氣象儀器設備性能測試方法 大氣壓力 編制說明

1《氣象儀器設備性能測試方法大氣壓力》一、工作簡況（包括任務來源、協(xié)作單位、主要工作過程、主要起草人及其所做的工作等）1.任務來源本文件由中國氣象局提出,由全國氣象儀器與觀測方法標準化技術委員會(SAC/TC507)歸口,項目于2021年批準立項,項目編號20211190-T-416,計劃項目名稱《氣象儀器設備性能測試方法大氣壓力》。該項目由中國氣象局氣象探測中心陳曦負責,第一起草單位為中國氣象局氣象探測中2.協(xié)作單位3.標準主要起草人及其所做的工作本文件主要起草人為：陳曦序號姓名承擔內容負責標準的總體設計，提出標準的主要技術框架和內容，負責編制過程中主要試驗設計、協(xié)調及標準編制進度管理。2.崇偉殷星晨負責主要內容的起草、制定和修訂。李松奎負責收集相關引證、參考資料，對標準的主要內容進行細化、補充、修改和審訂，參與相關試驗研究。4.姜明波負責對標準部分內容進行細化，協(xié)助完成設備性能測試試驗。李峰輝測試數據和測試方法的驗證沙莉負責標準的總體把關，對標準的主要內容進行指導。7.羅昶繆琛彪負責對標準主要內容提出補充和修改意見，負責對標準文本內容和格式進行審核，協(xié)助完成相關引證收集和試驗測試。4.制定背景（1）行業(yè)應用需求及分析根據前期對氣壓傳感器應用及市場上日益多化的氣壓傳感器調研情況，針對現(xiàn)用的各類氣壓測量儀器，提出統(tǒng)一性能測試方法。本規(guī)范針對的大氣壓力儀器測量儀器為測量范圍2（10～1200）hPa，主要用與氣象相關的大氣壓力觀測業(yè)務。a)氣壓傳感器應用行業(yè)日益廣泛，已不僅僅限于氣象行業(yè)，在航空、水文、海洋及能源等方面都發(fā)揮了重要作用。b)現(xiàn)行的氣壓傳感器相關標準已無法完全覆蓋氣壓傳感器的發(fā)展，原先的相關標準僅覆蓋了動槽水銀氣壓表、空盒氣壓計、空盒氣壓表三類老式氣壓傳感器，目前水銀氣壓表已完全停止使用。c)現(xiàn)行的氣壓傳感器以數字式氣壓計為主，包括振筒型氣壓傳感器、電子型數字氣壓計等，仍有少量空盒氣壓表、空盒氣壓計繼續(xù)使用。d)調研軍用氣壓傳感器，以空盒式氣壓表、空盒氣壓計、振筒式氣象儀為主，在原理結構。指標要求、應用場景等基本和氣象行業(yè)一致。因此大氣壓力儀器性能測試方法可以代表覆蓋各個行業(yè)的需求（2）大氣壓力儀器性能測試規(guī)范調研現(xiàn)行的大氣壓力設備性能測試方法僅有兩個行業(yè)級的標準涉及，分別是QX/T26-2004《空盒氣壓計》和QX/T29-2004《動槽水銀氣壓表》，兩個文件從發(fā)布時間上和應用范圍都存在一定的限制性，且由于水銀氣壓表已完全停止使用，《動槽水銀氣壓表》已無需繼續(xù)測試，《空盒氣壓計》的測試方法由于需要水銀氣壓表作為標準，也無法繼續(xù)使用，同時隨著氣壓傳感器的更新發(fā)展，測試技術也隨之進行了技術革新，現(xiàn)行的文件已滿足不了應用需求，因此申請了制定本文件進行相關性能指標及測試方法的約束。（3）壓力區(qū)域設定說明由于中國幅員遼闊，地形復雜，氣象測量儀器不僅要考慮高空觀測，也要考慮盆地觀測。大氣壓力段高度觀測范圍從－400m到30000m，用壓高公式進行換算400m的高度相當于1062hPa，30000m的高度相當于11.7hPa，考慮一定的余量，因此，本規(guī)程將測量范圍下限確定為10hPa，測量范圍的上限確定為1200hPa。（4）氣壓傳感器性能測試指標制定由于氣象行業(yè)地面儀器具有量程窄、精度高的特點，又來自國內外不同廠商，在技術指標的描述上各不相同，考慮到測試結果的準確性和測試業(yè)務的方便性，將各分項指標以方和根的形式進行合成，給出一個總的指標，即最大允許誤差。（5）氣壓傳感器測試點選擇分析在OIMLR97國際建議附錄A.5.1.3中規(guī)定，在儀器測量范圍內至少進行4個壓力點的檢定。3按照原先QX/T26-2004《空盒氣壓計》中的要求，主要針對于960hPa～1050hPa及870hPa～960hPa兩種機械式氣壓計，JJG272-2007《空盒氣壓表、空盒氣壓計檢定規(guī)程》中增加了高原氣壓計，并將最低檢定點定為了500hPa，以上兩種方案均對存在一定的局通過調研國家計量站歷年對的原始數據，在機械式氣壓計的測量范圍內應均勻地選取至少6個檢定點（包含測量范圍的上限點、下限點、常壓點、及1010hPa）。對于數字式氣壓計則需在氣壓計的測量范圍內應均勻地選取至少6個檢定點（包含測量范圍的上限點和下5.主要工作過程（1）2021年8月，由國家市場監(jiān)督管理總局立項，下達國家標準編寫任務。