JJF(新) 79 2022 聲學(xué)多普勒流速儀校準(zhǔn)規(guī)范

JJF(新)79－2022JJF(新)79－2022新疆維吾爾自治區(qū)地方計量校準(zhǔn)規(guī)范JJF（新）79－2022聲學(xué)多普勒流速儀校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationforAcousticDopplerCurrentMeter2022-12-14發(fā)布2023-06-14實施新疆維吾爾自治區(qū)市場監(jiān)督管理局發(fā)布JJF（新）79—2022 JJF（新）79—2022聲學(xué)多普勒流速儀校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationforAcousticDopplerCurrentMeter歸口單位:新疆維吾爾自治區(qū)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局主要起草單位：新疆維吾爾自治區(qū)計量測試研究院參加起草單位:中國石油烏魯木齊石化公司本規(guī)范委托起草單位負責(zé)解釋本規(guī)范主要起草人：閆好奎（新疆維吾爾自治區(qū)計量測試研究院）袁恩閣（新疆維吾爾自治區(qū)計量測試研究院）蔣建新（中國石油烏魯木齊石化公司）迪麗飛熱·帕爾合提（新疆維吾爾自治區(qū)計量測試研究院）JJF(新)79－2022 PAGEIJJF(新)79－2022PAGEII目錄引言 II1范圍 12引用文件 13術(shù)語和計量單位 14概述 24.1聲學(xué)多普勒流速儀工作原理 24.2結(jié)構(gòu) 24.3附加裝置 25計量特性 35.1流速示值誤差 35.2流速示值的重復(fù)性 36校準(zhǔn)條件 37校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法 47.1校準(zhǔn)項目 47.2校準(zhǔn)方法 48校準(zhǔn)結(jié)果 69復(fù)校時間間隔 6附錄A流速儀校準(zhǔn)記錄格式 7附錄B校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式 8附錄C測量結(jié)果不確定度評定實例 9

引言JJF1071-2010《國家計量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》、JJF1001-2011《通用計量術(shù)語及定義》、JJF1059.1《測量不確定度評定與表示》共同構(gòu)成支持本規(guī)范制定工作的基礎(chǔ)性系列規(guī)范。本規(guī)范的校準(zhǔn)方法參考了JJF1094-2002《測量儀器特性評定》。本規(guī)范為首次制定。JJF(新)79－2022聲學(xué)多普勒流速儀校準(zhǔn)規(guī)范范圍本規(guī)范適用于聲學(xué)多普勒流速儀的校準(zhǔn)。聲學(xué)多普勒流速儀通常應(yīng)用于天然的河、溪等流體的流速測量，以及梯形矩形截面渠道流體的流速測量。引用文件本規(guī)范引用了下列文件：GB18523-2001水文儀器安全要求GB/T21699-2008直線明槽中的轉(zhuǎn)子式流速儀檢定/校準(zhǔn)方法GB/T24558-2009聲學(xué)多普勒流速剖面儀凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規(guī)范。術(shù)語和計量單位3.1術(shù)語3.1.1聲學(xué)多普勒流速儀acousticdopplercurrentmeter利用聲學(xué)多普勒原理，利用液體介質(zhì)散射信號的頻移信息，測量流體流速的計量器具。3.1.2換能器transducer可以將聲波和電信號相互轉(zhuǎn)換的部件。3.1.3水中散射體scattererinthewater水中的微小顆粒：例如浮游生物、有機物或泥沙等。3.1.4多普勒頻移

