JJF 1935-2021  自动气象站杯式风速传感器校准规范

查看并记录风速传感器仪器名称、型号、出厂编号、测量范围、制造厂名、输出信 号描述和三个风杯几何形状有无变形等信息。 b）预热和调零 在规定的环境条件下，微压计和频率计按设备说明书要求的时间预热。微压计应按 说明书的要求调零。

将皮托静压管（以下简称皮托管）牢固安装在风洞试验段，测头轴线与凤洞试验段 轴线平行，并对准风的来向。皮托管的总压接头、静压接头分别与微压计的测试端、参 考端相连。 将风速传感器垂直固定在风洞底座的水平平台上，调节高度使风杯位于风洞试验段 均匀区内，风杯转动平面位于皮托管后端（相对气流来向），避免风杯旋转对皮托管的 测量造成影响。 温度仪、湿度仪传感器感应部分和气压计的气路连接管安装在与风洞试验段相通的 流场区域。

参考使用说明书中对校准点的建议接地线标准，根据实际情况按以下原则选取校准点：覆盖测 量范围兼顾均匀性，5m/s以下宜选取1～2个校准点，30m/s以下宜按间隔5m/s选 取，30m/s以上宜按10m/s的步长选取。如2m/s、5m/s、10m/s、15m/s、 20m/s、25m/s、30m/s、40m/s、50m/s、60m/s。也可根据用户的要求选择校 准点。

缓慢增加风速，当风杯由静止变为连续转动时，读取微压计示值和试验段内温， 度及气压值。重复校准3次。

按风速校准点顺序调整风速，风速稳定后，同时读取微压计示值和风速传感器输出 值，1min等间隔读数3组数据。读取试验段内温度、湿度及气压值。风速传感器校准 记录表见附录C。

根据校准时风洞试验段内的温度、湿度、气压和微压计示值的3次读数的算术平均 值计算标准风速。计算方法见附录A。

7.3.2风速传感器测量值

依据使用说明书中的换算公式将每个校准点的3次风速传感器输出值换算成计量 立为m/s，取算术平均值。

取该点的标准风速值为风速传感器的启动风速

7. 3. 4示值误差

各校准点示值误差计算见公式（1）。

式中： △u一示值误差，m/s; 一风速传感器测量值，m/s u—标准风速，m/s。 b）工作直线 本规范规定采用最小二乘拟合直线作为风速传感器的工作直线且在校准证书中予以 注明。 风速传感器的工作直线的线性方程见公式（2）。

U1 线性风速，m/s； f一风速传感器输出值，Hz。 线性方程系数a和b的计算方法见附录B。

校准证书应包括以下信息： a）标题：“校准证书”； b）实验室名称和地址； c）校准的地点； d）校准证书的唯一性标识（如编号），每页及总页数的 e）客户名称和地址； f）被校对象的描述及明确标识； g）校准单位校准专用章； h）校准日期； i）校准所依据的技术规范名称及代号； i）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； 1）校准结果及其测量不确定度的说明； m）复校时间间隔的建议； n）“校准证书”的签发人的签名或等效标识； o）校准结果仅对被校对象有效性的声明； D）未经实验室书面批准，部分复制证书或报告的声明。

建议风速传感器复校时间间隔为1年。送校单位也可根据实际情况，自主决定复 间间隔。

空气密度的计算按公式（A.2）所示：

JAF19352021

T—试验段内空气温度，K； P。—试验段内气压，Pa; H——试验段内空气相对湿度（用小数表示)； e—T温度下的饱和水汽压，Pa.

