溫鹽深測量儀檢定規(guī)程

JJG763—20191溫鹽深測量儀檢定規(guī)程1范圍本規(guī)程適用于溫鹽深測量儀的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查。2引用文件本規(guī)程引用了下列文件:JJG875數(shù)字壓力計凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)程;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)程。3術(shù)語和計量單位3.1術(shù)語3.1.1溫鹽深測量儀conductivity-temperature-depthmeasuringinstrument;CTD能自動測量海水溫度、電導率(或鹽度)和深度的儀器。3.1.2海水電導率conductivityofseawater海水導電性能的物理量,定義長度為1m,截面積為1m2海水的電導,它與海水鹽度、溫度、壓力等要素有關(guān)。3.2計量單位溫度單位:攝氏度,符號為℃。電導率單位:西[門子]每米,符號為S/m;毫西[門子]每厘米,符號為mS/cm。壓力單位:帕[斯卡],符號為Pa。4概述溫鹽深測量儀(以下簡稱CTD)主要用于現(xiàn)場測量海水溫度、電導率(鹽度)和深度要素,按記錄形式的不同分為自容式和直讀式兩種。自容式CTD設(shè)有存儲器和獨立的電源,待測量結(jié)束后在實驗室內(nèi)進行數(shù)據(jù)讀取,通常在近岸淺海區(qū)長期使用;直讀式CTD的水下單元沒有存儲器和獨立的電源,其電源由甲板上的水上單元通過鎧裝電纜供給,水下機測量的參數(shù)實時傳輸?shù)剿蠙C顯示和記錄,常與多路取樣器組合進行剖面快速測量,主要應(yīng)用在大型船舶海洋科考活動的各站點短期使用。自容式CTD和直讀式CTD的外形結(jié)構(gòu)基本相同,水下單元外形結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。JJG763—20192圖1CTD水下單元工作結(jié)構(gòu)示意圖5計量性能要求5.1示值誤差不同等級CTD的溫度示值誤差、電導率示值誤差和壓力示值誤差均應(yīng)不超過表1中最大允許誤差要求。5.2測量重復性不同等級CTD的溫度重復性、電導率和壓力重復性均應(yīng)不超過表1中測量重復性要求。表1CTD計量性能要求準確度等級一級二級三級溫度℃范圍-2~40-2~40-2~40最大允許誤差±0.003±0.02±0.1測量重復性≤0.001≤0.006≤0.03電導率mS/cm范圍0~700~700~70最大允許誤差±0.005±0.02±0.1測量重復性≤0.0016≤0.006≤0.03壓力MPa最大允許誤差±0.05%FS±0.1%FS±0.5%FS測量重復性≤0.016%FS≤0.03%FS≤0.16%FS6通用技術(shù)要求CTD的外殼的表面漆層應(yīng)均勻牢固,不得有影響正常性能測試的外觀損傷。CTDJJG763—20193應(yīng)有下列標記:名稱和型號、制造廠名、生產(chǎn)日期、出廠編號。CTD的緊固件、接插件不應(yīng)有松動和損傷。7計量器具控制計量器具控制包括CTD的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查。7.1檢定條件7.1.1計量標準器及配套設(shè)備7.1.1.1CTD溫度和電導率檢定所用的計量標準器及配套設(shè)備不同等級的CTD溫度和電導率檢定所使用的主要計量器具及配套設(shè)備見表2。