標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量值計(jì)算。
附錄B： 風(fēng)量罩校準(zhǔn)規(guī)范檢定證書/檢定結(jié)果通知書內(nèi)頁（式樣）。
附錄C：風(fēng)量罩校準(zhǔn)規(guī)范檢定記錄格式（式樣）
七、規(guī)范制定涉及“測(cè)量不確定度評(píng)定”說明
風(fēng)量罩校準(zhǔn)規(guī)范的測(cè)量不確定度評(píng)定詳見測(cè)量不確定度分析與評(píng)定報(bào)告。
測(cè)量不確定度評(píng)定充分考慮了測(cè)量方法、測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)、被檢儀器、測(cè)量人員、測(cè)量環(huán)境的影響因素。在評(píng)定模型中，風(fēng)量罩校準(zhǔn)中的標(biāo)準(zhǔn)量（實(shí)際風(fēng)量）測(cè)量結(jié)果是通過伯努利方程計(jì)算求的，其影響因子較多，各因子均具有相關(guān)性。在實(shí)際評(píng)定中，各相關(guān)性（靈敏系數(shù)）得到了充分考慮，對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了大量計(jì)算和分析，遵從了統(tǒng)計(jì)原則和合理原則，不遺漏、不重復(fù)。從實(shí)際評(píng)定過程和結(jié)果看，標(biāo)準(zhǔn)量（標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量）測(cè)量結(jié)果的不確定度分量是風(fēng)量罩校準(zhǔn)測(cè)量結(jié)果不確定度的主要來源，而其中微壓計(jì)誤差引入的不確定度分量影響較大。
風(fēng)量罩校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備采用了國際通用的皮托靜壓管、微壓計(jì)和風(fēng)洞，技術(shù)指標(biāo)科學(xué)合理，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。評(píng)定的測(cè)量結(jié)果擴(kuò)展不確定度符合我國開展計(jì)量校準(zhǔn)要求。


                           《風(fēng)量罩校準(zhǔn)規(guī)范》編寫組 2019年4月4日

老師，你這有標(biāo)準(zhǔn)裝置的推薦嗎