测得的温度、湿度、气压值代入公式（A.1）和公式（A.2），将微压计的测得值 与计算后的空气密度β代入公式（A.3），计算标准风速值

式中： u—标准风速，m/s; P 试验段内空气密度，kg/m"； 微压计示值，Pa； 一 皮托管校准系数。

风速传感器的工作直线采用最小二乘法计算线性方程由公式（B.1）表示。

速传感器的工作直线采用最小二乘法计算线性方程由公式（B.1）表示。

U——线性风速，m/s; f—风速传感器输出值，Hz。 其中：线性系数α、b 值的计算公式如公式（B. 2)所示

校准点数； U:—各校准点标准风速，m/s; f:一各校准点风速传感器输出值，Hz

JJF1935—2021附录 C自动气象站杯式风速传感器校准记录参考格式送校单位记录编号仪器名称型号/规格出厂编号制造厂测量范围输出信号校准地点标准器名称：出厂编号：不确定度/准确度等级/最大允许误差：环境参数温度：（~)℃，相对湿度：（~)%一、外观检查外观二、启动风速校准试验段内序号微压计读数/Pa启动风速/（m/s）平均值/（m/s）温度/℃相对湿度/%气压/hPa123三、示值误差校准传感器测量值换算公式：校微压计读数/Pa试验段内标准传感器读数/（m/s）示值准温度相对湿度气压风速误差23平均23平均点℃%hPam/sm/s四、工作直线：五、其他说明：校准时标准器与被校风速传感器安装位置的描述：校准员：校准日期：核验员：8

准时标准器与被校风速传感器安装位置的描述：

测量模型见公式（E.1）。

风速传感器示值误差校准不确定度评定示例

ai adui aui Ui aui =1;C2 api 0 20 C 3 a Poi 2Poi C a E: 7

式中： t一温度，℃； P一大气压力，hPa; H相对湿度。 E.2测量不确定度来源 E.2.1对被校准风速传感器示值进行多次重复测量引入的不确定度。 E.2.2空气密度引入的不确定度。 E.2.3微差压计引入的不确定度。 E.2.4皮托静压管引人的不确定度。 E.2.5 风洞均勾性引入的不确定度。 E.2.6被校准风速传感器分辨力引入的不确定度。

E.3 输入量的标准不确定度评定

273. 15 ± t

E.3.1对被校准风速传感器示值误差重复性引入的标准不确定度

依据本规范对风速传感器的计量特性要求和校准方法，对被校准风速传感 次测量，计算单次测量的实验标准偏差，测量数据见表E.1所示。

用极差法计算各校准点单次测量的标准偏差见公式（E.3）：

R一一每个校准点3次测量误差最大值与误差最小值之差； C一一系数。当测量次数为3时取1.69。 每个校准点误差3次平均值的标准不确定度见公式（E.4）

E.3.2空气密度引人的不确定度

(△U;) R =0.012m/s C

s(△u;) =0.0069m/s u1 N3

空气密度引入的不确定度依据空气密度计算公式（E.2），则由空气密度引入的标 准不确定度见公式（E.5）：

ap ap u2= + X apup + at H"H

度为50%，温度为20℃和压力为1013.25hPa时，可近似采用以下的数值量

0.5℃ =0.29 ℃ L 3

根据本规范规定气压计的最大允许误差为士2hPa，按均匀分布，每次测量结果气 压引人的不确定度见公式（E.7)：

2 hPa =1.155 hPa up 3

根据本规范规定湿度测量仪的最大允许误差为士4%RH，按均匀分布，每次测量

结果由湿度测量引入的不确定度u：见公式（E.8）：

JAF19352021

0.04 =2.3% RH UH /3

将公式（E.6）、公式（E.7）、公式（E.8）结果带入公式（E.5）可得，由空气密 度变化引入的相对标准不确定度为0.001013p。

E.3.3微差压计引入的标准不确定度

微压计最大允许误差为士0.5Pa，假设为均匀分布，则各校准点微压计读数Po引 入的标准不确定度见公式（E.9)：

E.3.4皮托静压管引人的标准不确定度

皮托静压管校准证书给出U,=0.5%（k=2），则由皮托静压管引入的标准不确定 度见公式（E.10)：

E.3.5风洞均勾性引入的标准不确定度

U ×=0.0025X

不锈钢板标准0.01 XV;=0.005774Xv 3

被校准风速传感器分辨力引入的标准不确定度风速传感器的分辨力为0.1m/s， 购匀分布，则由分辨力引入的标准不确定度见公式（E.12)：

E.4合成标准不确定度计算

输入量标准不确定度汇总于表E.2（以u：=10m/s为例）

0.1 m/s u6 =0.0289m/s 2×/3

2输入量标准不确定度及灵敏系数汇总

u.(Dui)=vciui 扩展不确定度 取k=2设备安装施工组织设计 ，则扩展不确定度用U（△v;）=2u。（△u;）计算： 在 10 m/s 校准点，扩展不确定度 U=0. 2 m/s (k=2)