（2）2021年10月，中國氣象局氣象探測中心組織成立了標準起草工作組，制定了編寫方案，明確了編寫人員分工、時間進度、編寫原則和內容等，提出標準的主要內容和結構。（3）2021年11月-2022年3月，標準起草工作組主要成員對標準草案進行了補充和細化，形成了標準草稿的第1稿。（4）2022年3月-12月，標準起草工作組成員開展了相關文獻調研工作，并著重開展相關試驗，積累大量實驗數據，起草組對數據進行分析論證，形成初步方法，并撰寫文本。（5）2023年1月-2023年6月，對標準文本進行了討論，并提出修改建議，編制第2稿。標準起草工作組根據階段性專家意見，進一步深入研究相關標準、規(guī)范、文獻及試驗數據，對標準文本及編制說明進行了修改完善，形成征求意見稿。二、標準編制原則和確定標準主要內容的論據1.編制原則本文件的編制，主要遵循的原則是：科學性、準確性、可操作性、適應性及經濟性。（1）科學性。標準制訂應充分參考國內有關大氣壓力測量儀器性能測試技術和方法的文獻以及《中華人民共和國氣象法》行業(yè)法規(guī)，并結合大氣壓力測量儀器性能測試技術的研究、目前相關科學技術的發(fā)展水平、我國現(xiàn)有的測試方法和實踐經驗，開展相關的試驗、測試、分析和研究工作。（2）準確性。標準制訂應緊密結合實際的業(yè)務和服務應用，以查閱科技文獻、開展理論驗證及試驗室測試等方式，進行大氣壓力測量儀器準確性驗證及分析，為標準各項技術指標提供依據。（3）可操作性。標準應廣泛征求管理、科研、業(yè)務人員及儀器研發(fā)和生產廠商的意見，4開展相關調研工作，在內容上充分考慮標準的可操作性，盡可能給出量化指標。（4）適應性。標準制訂過程大氣壓力測量儀器性能全面考量，同時充分利用大量實驗數據印證標準指標，標準設置的指標不存在限制性條款，對大氣壓力測量儀器的發(fā)展具有較好促進作用。（5）經濟性。標準的經濟性是衡量標準是否可行的重要指標。在制訂標準時對技術的先進性和經濟上的合理性應充分考慮，在滿足氣象業(yè)務需求的情況下，對技術指標和經濟合理性進行全面分析和權衡，以保證標準具備更廣泛的適用性。2.主要內容及確定主要內容的依據（1）結構和內容本文件除前言外，全文共分6部分，主要包括范圍、規(guī)范性引用文件、術語和定義、測試項目、測試方法和測試報告。（2）主要依據本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。采用GB/T37467-2019《氣象儀器術語》和QX/T26-2004《空盒氣壓計》中的內容進行本文件規(guī)范性引用并構成本文件必不可少的條款。三、主要試驗（或驗證）的分析、綜述報告，技術經濟論證，預期的經濟效果1.主要試驗與分析（1）氣壓測量儀器測試點的確定在OIMLR97國際建議附錄A.5.1.3中規(guī)定，在儀器測量范圍內至少進行4個壓力點的檢定，我們認為，除4個壓力點外還應包含上限點和下限點。如果不考核上限、下限點則會出現(xiàn)部分氣壓計僅在測量范圍內符合要求就認定為氣壓計整體符合要求，顯然不合理。確定壓力點檢定間隔，本方法對500hPa--1100hPa測量范圍內的數字氣壓計進行了部分試驗。在試驗過程中，從500hPa點開始，每隔50hPa為一個壓力檢定點，到達測量范圍的上限1100hPa點后，同樣也每隔50hPa為一個壓力檢定點，最后又返回到500hPa點。101374101376101397E1910007E2810006E2810008正程/反程正程/反程正程/反程正程/反程正程/反程正程/反程0.13/0.130.10/0.100.11/0.120.09/0.090.08/0.090.05/0.050.11/0.140.10/0.120.11/0.130.12/0.110.11/0.110.08/0.0750.11/0.140.10/0.130.10/0.130.14/0.130.12/0.120.09/0.079500.05/0.080.04/0.070.11/0.120.10/0.090.13/0.130.09/0.089000.06/0.090.06/0.070.09/0120.15/0.130.14/0.140.09/0.088500.07/0.090.06/0.080.05/0.070.14/0.110.17/0.160.10/0.098000.04/0.050.04/0.050.04/0.060.15/0.150.13/0.120.10/0.097500.05/0.070.03/0.050.03/0.050.15/0.150.15/0.140.11/0.107000.06/0.070.02/0.050.04/0.050.18/0.160.18/0.160.12/0.116500.04/0.070.02/0.050.04/0.050.21/0.210.20/0.190.13/0.136000.04/0.060.04/0.070.04/0.060.20/0.220.21/0.190.14/0.145500.06/0.060.07/0.080.04/0.050.22/0.180.21/0.230.16/0.165000.07/0.080.03/0.040.06/0.070.24/0.240.20/0.200.17/0.18本次試驗共進行了5個壓力循環(huán)的檢定。