dopplerfrequencyshift多普勒效應(yīng)造成的發(fā)射和接收的頻率之差。3.2計量單位流速計量單位為米每秒（m/s）；概述聲學(xué)多普勒流速儀（以下簡稱流速儀）工作原理流速儀在測量時，由換能器發(fā)射超聲波，遇到水中散射體后反射，換能器接受反射信號。由于多普勒效應(yīng)，反射信號產(chǎn)生多普勒頻移。根據(jù)多普勒頻移方程，在已知發(fā)射頻率、入射角度、介質(zhì)中的聲速和多普勒頻移的情況下，通過計算可以得到水中散射體的速度，一般認為水中散射體的速度即為流體的流速。（1）（2）式中：—多普勒頻移—換能器發(fā)射頻率α—發(fā)射頻率的入射角c—介質(zhì)中的聲速v—流體和換能器的相對速度結(jié)構(gòu)及分類流速儀通常由換能器、放大電路、處理器、顯示面板等組成。根據(jù)換能器的安裝方式，流速儀分為整體式、分體式和便攜式。根據(jù)安裝位置，流速儀分為浸入式、非接觸式。流速儀可以按其他方式分類。附加裝置附加裝置是以流速儀為基礎(chǔ)附加的可以實現(xiàn)相應(yīng)功能的裝置。如通訊、存儲、報警等裝置，附加裝置不能影響流速儀的計量性能。計量特性流速示值誤差流速示值誤差見表1。表1流速示值誤差 流速測量范圍流速最大允許誤差v≤0.1m/s±2mm/s0.1m/s＜v≤2m/s±1.0%2m/s＜v＜10m/s±2.0%流速示值的重復(fù)性流速儀的流速示值重復(fù)性不超過最大允許誤差絕對值的1/3。*注：以上指標(biāo)不作為合格性判據(jù)，僅供參考。校準(zhǔn)條件6.1校準(zhǔn)環(huán)境條件：環(huán)境溫度：（10～40）℃大氣壓力：（86～106）kPa環(huán)境相對濕度：（30～75）%測量介質(zhì)溫度：校準(zhǔn)過程中介質(zhì)溫度的變化不大于2℃6.2計量標(biāo)準(zhǔn)及配套設(shè)備：校準(zhǔn)中使用的計量標(biāo)準(zhǔn)及配套設(shè)備見表2。表2標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備分類設(shè)備名稱主要技術(shù)指標(biāo)用途標(biāo)準(zhǔn)器拖車MPE:±3×10-4m/s主標(biāo)準(zhǔn)器明渠水槽長度大于100m、寬度大于3m、深度大于1.5m配套設(shè)備溫度計MPE:±0.5℃環(huán)境監(jiān)測氣壓表MPE:±0.25kPa環(huán)境監(jiān)測濕度計MPE:±10%RH環(huán)境監(jiān)測百分表分度值:0.01mm,具有峰值記錄功能拖車位移測量測深鋼卷尺量程大于3m，分度值1mm水深測量光學(xué)傾斜儀擴展不確定度小于0.6′入射角測量*注：若被校準(zhǔn)的流速儀為浸入式，明渠水槽的水深可影響試驗結(jié)果，尤其當(dāng)拖車的速度與水面波的傳播速度一致時，影響更大。明渠水槽的水深應(yīng)按最高校準(zhǔn)速度來選定，選擇時應(yīng)保證最高校準(zhǔn)速度處于產(chǎn)生干擾的臨界流速之前，或者使最高校準(zhǔn)速度遠遠超過這個臨界區(qū)域。浸入式流速儀同時還應(yīng)該考慮愛潑爾效應(yīng)。愛潑爾效應(yīng)的大小決定于流速儀和懸吊設(shè)備的形狀尺寸，并與水槽橫斷面面積有關(guān)，在狹窄的水槽里愛潑爾效應(yīng)表現(xiàn)的更為明顯。明渠水槽的相關(guān)參數(shù)主要參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T21699-2008。校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法校準(zhǔn)項目校準(zhǔn)項目及對應(yīng)的校準(zhǔn)方法條款見表3。表3校準(zhǔn)項目一覽表序號校準(zhǔn)項目校準(zhǔn)方法1銘牌和標(biāo)記7.2.12外觀7.2.23示值誤差7.2.34重復(fù)性7.2.4注：可根據(jù)實際應(yīng)用需要，選擇需要校準(zhǔn)的項目。校準(zhǔn)方法7.2.1外觀流速儀銘牌或表體應(yīng)清晰標(biāo)明制造商名稱（或者注冊商標(biāo)）、儀表名稱、型號/規(guī)格、出廠編號、流速范圍、適用環(huán)境條件（環(huán)境溫度、環(huán)境濕度或其它技術(shù)指標(biāo)）等信息。新制造的流速儀外殼涂層應(yīng)均勻，不得有氣泡、脫落、劃痕等現(xiàn)象。顯示的數(shù)字應(yīng)醒目、整齊，表示功能的文字符號和標(biāo)識應(yīng)完整、清晰、端正。讀數(shù)裝置上的防護罩應(yīng)有良好的透明度，沒有畸變等影響讀數(shù)的缺陷。流速儀的零部件和連接件應(yīng)能耐介質(zhì)腐蝕或具有可靠的防腐層。流速儀的計數(shù)器為電子顯示式，應(yīng)清晰易讀；對于具有溫度、含鹽度修正功能的流速儀，應(yīng)增加溫度、含鹽度等信息。7.2.2示值誤差（1）校準(zhǔn)前的準(zhǔn)備工作。監(jiān)控明渠水槽中介質(zhì)的溫度，介質(zhì)溫度符合流速儀工作條件。加入適量示蹤粒子且混合均勻。將流速儀牢固的固定在拖車上。拖車運行和換能器的安裝固定見圖1。用光學(xué)傾斜儀測量換能器的入射角，測量3次，3次測量的平均值作為測量結(jié)果，對流速儀進行設(shè)置。模擬流速儀的最大流速，運行100m。換能器的安裝支架應(yīng)保持剛性，不得變形、振動。通過安裝在拖車上的百分表，測量安裝支架和拖車的相對位置的變化量，變化量不得大于5mm。如果被測流速儀屬于浸入式，將安裝支架浸入明渠水槽的介質(zhì)中，深度不小于0.5m，安裝支架的測試過程和要求同上。圖1拖車運行示意圖示值誤差的校準(zhǔn)拖車的運行分為加速段、穩(wěn)定段、測量段和制動段，校準(zhǔn)應(yīng)在拖車的測量段進行。根據(jù)流速儀測量范圍，選擇若干流速點進行流速儀示值誤差校準(zhǔn)。一般選擇滿量程的20%、50%、80%、100%作為流速校準(zhǔn)點。也可根據(jù)用戶要求的流速點進行校準(zhǔn)。每個點校準(zhǔn)至少3次。校準(zhǔn)應(yīng)在拖車的測量段進行。相鄰的兩次校準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)在明渠水槽中的介質(zhì)完全靜止后進行。單次校準(zhǔn)流速示值誤差見公式（3）或（4）。（3）（4）式中：—第i測量點第j次測量的流速示值誤差，%或m/s；—第i測量點第j次測量的流速儀示值，m/s；—第i測量點拖車的速度，m/s；各流速校準(zhǔn)點的流速示值誤差見公式（5）。（5）流速儀示值誤差見公式（6）。（6）7.2.3示值重復(fù)性流速儀的示值重復(fù)性計算（7）流速儀的重復(fù)性計算（8）式中：—流速儀的重復(fù)性；若同一流速儀的若干校準(zhǔn)點，既有位于v≤0.1m/s范圍的，也有位于v>0.1m/s范圍的，則應(yīng)分段分別給出相應(yīng)的示值誤差和重復(fù)性。8校準(zhǔn)結(jié)果校準(zhǔn)原始記錄格式見附錄A。依據(jù)本規(guī)范校準(zhǔn)后的流速儀發(fā)給校準(zhǔn)證書，校準(zhǔn)證書格式見附錄B。9復(fù)校時間間隔復(fù)校時間間隔由流速儀使用實際工況、儀器設(shè)計性能等因素所決定，一般復(fù)校時間間隔不超過1年。

