日照計校準規(guī)范

日照計校準規(guī)范范疇本規(guī)范合用于光電式數(shù)字日照計（下列簡稱“日照計”）的校準。引用文獻本規(guī)程引用下列文獻：JJF1001―通用計量術語及定義GB/T31163―太陽能資源術語GB/T33702―光電式日照傳感器ISO9060―太陽能—半球向日射表和直接日射表的規(guī)范和分類（Solarenergy—Specificationandclassificationofinstrumentsformeasuringhemisphericalsolaranddirectsolarradiation）WMONo.1227―觀察儀器和辦法委員會第十七次屆會最后節(jié)略報告（CommissionforInstrumentsandMethodsofObservationAbridgedFinalReportoftheSeventeenthSession）WMONo.8―氣象儀器和觀察辦法指南（GuidetoMeteorologicalInstrumentandMethodofObservation）但凡注日期的引用文獻，僅所注日期的版本合用于本規(guī)范；但凡不注日期的引用文獻，其最新版本（涉及全部的修改單）合用于本規(guī)范。術語和計量單位直接輻照度directnormalirradiance太陽直接輻射在與光線垂直的平面上的輻照度，單位為瓦每平方米（）。日照sunshine不不大于或等于120的直接輻照度。世界氣象組織規(guī)定直接輻照度120為日照閾值。日照時數(shù)sunshineduration實際存在符合日照定義時段的總和，單位為小時（h）。日照時數(shù)的基本計量時間段為日，月和年的日照時數(shù)以日值進行累計。概述日照計是用于測量日照時數(shù)的儀器，典型的構造如圖1所示，由光電感應器件、遮光組件、信號輸出端和構造部件等構成，它通過采集軟件實現(xiàn)日照時數(shù)的測量與顯示。日照計共有3個光電感應器件，其中一種完全暴露，用于測量總輻射，另外兩個由于遮光組件特殊的全分天空方式，不同時暴露于陽光下，用于測量散射輻射，運用總輻射和散射輻射計算出直接輻射，累計統(tǒng)計直接輻射達成或超出閾值120W·m-2的時間，實現(xiàn)日照時數(shù)的測量。圖1日照計典型構造示意圖計量特性閾值日照時數(shù)校準條件室外校準環(huán)境室外校準環(huán)境條件涉及：（1）閾值測試：天空應晴朗；日照時數(shù)測試：日累計日照時數(shù)應不少于3h。（2）四周空曠，儀器周邊應無障礙物，特別是在日出至日落方位角范疇內無障礙物。（3）環(huán)境溫度介于（5～35）℃，相對濕度不大于或等于80%，風速不大于或等于5m/s。室內校準環(huán)境環(huán)境溫度介于（15～25）℃，相對濕度不大于或等于80%。計量原則計量原則涉及原則器及配套設施，其重要技術指標見表1。表1原則器及配套設施分類名稱測量范疇重要技術指標原則器一級直接輻射表(0～1400)開敞角5°，斜角1°，不擬定度≤1%（k=2）配套設備數(shù)字多用表(0～10)V分辨力：100mV量程：≤0.1μV；10V量程：≤10μV。最大允許誤差：100mV量程：≤±（50×10-6×讀數(shù)+35×10-6×量程）；10V量程：≤±（30×10-6×讀數(shù)+5×10-6×量程）。日照計室內測試裝置模擬太陽輻照度范疇（50-300）1、光源有效輻照面直徑：不不大于150mm；2、光源均勻性：±3％（Φ150mm）；3、光源穩(wěn)定性：±1％；4、積分球漫反射涂層反射率：≥R97；5、光譜符合國際A級AM1.5太陽光譜匹配。直接輻射測量用全自動太陽跟蹤器/跟蹤范疇：高度角：-5°~+95°；方位角：0°~±180°。跟蹤誤差：≤1.5°（太陽直接輻照度不大于120）；≤0.2°（太陽直接輻照度不不大于等于120）；捕獲角≥5°；捕獲速度≥0.5°/s。校準項目校準項目及對應的校準辦法條款見表2表2校準項目表校準項目校準辦法對應條款閾值誤差校準辦法見8.2。日照時數(shù)校準辦法見8.3。注：可根據實際應用需要，選擇要校準的計量特性項目。校準辦法8.1外觀檢查以目測及手動方式對日照計的外觀和構造進行檢查，銘牌和標記應完整、清晰、醒目，日照計表面應完好，無明顯變形和機械損傷。統(tǒng)計被校日照計名稱、型號、出廠編號、制造廠家等。8.2閾值誤差校準8.2.1室外校準法8.2.1.1校準程序按下列環(huán)節(jié)進行：將直接輻射表安裝在自動太陽跟蹤器上，被校日照計安置在室外平臺上，兩者距離不超出10m。