對每臺氣壓計，在每個檢定點上，分別計算誤差平均值和標準偏差，實驗結果表明，在1100hPa、1000hPa、900hPa、800hPa、700hPa、600hPa、500hPa壓力點上的誤差平均值和標準偏差與1050hPa、950hPa、850hPa、750hPa、650hPa、550hPa壓力點上的誤差平均值和標準偏差無明顯差別，因此，對數字氣壓計只需在整100hPa附近壓力點上檢定即可。（2）數字式氣壓測量儀器測試循環(huán)次數的確定對于0.05級及以上的數字氣壓計，本方法規(guī)定進行兩個壓力循環(huán)的示值檢定采納了OIMLR97附錄A.5.3條的建議。關于壓力循環(huán)次數進行了試驗。本次試驗對七個生產廠家不同型號的10臺、0.03級數字氣壓計進行了試驗。該6臺數字氣壓計測量范圍為500hPa～1100hPa，最大允許誤差為±0.3hPa，在測量范圍內，每隔50hPa為一個壓力測試點，包括上限點、下限點，進行了5個壓力循環(huán)的測試，即每個壓力點分別進行了10次讀數，分別計算該10次讀數的誤差值。在這10次誤差值中，先選出最大值和最小值，然后再從剩余的8個誤差值中任意選出2個數據，與選出的最大值和最小值組合成1組，共有28種這樣的組合。然后對28種組合分別進行誤差平均值標準偏差的計算，選出誤差平均值標準偏差的最大值和最小值，將該最大值和最小值分別代入標準不確定度合成計算式中，最后得出該壓力檢定點的擴展不確定度值。其它的壓力檢定點按照同樣的方法進行計算，得出每個壓力點的擴展不確定度值。如果上述每個壓力檢定點的擴展不確定度值均小于最大允許誤差的三分之一，即可證明本方法規(guī)定的62個壓力循環(huán)測試方法可靠。101374101376101397E1910007E2810006E28100084次/10次4次/10次4次/10次4次/10次4次/10次4次/10次0.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.090.10/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.099500.09/0.090.09/0.090.09/0.100.09/0.090.09/0.090.09/0.099000.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.100.09/0.090.09/0.098500.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.098000.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.097500.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.097000.09/0.090.10/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.096500.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.096000.09/0.090.09/0.090.09/0.090.10/0.090.09/0.090.09/0.095500.09/0.090.09/0.090.09/0.090.10/0.090.09/0.090.09/0.095000.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.090.09/0.09按照以上的數據處理方法，對6臺數字氣壓計分別進行了不確定度計算，結果表明，這6臺數字氣壓計在各壓力檢定點上的擴展不確定度均小于最大允許誤差的三分之一。由該表可以證明，對于0.05級及以上的數字氣壓計的檢定，本方法規(guī)定的2個壓力循環(huán)測試方法可靠。2.預期的經濟效果本文件的實施將使我國大氣壓力測量儀器性能指標統(tǒng)一規(guī)范化，有助于量值溯源和傳遞的準確性和覆蓋性，并為氣象行業(yè)以外的大氣壓力測量儀器需求提供參考。