附錄A流速儀校準(zhǔn)記錄格式送檢單位記錄編號證書編號儀表名稱出廠編號制造單位型號規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)裝置名稱準(zhǔn)確度等級標(biāo)準(zhǔn)裝置型號裝置不確定度技術(shù)依據(jù)裝置有效期環(huán)境溫度環(huán)境相對濕度大氣壓力介質(zhì)溫度介質(zhì)溫度波動入射角度校準(zhǔn)地點銘牌和標(biāo)記符合￡不符合外觀檢查符合不符合校準(zhǔn)點校準(zhǔn)流速示值流速示值誤差%平均示值誤差%示值重復(fù)性%不確定度(k=2)m/sm/s校準(zhǔn)員：核驗員：校準(zhǔn)日期：年月日

附錄B校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式一、外觀檢查：二、校準(zhǔn)結(jié)果：序號校準(zhǔn)點示值誤差示值重復(fù)性測量結(jié)果的不確定度備注m/s%%(k=2)123校準(zhǔn)介質(zhì)溫度（℃）校準(zhǔn)內(nèi)容結(jié)束

附錄C測量結(jié)果不確定度評定實例C.1概述C1.1測量依據(jù)依據(jù)本校準(zhǔn)規(guī)范所描述的方法，在規(guī)定的環(huán)境條件對流速儀進行校準(zhǔn)。C1.2環(huán)境條件溫度為（5～35）℃，相對濕度（35～85）%RH，大氣壓力為（86～106）kPa。C1.3測量標(biāo)準(zhǔn)明渠水槽，拖車。速度范圍（0～10）m/s，MPE:±3×10-4m/s。C1.4被測對象流速儀，型號：JD-LS6，流速范圍（0～10）m/s，分辨力：1mm/s。C.2測量模型C.2.1測量模型式中：流速儀的示值誤差（%）；流速儀的示值（m/s）；標(biāo)準(zhǔn)裝置的示值（m/s）；C.2.2靈敏系數(shù)根據(jù)示值誤差的測量模型可知，靈敏系數(shù)：在實際測量過程中，v和vs的值非常接近，即v≈vs，則有：C.2.3傳播率公式因為各輸入量彼此獨立不相關(guān)，所以=C.3全部輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定C.3.1測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（v）選擇上述被測對象，流量點選擇為1m/s。用標(biāo)準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)流速儀，連續(xù)測量6次，得到一組示值的測量列，見表C.1：表C.1重復(fù)測量的觀測值序號123456測得示值（m/s）1.0051.0061.0051.0021.0021.002單次測量的實驗標(biāo)準(zhǔn)差：0.0018m/s，n=6實際校準(zhǔn)時以3次測量平均值作為測量結(jié)果，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：C.3.2標(biāo)準(zhǔn)裝置引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（vs）標(biāo)準(zhǔn)裝置的流速最大允許誤差為±3×10-4m/s，所以其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：m/sC.3.3流速儀入射角α的測量值引入的不確定度入射角α的測量值引入的不確定度主要影響流速儀的示值，和測量重復(fù)性引入的不確定度重疊，故不作考慮。C.3.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表表C.2標(biāo)準(zhǔn)