表2CTD溫度和電導率檢定所需主要計量器具及配套設(shè)備的技術(shù)指標準確度等級設(shè)備名稱技術(shù)指標一級CTD標準鉑電阻溫度計工作基準測溫電橋電阻比:±5×10-7海水恒溫槽控溫波動性:≤0.001℃溫場均勻性:≤0.001℃水三相點瓶差值<0.4mK中國一級標準海水一級實驗室鹽度計MPE:±0.002二級CTD標準鉑電阻溫度計一等測溫電橋電阻比:±2×10-6海水恒溫槽控溫波動性:≤0.005℃溫場均勻性:≤0.005℃中國系列標準海水二級實驗室鹽度計MPE:±0.002三級CTD標準鉑電阻溫度計二等測溫電橋±1×10-5海水恒溫槽控溫波動性:≤0.02℃溫場均勻性:≤0.02℃中國系列標準海水二級實驗室鹽度計MPE:±0.005注:1標準鉑電阻溫度計、中國一級標準海水和中國系列標準海水為檢定使用的主要計量器具;測溫電橋、海水恒溫槽和實驗室鹽度計為主要配套設(shè)備。2海水恒溫槽為鹽度值約為35的天然大洋海水。JJG763—201947.1.1.2CTD壓力檢定所用的計量標準器及主要配套設(shè)備CTD壓力檢定用標準器參照JJG875《數(shù)字壓力計》選擇,可選擇活塞式壓力計或數(shù)字式壓力計,選用的壓力標準器的測量范圍應(yīng)大于或等于CTD壓力的測量范圍,壓力標準器最大允許誤差絕對值應(yīng)不大于CTD壓力最大允許誤差絕對值的1/3。大氣壓力測量儀表,測量范圍不小于(600~1100)hPa,最大允許誤差不大于±0.3hPa。溫度補償性能檢定可選用空氣恒溫箱,測量范圍不小于(-2~35)℃,溫度波動度不大于1℃。7.1.2檢定環(huán)境環(huán)境溫度:(20±5)℃,其中一級CTD壓力檢定環(huán)境溫度(20±1)℃;相對濕度:20%~80%;電源電壓:(220±22)V;電源頻率:(50±2)Hz。7.2檢定項目檢定項目見表3。表3檢定項目一覽表序號檢定項目首次檢定后續(xù)檢定使用中檢查1外觀檢查+++2溫度示值誤差+++3溫度測量重復性+--4電導率示值誤差+++5電導率測量重復性+--6壓力示值誤差+++7壓力測量重復性+--注:1“+”表示應(yīng)檢項目,“-”表示可不檢項目。2經(jīng)維修后對CTD的計量性能有重大影響時,其后續(xù)檢定須按照首次檢定項目進行。7.3檢定方法7.3.1外觀檢查用目測和手感的方法檢查CTD的外觀,應(yīng)符合第6章中的要求。7.3.2溫度示值誤差和溫度測量重復性7.3.2.1一級CTD溫度示值誤差的檢定點為35℃、30℃、25℃、20℃、15℃、10℃、5℃、0℃、-2℃,對于二級CTD和三級CTD應(yīng)從中選擇不少于5個溫度點。7.3.2.2將海水恒溫槽中的海水溫度控制在35℃,同時將標準鉑電阻溫度計和CTD置于海水恒溫槽內(nèi),標準鉑電阻溫度計盡量靠近CTD溫度傳感器位置。JJG763—201957.3.2.3待檢定點上的溫度穩(wěn)定后,測溫電橋與CTD同時測量3min,測量不少于10組讀數(shù),取對應(yīng)溫度讀數(shù)的算術(shù)平均值分別作為該檢定點上的標準溫度值和CTD溫度示值,并記錄,記錄格式見附錄A。7.3.2.4按照降溫的順序進行下一個檢定點,直到完成全部溫度點的檢定。7.3.2.5依照公式(1)計算示值誤差。Δti=ti-tis(1)式中:Δti———CTD在第i個檢定點的溫度示值誤差,℃;ti———CTD在第i個檢定點的儀器溫度示值,℃;tis—第i個檢定點的標準溫度值,℃。取絕對值最大的Δti作為CTD溫度示值誤差。7.3.2.6溫度測量重復性的檢定點為15℃,待檢定點上溫度穩(wěn)定后,重復7.3.2.3,完成6次測量。7.3.2.7依照公式(2)計算溫度測量重復性。(2)式中:σt———CTD溫度測量重復性,℃;;ti———CTD在第i次測量的溫度值,℃; t—CTD在n次測量的算術(shù)平均值,℃;n—測量次數(shù)(n=6)。7.3.3電導率示值誤差和電導率測量重復性7.3.3.1電導率示值誤差與溫度示值誤差同時在海水恒溫槽中進行。7.3.3.2待7.3.2.3檢定點上的溫度穩(wěn)定后,CTD電導率測量3min,測量不少于10組讀數(shù),同時用取樣管取海水樣品1瓶,蓋緊瓶塞并編號待用。