具有較好的社會效益的同時，還具有一定的經濟效益。四、采用國際標準和國外先進標準的程度，以及與國際、國外同類標準水平的對比情況，或與測試的國外樣品、樣機的有關數據對比情況目前行業(yè)標準有執(zhí)行，但已不滿足大氣壓測量儀器的發(fā)展需求，因此制定國家級標準進行行業(yè)覆蓋和指標作用。7五、與有關的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強制性國家標準的關系本標與現(xiàn)行有關法律、法規(guī)和強制性國家標準等沒有矛盾。六、重大分歧意見的處理經過和依據七、標準作為強制性標準或推薦性標準的建議本文件為推薦性國家標準。八、貫徹標準的要求和措施建議作為國家級標準，建議加大標準的宣貫力度，組織標準的培訓和學習，使相關部門、機構充分了解和掌握標準條款的內容。具體措施包括：本文件一經發(fā)布，通過標準的實施、監(jiān)督、評價和改進活動，使標準得到有效運用，并推動計量風洞檢測能力的深入發(fā)掘，逐步形成該項規(guī)范標準化運行長效機制。九、廢止現(xiàn)行有關標準的建議十、其他應予說明的事項8（1）數字式氣壓測量儀器測試點試驗原始記錄壓力循環(huán)1壓力循環(huán)2壓力循環(huán)3壓力循環(huán)4壓力循環(huán)5標準器101374誤差標準器101374誤差標準器101374誤差標準器101374誤差標準器101374誤差1099.86//1099.871099.990.121099.861099.990.131099.861099.980.121099.861099.970.111049.851049.930.081049.851049.980.131049.851049.990.141049.851049.990.141049.851049.970.12999.85999.950.10999.85999.970.12999.85999.960.11999.85999.970.12999.85999.960.11949.86949.900.04949.86949.920.06949.86949.920.06949.86949.910.05949.86949.910.05899.88899.920.04899.87899.950.08899.87899.940.07899.87899.950.08899.87899.940.07849.89849.950.06849.89849.960.07849.89849.950.06849.89849.960.07849.89849.950.06799.91799.940.03799.91799.950.04799.91799.950.04799.91799.960.05799.91799.950.04749.92749.960.04749.92749.970.05749.92749.970.05749.92749.970.05749.92749.970.05699.93699.990.06699.93699.980.05699.93699.970.04699.93699.980.05699.93699.980.05649.94649.970.03649.94649.990.05649.93649.990.06649.94649.990.05649.94649.990.05599.94599.980.04599.94599.990.05599.94599.990.05599.94599.990.05599.94599.990.05549.93549.980.05549.93549.990.06549.93549.980.05549.92549.990.07549.93549.990.06499.93499.990.06499.92500.000.08499.92500.000.08499.92500.000.08499.92500.010.09499.92500.000.08499.92500.000.08499.92500.000.08499.92500.010.09499.93500.010.08549.93549.990.06549.93549.980.05549.93549.990.06549.92550.010.09549.93550.000.07599.94600.010.07599.94599.990.05599.94600.010.07599.94600.010.07599.94600.010.07649.94650.000.06649.94650.010.07649.94650.010.07649.94650.010.07649.94650.010.07699.93699.990