JJG(气象)003-2011自动气象站湿度传感器检定规程.pdf

中国气象局部门计量检定规程 JJG(气象)003-2011 自动气象站自动气象站湿度传感器湿度传感器 Humidity Sensor of Automatic Meteorological Station 2011-06-13 发布 2011-10-01 实施 中国气象局 发布 JJG(气象) 003-2011 自动气象站湿度传感器检定规程 Verification Regulation of Humidity Sensor of Automatic Meteorological Station 本规程经中国气象局于 2011 年 6 月 13 日批准，并自 2011 年 10 月 1 日起施行。 归 口 单 位：中国气象局 主要起草单位：国家气象计量站 参加起草单位：辽宁省气象计量站 陕西省气象计量站 安徽省气象计量站 本规程委托国家气象计量站负责解释 JJGJJG（气象）（气象）003003- -20112011 JJG(气象) 003-2011 本规程主要起草人： 朱乐坤 （国家气象计量站） 周昌文 （安徽省气象计量站） 贺晓雷 （国家气象计量站） 参加起草人： 王 军 （辽宁省气象计量站） 陈 征 （陕西省气象计量站） 温晓清 （国家气象计量站） JJG(气象) 003-2011 目 录 1. 范围 . 1 2. 术语和计量单位 . 1 2.1 湿度均匀性 . 1 2.2 湿度稳定性 1 2.3 湿度检定箱 1 2.4 湿度发生装置 1 3. 概述 . 1 4. 计量性能要求 . 2 5. 通用技术要求 . 2 6. 计量器具控制 . 2 6.1 检定条件 2 6.2 检定项目 2 6.3 检定方法 3 6.4 检定结果处理 4 6.5 检定周期 4 附录 A 5 附录 B 6 附录 C 7 JJG(气象) 003-2011 自动气象站湿度传感器检定规程 1. 范围 本规程适用于高分子薄膜湿敏电容传感器(电压输出型)的首次检定、 后续检 定及修理后的检定。 2. 术语和计量单位 2.1 湿度均匀性 degree of humidity homogeneity 在湿度控制条件下， 湿度箱(测试室)工作区域中任意两点间的湿度差值的绝 对值。 2.2 湿度稳定性 degree of humidity fluctuate 在湿度控制条件下， 湿度箱(测试室)工作区域中任一点在规定时间内的湿度 变化量。 用规定时间内所有测试点最大和最小湿度差平均值的 1/2 加“”号表 示。 2.3 湿度检定箱 hygrostat 采用自动或手动控制方法，使干空气和湿空气按照一定的比例充分混合，在 一个箱体内形成稳定、均匀的湿度条件，对湿度测量仪器或传感器进行校准用的 箱体。 2.4 湿度发生装置 equipment for humidity generation 采用使饱和湿空气与干空气定比混合，或直接将高压饱和湿空气扩散，或改 变饱和湿空气温度等方法，以得到不同湿度条件的测试设备。 2.5 计量单位 measurement unit 湿度计量检定用“RH”作计量单位 3. 概述 高分子薄膜湿敏电容传感器内部结构是:感湿部分平铺在一片玻璃基片（a） 上，在基片上真空喷涂一层金属膜作为电容器的基底电极（b） ，然后在基底电极 上均匀喷涂 0.51m 厚的吸湿材料醋酸纤维素（c） ，最后在吸湿材料上真 空喷镀上表面电极（d） ，表面电极的厚度为 0.02m，保证水汽分子能通过表面 电极渗透进入吸湿层。在外界相对湿度变化时，作为感应膜的高分子聚合物能对 水汽分子进行吸附和释放，其介电常数随之发生变化，促使湿敏电容量发生变 化。内部结构如图 1 所示。 图 1 湿敏电容内部结构 湿敏电容量的变化,经过信号变换器电路转换，再经过运放电路进行放大处 1 JJG(气象) 003-2011 理,输出电压信号。当相对湿度由 0%100%变化时，信号变换电路输出 0100mv 电压，经放大后得到 01V 的直流电压输出给数据采集器,经转换后在显示终端 上显示相对湿度。测湿原理如图 2 所示。 图 2 湿敏电容测湿原理图 4. 计量性能要求 测量范围： （0100）RH 分辨力： 0.1RH 最大允许误差： 4RH （80RH 时） 8RH （80RH 时） 5. 通用技术要求 传感器外型结构应完好， 表面不应有明显的凹迹、 外伤、 裂缝、 变形等现象， 表面涂层不应起泡、龟裂和脱落，金属件不应有严重锈蚀及其它机械损伤。 传感器应有型号、出厂编号等明显标志。对于使用过的湿度传感器，重点检 查过滤膜保护层是否有污染现象。若污染严重应更换新的过滤膜。 6. 计量器具控制 计量器具控制包括首次检定、后续检定和使用中的检验。 6.1 检定条件 6.1.1 标准器 精密露点仪 测量范围：(10100)%RH 分辨力：0.1%RH 最大允许误差: 露点温度0.2 相对湿度1%RH 6.1.2 检定设备 6.1.2.1 调温调湿箱 湿度调节范围： （1095）%RH；工作温度范围： （-30+50）； 湿度场波动度：1.5%RH（-10以上） ；湿度场均匀度：1.5%RH 6.1.2.2 6 位半多通道数据采集器 直流电压测量 测量范围：0.0V10.0V 分辨力：1.0V 最大允差:(读数的 ppm+量程的 ppm) 6.2 检定项目 6.2.1 外观检查 按照通用技术要求进行外观检查.