7.3.3.3用實驗室鹽度計測量海水樣品,每瓶海水樣品測量2次,取其算術(shù)平均值作為該檢定點的標準鹽度值,并根據(jù)附錄C計算出相應(yīng)溫度下的標準電導率值。7.3.3.4依據(jù)公式(3)計算示值誤差:Δci=ci-cis(3)式中:Δci———CTD在第i個檢定點的電導率示值誤差,mS/cm;ci———CTD在第i個檢定點的電導率示值,mS/cm;cis—第i個檢定點的標準電導率值,mS/cm。取絕對值最大的Δci作為CTD電導率示值誤差。7.3.3.5電導率測量重復性與溫度測量重復性同步進行,待檢定點上溫度穩(wěn)定后,重復7.3.3.2、7.3.3.3,完成6次測量。JJG763—201967.3.3.6依照公式(4)計算電導率測量重復性。(4)式中:σc—CTD電導率測量重復性,mS/cm;ci———CTD在第i次測量的電導率值,mS/cm; c—CTD在n次測量的算術(shù)平均值,mS/cm;n—測量次數(shù)(n=6)。7.3.4壓力示值誤差和壓力測量重復性7.3.4.1壓力檢定點在CTD壓力范圍內(nèi)均勻選取不少于7個點。壓力檢定要遵循先升壓,后降壓的順序進行。7.3.4.2將CTD先置于壓力標準器的工作臺上,調(diào)整升降平臺使CTD壓力傳感器位置盡量與壓力標準器參考位置一致(特別是使用油介質(zhì)的壓力標準器),將壓力標準器和CTD壓力傳感器連接起來,對具備零位修正功能的CTD連接前需進行調(diào)零,對不具備零位修正功能的CTD則無需此操作。7.3.4.3在每個壓力檢定點上穩(wěn)定后,CTD測量數(shù)據(jù)不少于10組,取其算術(shù)平均值作為壓力示值。7.3.4.4當CTD壓力測量具有溫度補償時,需要做溫度補償性能檢定。將CTD放置于空氣恒溫箱中,調(diào)整儀器位置使壓力傳感器盡量與壓力標準器參考位置一致(特別是使用油介質(zhì)的壓力標準器),把壓力標準器和CTD壓力傳感器連接起來,補償溫度點選在30℃和0℃,每個補償溫度點上要做一個升、降壓過程,操作步驟同7.3.4.3。7.3.4.5依照公式(5)計算示值誤差。Δpi=pi-pis(5)式中:Δpi———CTD在第i個壓力檢定點的壓力示值誤差,Pa;pi———CTD在第i個壓力檢定點的壓力示值,Pa;pis—第i個壓力檢定點的標準壓力值,Pa。取絕對值最大的Δpi作為CTD壓力示值誤差。7.3.4.6壓力測量重復性選擇壓力值最大的檢定點,重復7.3.4.3,完成6次測量,每次測量后需壓力標準器重新平衡后再進行下一次測量。7.3.4.7依據(jù)公式(6)計算壓力測量重復性。(6)式中:σp—CTD壓力測量重復性,Pa;pi———CTD在第i次測量的壓力值,Pa;JJG763—20197 p—CTD在n次測量的算術(shù)平均值,Pa;n—測量次數(shù)(n=6)。7.4檢定結(jié)果的處理7.4.1經(jīng)檢定各項指標均符合要求的CTD為合格,有任意一項不符合的即為不合格,檢定合格的發(fā)給檢定證書。7.4.2經(jīng)檢定不合格的CTD,可以降級使用。降到下一級時,必須符合下一級CTD的各項技術(shù)指標,降級后仍然不合格,發(fā)給檢定結(jié)果通知書,并注明不符合項。7.5檢定周期CTD的檢定周期一般不超過1年。為了保證CTD測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量,建議在出海前后進行后續(xù)檢定。