.06699.93700.000.07699.93700.000.07699.93700.000.07699.93700.000.079749.92749.980.06749.92750.000.08749.92749.990.07749.92749.990.07749.93749.990.06799.91799.970.06799.91799.950.04799.91799.970.06799.91799.970.06799.91799.970.06849.89849.970.08849.89849.980.09849.89849.980.09849.90849.960.06849.90849.970.07899.88899.960.08899.88899.970.09899.87899.960.09899.88899.960.08899.88//949.86949.940.08949.86949.930.07949.86949.930.07949.86949.930.07949.86949.940.08999.85999.980.13999.85999.990.14999.85999.980.13999.86999.980.12999.85999.980.131049.851049.990.141049.851049.990.141049.851049.990.141049.851049.990.141049.851049.990.141099.871100.000.131099.871099.990.121099.861100.000.141099.861099.980.121099.861099.990.13壓力循環(huán)1標準器101376壓力循環(huán)2誤差標準器101376壓力循環(huán)3誤差標準器101376壓力循環(huán)4誤差標準器101376壓力循環(huán)5誤差標準器101376誤差1099.81099.81099.91099.81099.81099.9//1099.871099.970.100.091099.950.090.091049.81049.81049.91049.81049.81049.91049.920.071049.851049.970.120.131049.940.090.10999.85999.950.10999.85999.950.10999.85999.950.10999.85999.980.13999.85999.960.11949.86949.890.03949.86949.910.05949.86949.900.04949.86949.880.02949.86949.900.04899.88899.930.05899.87899.940.07899.87899.940.07899.87899.920.05899.87899.930.06849.89849.940.05849.89849.960.07849.89849.960.07849.89849.930.04849.89849.940.05799.91799.940.03799.91799.950.04799.91799.920.01799.91799.920.01799.91799.930.02749.92749.940.02749.92749.960.04749.92749.960.04749.92749.940.02749.92749.940.02699.93699.950.02699.93699.940.01699.93699.960.03699.93699.940.01699.93699.960.03649.94649.970.03649.94649.950.01649.93649.950.02649.94649.960.02649.94649.970.03599.94599.990.05599.94599.970.03599.94600.000.06599.94599.990.05599.94599.990.05549.93550.000.07549.93550.000.07549.93550.000.07549.92550.000.08549.93550.000.07499.93499.960.03499.92499.960.04499.92499.950.03499.92499.960.04499.92499.970.05499.92499.960.04499.92499.960.04499.92499.950.03499.92499.980.06499.93499.980.05549.93550.010.08549.935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