若直接輻射表為模擬輸出，則將其與數(shù)字多用表連接，采集電壓信號并計算直接輻照度值；若直接輻射表為數(shù)字輸出，則通過串口將其與計算機連接，采集直接輻照度值。設立直接輻射表采樣間隔與被校日照計采樣間隔一致，且時間間隔不不不大于10s，同時、持續(xù)采集直接輻射表與被校日照計輸出。測量普通在日出后或日落前的較短時間內進行，直接輻射表每組測量輸出介于（120±8）范疇內的數(shù)據量不少于5個時測量有效，有效測量組數(shù)不少于2組，統(tǒng)計在附錄A表中。測量期間嚴禁人員靠近測量場地，以免遮蔽或反射日光對測量成果造成影響。8.2.1.2數(shù)據解決按下列環(huán)節(jié)進行數(shù)據解決：當直接輻射表為模擬輸出時，按式（1）計算直接輻照度：（1）式中：——直接輻射表的輸出電壓，單位為微伏（）；——直接輻射表的敏捷度，單位為微伏平方米每瓦（）。當直接輻射表為數(shù)字輸出，則直接讀取直接輻射表輸出的直接輻照度值。計算直接輻射表每組介于（120±8）范疇內的直接輻照度的平均值作為每組測量的閾值參考值，讀取對應時間段內被校日照計的直接輻照度并算得平均值。按式（2）計算被校日照計每組閾值誤差：…（i=1,2,…）（2）式中：——被校日照計第組閾值測量誤差，單位為瓦每平方米（）；——被校日照計第組測量的閾值平均值，單位為瓦每平方米（）；——直接輻射表第組測量的閾值參考值，單位為瓦每平方米（）。8.2.2室內校準法8.2.2.1校準程序按下列環(huán)節(jié)進行：打開日照計室內測試裝置直接輻射和散射輻射光源；將直接輻射表安裝在測試裝置工作臺上，確保直接輻射表窗口對準入射光線，調節(jié)光源，使直接輻射表輸出輻照度為（120±8），穩(wěn)定0.5h后，以被校日照計相似的采樣間隔，讀取直接輻射表輸出輻照度10次，并計算直接輻照度算術平均值；取下直接輻射表，定義光線照射方向為室外正東方向，將被校日照計南北向安裝在工作臺上，調節(jié)被校日照計垂直于工作臺面，穩(wěn)定2min后，以不不不大于10s的采樣間隔，讀取被校日照計閾值10次，計算閾值算術平均值為；工作臺水平旋轉180°，再次進行測量，采樣間隔和測量次數(shù)同上，計算閾值算術平均值為；取下被校日照計，按環(huán)節(jié)（2）安裝上直接輻射表，統(tǒng)計直接輻射表輸出值，再次計算直接輻照度算術平均值為。8.2.2.2數(shù)據解決按下列環(huán)節(jié)進行數(shù)據解決：將直接輻射表前后兩次輻照度測量值的算術平均值作為閾值參考值，按式（3）計算：(3)式中：——閾值參考值，單位為瓦每平方米（）；——直接輻射表第一次測量值的算術平均值，單位為瓦每平方米（）；——直接輻射表第二次測量值的算術平均值，單位為瓦每平方米（）按式（4）計算被校日照計各校準點上的日照閾值測量誤差：…（i=1,2）(4)式中：——被校日照計第i個校準點時的閾值測量誤差，單位為瓦每平方米（）；——被校日照計第i個校準點時測量的閾值平均值，單位為瓦每平方米（）。8.3日照時數(shù)校準8.3.1校準程序日照時數(shù)校準在室外進行，校準時間最少包含3個白天。校準程序按下列環(huán)節(jié)進行：將直接輻射表安裝在自動太陽跟蹤器上，被校日照計安置在室外平臺上，兩者距離不超出10m。直接輻射表的采樣間隔須與被校日照計采樣間隔保持一致，若直接輻射表為模擬輸出，則將其與數(shù)字多用表連接，采集電壓信號并計算直接輻照度值；若直接輻射表為數(shù)字輸出，則通過串口將其與計算機連接，采集直接輻照度值。被校日照計與計算機連接，采樣時間與直接輻射表同時，采樣間隔不不不大于10s，輸出日照時數(shù)。測量期間嚴禁人員靠近測量場地，以免遮蔽或反射日光對測量成果造成影響。8.3.2數(shù)據解決按下列環(huán)節(jié)進行數(shù)據解決：當直接輻射表為模擬輸出時，按式（5）計算直接輻照度：（5）式中：——直接輻射表的輸出電壓，單位為微伏（）；——直接輻射表的敏捷度，單位為微伏平方米每瓦（）。當直接輻射表為數(shù)字輸出，則直接讀取直接輻射表輸出的直接輻照度值。統(tǒng)計求和每天由直接輻射表測量的不不大于或等于120W·m-2的直接輻照度對應的時段，作為日累計日照時數(shù)參考值SDr，讀取同日被校日照計測量的日照時數(shù)日累計值SD，統(tǒng)計在附錄A表中。按式（6）或式（7）計算被校日照計日照時數(shù)日累計誤差：（6）或（7）式中：——被校日照計第i天測量的日累計日照時數(shù)值，單位為小時（h）；——直接輻射表第i天測量的日累計日照時數(shù)參考值，單位為小時（h）。