JJG763—20198附錄A檢定記錄表參考格式表A.1溫度示值誤差檢定記錄表產(chǎn)品名稱出廠編號型號傳感器編號儀器測量范圍不確定度或準確度等級或最大允許誤差檢定依據(jù)檢定項目序號檢定項目結(jié)論檢定所使用的主要計量器具和設(shè)備名稱測量范圍不確定度或準確度等級或最大允許誤差證書編號有效期至檢定時間、地點及其環(huán)境條件時間:地點:溫度:相對濕度:檢定結(jié)果檢定點℃標準溫度值℃儀器溫度示值℃示值誤差℃JJG763—20199表A.2溫度測量重復性檢定記錄表檢定結(jié)果序號儀器溫度值℃溫度平均值℃測量重復性℃檢定員:核驗員:JJG763—201910表A.3電導率示值誤差檢定記錄表產(chǎn)品名稱出廠編號型號傳感器編號儀器測量范圍不確定度或準確度等級或最大允許誤差檢定依據(jù)檢定項目序號檢定項目結(jié)論檢定所使用的主要計量器具和設(shè)備名稱測量范圍不確定度或準確度等級或最大允許誤差證書編號有效期至檢定時間、地點及其環(huán)境條件時間:地點:溫度:相對濕度:檢定結(jié)果檢定點℃標準溫度值℃標準電導率值mS/cm儀器電導率示值mS/cm示值誤差mS/cmJJG763—201911表A.4電導率重復性檢定記錄表檢定結(jié)果序號儀器電導率值mS/cm電導率平均值mS/cm測量重復性mS/cm檢定員:核驗員:JJG763—201912表A.5壓力示值誤差檢定記錄表產(chǎn)品名稱出廠編號型號傳感器編號儀器測量范圍不確定度或準確度等級或最大允許誤差檢定依據(jù)檢定項目序號檢定項目結(jié)論檢定所使用的主要計量器具和設(shè)備名稱測量范圍不確定度或準確度等級或最大允許誤差證書編號有效期至檢定時間、地點及其環(huán)境條件時間:地點:溫度:相對濕度:氣壓:溫度補償檢定□無(室溫)□0℃□30℃檢定結(jié)果升壓降壓標準壓力值Pa儀器壓力示值Pa示值誤差Pa標準壓力值Pa儀器壓力示值Pa示值誤差PaJJG763—201913表A.6壓力重復性檢定記錄表檢測結(jié)果序號儀器壓力值Pa壓力平均值Pa測量重復性Pa檢定員:核驗員:JJG763—201914附錄B檢定證書/檢定結(jié)果通知書內(nèi)頁信息參考格式表B.1檢定證書內(nèi)頁信息參考格式(第2頁)證書編號:××××檢定所使用的主要計量器具名稱測量范圍不確定度/準確度等級/最大允許誤差證書編號有效期至檢定地點及其環(huán)境條件地點:環(huán)境溫度:℃相對濕度:%氣壓:hPa檢定結(jié)果檢定項目技術(shù)指標檢定結(jié)果結(jié)論外觀檢查溫度示值誤差溫度測量重復性電導率示值誤差電導率測量重復性壓力示值誤差壓力測量重復性15表B.2檢定結(jié)果通知書內(nèi)頁信息參考格式(第2頁)證書編號:××××檢定所使用的主要計量器具名稱測量范圍不確定度/準確度等級/最大允許誤差證書編號有效期至檢定地點及其環(huán)境條件地點:環(huán)境溫度:℃相對濕度:%氣壓:hPa檢定結(jié)果檢定項目技術(shù)指標檢定結(jié)果結(jié)論外觀檢查溫度示值誤差溫度測量重復性電導率示值誤差電導率測量重復性壓力示值誤差壓力測量重復性檢定結(jié)果不合格項:JJG763—2019附錄C鹽度與電導率換算公式C.1依據(jù)PSS-78,利用公式(C.1)計算標準鹽度值。S=a0+a1R/2+a2Rt+a3R/2+a4R+a5R/2+t-15(C.1)1+k(t-15)(b0+b1R/2+b2Rt+b3R/2+b4R+b5R/2)式中:系數(shù)———k=0.0162,a=2.7081,b=0.0005,b1=-0.0056,b2=-0.0066,b3=-0.a=2.7081,b=0.0005,b1=-0.0056,b2=-0.0066,b3=-0.0375,SS4Rt———由實驗室鹽度計測得的海水樣品的電導率比值;t———被測海水樣品溫度值(即鹽度計水浴溫度值),℃。C.2由海水樣品的標準鹽度值S、標準溫度值ts、按公式(C.1)利用牛頓迭代法反算出Rts或自《國際海洋學常用表》第3卷中查算出各標準溫度點的海水樣品與鹽度為35.000的海水與相同溫度下的電導率比值Rt。sC.3海水樣品在標準溫度值ts,壓力為p時的電導率與實用鹽度為35.000的標準海水在溫度為15℃、海水壓力為0時的電導率比值R的計算見公式(C.2)。