校準成果校準成果應在校準證書上反映（校準證書內頁格式參考附錄B）。校準證書最少應涉及下列信息：a)標題“校準證書”；b)實驗室名稱和地址；c)進行校準的地點（如果與實驗室的地址不同）；d)證書的唯一性標記（如編號），每頁及總頁數(shù)的標記；e)客戶的名稱和地址；f)被校對象的描述和明確標記；g)進行校準的日期，如果與校準成果的有效性和應用有關時，應闡明被校對象的接受日期；h)如果與校準成果的有效性應用有關時，應對被校樣品的抽樣程序進行闡明；i)校準所根據的技術規(guī)范的標記，涉及名稱及代號；j)本次校準所用測量原則的溯源性及有效性闡明；k)校準環(huán)境的描述；l)校準成果及其測量不擬定度的闡明；m)對校準規(guī)范的偏離的闡明；n)校準證書或校準報告簽發(fā)人的簽名、職務或等效標記；o)校準成果僅對被校對象有效性的聲明；p)未經實驗室書面同意，不得部分復制證書的聲明。復校時間間隔建議日照計的復校時間間隔為2年。當發(fā)現(xiàn)日照時數(shù)測量值出現(xiàn)異常時建議提前送校。附錄A日照計校準統(tǒng)計（參考格式）送檢單位統(tǒng)計編號校準證書編號儀器名稱型號/規(guī)格儀器編號生產廠商校準類型室外校準□室內校準□校準地點原則器名稱型號編號校準/測試日期證書編號證書使用期配套設備環(huán)境參數(shù)溫度：（～）℃，濕度：（～）%RH，風速：m/s一、外觀檢查外觀二、閾值（W·m-2）組數(shù)第一組第二組第三組第四組第五組第六組測量儀器原則器被校儀器原則器被校儀器原則器被校儀器原則器被校儀器原則器被校儀器原則器被校儀器測量值平均值誤差三、日照時數(shù)（h）序號原則器被校日照計誤差第1天第2天第3天校準人：復核人：校準日期：附錄B校準證書（參考格式）校準證書封面格式式樣（校準機構名稱）NameforInstituteofCalibration校準證書CalibrationCertificate證書編號：CertificateNo.客戶名稱Client計量器具名稱NameofInstrument型號/規(guī)格Model/Type出廠編號SerialNo.制造單位Manufacturer校準依據CalibrationRegulation客戶地址ClientAddress同意人Approvedby(校準專用章)核驗員StampInspectedby校準員Calibratedby校準日期年月日DateofCalibrationYearMonthDay地址（Add）:郵編（PostCode）:電話（Tel）:傳真（Fax）:（內頁第2頁參考格式）證書編號：CertificateNo.校準闡明DescriptionofCalibration校準機構授權闡明/Authorizationspecificationofthecalibrationagency校準環(huán)境條件及地點/AddressandAmbientconditionsforthecalibration溫度/Temperature℃濕度/Humidity%RH風速/Windspeedm/s地點/Address校準使用的計量（基）原則Mainreferencesandequipmentusedforthecalibration名稱STDNames測量范疇Measuringrange不擬定度/精確度等級/最大允許誤差Uncertainty/Accuracygrade/MPE計量（基）原則證書編號CertificateNo.使用期至DateofexpiryYYYY-MM-DD校準使用的原則器Mainstandardsandequipmentusedforthecalibration名稱STDNames測量范疇Measuringrange不擬定度/精確度等級/最大允許誤差Uncertainty/Accuracygrade/MPE計量（基）原則證書編號CertificateNo.使用期至DateofexpiryYYYY-MM-DD校準時原則器與被校日照計安裝位置的描述Descriptionoftheinstallationlocationofthestandardandsunshinedurationrecorderduringcalibration第×頁/共×頁（內頁第3頁參考格式）證書編號：CertificateNo.校準成果ResultsofCalibration外觀：符合□不符合□閾值單位：序號閾值參考值閾值示值閾值誤差閾值誤差不擬定度（k=2）日照時數(shù)單位：h序號原則器被校日照計誤差第1天第2天第3天備注：Note下次校準請帶此證書Pleaseprovidethiscertificateforthenextcalibration.聲明：本單位僅對完整的證書原件負責。Statement：Theinstituteisresponsibleforthecompleteoriginalcertificateonly.第×頁/共×頁附錄C閾值測量不擬定度評定示例C.1概述C.1.1評定根據JJF1059.1-測量不擬定度評定與表達。C.1.2原則設備和被校對象C.1.2.1原則設備原則器及配套設備分別為一級直接輻射表、數(shù)字多用表、直接輻射測量用全自動太陽跟蹤器和日照計室內測試裝置（見圖C.1），重要技術指標見表C.1。表C.1原則器及配套設備重要技術指標分類名稱測量范疇重要技術指標原則器一級直接輻射表(0～1400)開敞角5°，斜角1°，不擬定度≤1%（k=2）配套設備數(shù)字多用表(0～10)V分辨力：100mV量程：≤0.1μV；10V量程：≤10μV。最大允許誤差：100mV量程：≤±（50×10-6×讀數(shù)+35×10-6×量程）；10V量程：≤±（30×10-6×讀數(shù)+5×10-6×量程）。日照計室內測試裝置模擬太陽輻照度范疇（50-300）1、光源有效輻照面直徑：不不大于150mm；2、光源均勻性：±3％（Φ150mm）；3、光源穩(wěn)定性：±1％；4、積分球漫反射涂層反射率：≥R97；5、光譜符合國際A級AM1.5太陽光譜匹配。直接輻射測量用全自動太陽跟蹤器/跟蹤范疇：高度角：-5°~+95°；方位角：0°~±180°。跟蹤誤差：≤1.5°（太陽直接輻照度不大于120）；≤0.2°（太陽直接輻照度不不大于等于120）；捕獲角≥5°；捕獲速度≥0.5°/s。1.積分球2.太陽模擬器3.散射輻射探測器4.遮光板5.散射光源6.被測日照計7.光陷阱8.旋轉平臺圖C.1日照計室內測試裝置構造示意圖C.1.2.2被校對象器具名稱：光電式數(shù)字日照計型號規(guī)格：×××出廠編號：×××C.1.3重要測量辦法以室外校準為例：將直接輻射表安裝在太陽跟蹤器上，被校日照計安置在室外平臺上，兩者距離不超出10m。若直接輻射表為模擬輸出，則將其與數(shù)字多用表連接，采集電壓信號并計算直接輻照度值；若直接輻射表為數(shù)字輸出，則通過串口將其與計算機連接，直接采集輻照度值。設立直接輻射表采樣間隔與被校日照計采樣間隔一致，且時間間隔不不不大于10s，同時、持續(xù)采集直接輻射表與被校日照計輸出。測量普通在日出后或日落前的較短時間內進行，直接輻射表每組測量輸出介于（120±8）范疇內的數(shù)據量不少于5個時測量有效，統(tǒng)計在附錄A表中，有效測量組數(shù)不少于2組。測量期間嚴禁人員靠近測量場地，以免遮蔽或反射日光對測量成果造成影響。C.2分析不擬定度來源和建立數(shù)學模型C.2.1不擬定度來源分析C.2.1.1A類不擬定度來源被校日照計閾值測量重復性引入的不擬定度。C.2.1.2B類不擬定度來源被校日照計閾值誤差的B類不擬定度來源重要有：原則器直接輻射表引入的不擬定度；日照計溫度響應誤差引入的不擬定度；直接輻射表跟蹤及裝調誤差引入的不擬定度。C.2.2數(shù)學模型在校準過程中，測量成果為閾值誤差，計算如式（C.1）?！╥=1,2,…）（C.1）式中：——被校日照計第組閾值測量誤差，單位為瓦每平方米（）；——被校日照計第組測量的閾值平均值，單位為瓦每平方米（）；——直接輻射表第組測量的閾值參考值，單位為瓦每平方米（）。C.2.3不擬定度評定辦法與環(huán)節(jié)C.2.3.1A類原則不擬定度閾值誤差的測量重復性引入的原則不擬定度為A類原則不擬定度QUOTEuA。5月28日～29日，對被校日照計進行了測試，采樣間隔5s，測試時間和有效數(shù)據個數(shù)見下表C.2。表C.2閾值測試數(shù)據日期時間閾值參考值（）被校日照計()閾值誤差()每組有效數(shù)據個數(shù)/5/2819:04~19:05120.0101.6-18.420/5/2919:17~19:18120.1100.1-20.010極差法計算原則偏差1.4159用極差法計算單次閾值誤差的原則偏差：(C.2)式中：——極差系數(shù)，當測量組數(shù)為2時，查表得為1.13。單次測量閾值誤差的原則偏差就是該值的A類原則不擬定度：(C.3)C.2.3.2B類原則不擬定度原則器直接輻射表引入的原則不擬定度本次校準使用原則器為一級直接輻射表No.×××，型號為×××，其測量不擬定度為1%（k=2），則原則器引入的原則不擬定度為