目测湿度传感器外型结构是否完好;传感 2 JJG(气象) 003-2011 器表面不应有明显的凹迹、外伤、裂缝、变形。传感器型号、出厂编号应清晰， 对于使用过的湿度传感器， 重点检查过滤膜保护层是否有污染现象并用毛刷清除 灰尘。若污染严重应更换新的过滤膜。 6.2.2 示值误差检定 经过外观检查合格的湿度传感器， 才能进行示值误差检定， 检定项目见表 1。 表 1 检定项目表 检定项目 首次检定 后续检定 使用中检验 外观检查 + + + 示值误差检定 + + + 注:“+”表示必须检定的项目 6.3 检定方法 6.3.1 检定前准备 按照露点仪的使用说明，将露点传感器与露点仪相连；将被检湿度传感器, 按照使用说明要求与扫描开关及数据采集器连接;检定开始前，先将被检湿度传 感器、露点传感器，置入到调温调湿箱中,要求所有传感器头部同高并互不相碰。 打开标准数据采集器、扫描开关、精密露点仪电源开关，预热 30min 后再开始检 定。检定开始前和检定结束后，分别读取（采集）环境温度、湿度和大气压力值， 用两次读取（采集）的环境条件的平均值，作为检定时的环境条件，填写到检定 记录表格中。 6.3.2 检定湿度点的选择 湿度检定点及顺序为 30、40、55、75、95%RH。 6.3.3 检定数据读取(采集)方法 先设定箱内温度值(根据需要),再按 6.3.2 条规定的检定点调整箱内湿度， 其顺序为先低湿逐点到高湿，再从高湿逐点降至低湿（一次循环检定） 。 在调湿过程中，必须保持整个过程的变化趋势。即在降湿的整个过程中，不 能有升湿趋势。相反，在升湿过程中，不能有降湿趋势。 当箱内湿度(读取或采集露点仪示值)达到设定值(目标值),并且当湿度波动 值为1.5RH 时，才能开始检定,检定时每 30 秒钟读取(或采集)一次被检湿度 传感器的输出值和精密露点仪的示值，每个检定点等间隔读取 3 次。一个检定点 检定完毕，紧接着调整下一个检定点，以下各检定点的稳定时间和数据读取方法 与上一个检定点相同。检定记录格式见附录 A。 6.3.4 示值误差计算 用被检湿度传感器 3 次输出值的平均值，作为该湿度检定点上的测量值，用 精密露点仪 3 次测量值的平均值加上修正值后作为标准值， 用被检湿度传感器测 量值减去标准值，得出被检湿度传感器在该湿度检定点上的示值误差(如果湿度 传感器输出值是电压、电流或频率值,要换算成相对湿度值)，计算方法如公式 (1)。 si i hhh= (1) 式中： i h被检湿度传感器在各检定点上的测量误差，RH； ih 被检湿度传感器在各检定点上 3 次输出值的平均值，RH； sh精密露点仪在各检定点上 3 次测量值的平均值，RH； 3 JJG(气象) 003-2011 当被检湿度传感器在正、 反行程各检定点上的示值误差均满足技术要求时视 为检定合格。当被检湿度传感器一点或多点示值误差不能满足技术要求时，视为 不合格。检定不合格的湿度传感器，应进行调整，经过调整后的湿度传感器，必 须重新进行全程检定，检定后仍不合格的作不合格处理。示值误差超差调整方法 见附录 B。 6.4 检定结果处理 经检定合格的湿度传感器，发给检定证书(检定证书格式见附录 C)。检定不 合格的湿度传感器，发给检定结果通知书，并在检定结果通知书中注明示值误差 不合格对应的湿度点。 6.5 检定周期 湿度传感器的检定周期一般为 1 年。但有以下情况之一时须提前送检。 1）自动气象站数据采集器经过维修或更换后。 2）当发现湿度测量值出现异常时。 4 JJG(气象) 003-2011 附录 A 湿度传感器检定记录表 检定证书号： 检定记录流水号： 第 页 共 页 检 测 环 境 项 目 检定开始时 检定结束时 平均值 空气温度（） 相对湿度（RH） 大气压力（hPa） 检 定 点 RH 标准器 被 检 湿 度 传 感 器 名 称： 型号/规格： 生产单位： 编 号： 准确度等级/最大允差： 名 称： 型号/规格： 编 号： 生产单位： 送检单位： 准确度等级/最大允差： 正程 反程 正程 平均 反程 平均 正程 反程 正程 平均 反程 平均 正程 误差 反程 误差 检定依据 检定结论 检定人： 复核人： 检定日期： 年 月 日 5 JJG(气象) 003-2011 附录 B HMP45DHMP45D 湿度测量误差超差后的调整方法湿度测量误差超差后的调整方法 B.1B.1 技术要求技术要求 B1.1 环境条件要求 调整工作宜在湿度检定/校准实验室内进行，其环境条件应满足以下要求。 a 环境温度：252 b 环境湿度：60RH2RH B1.2 标准与设备要求 a 吸出式精密露点仪 测量范围: (20100)RH；分辨力：0.1RH；最大允差：1RH。 b 湿度发生装置（湿度发生器或饱和盐湿度发生器） 测量范围: (20100)RH；最大允差：1R。 c 数据采集器 测量范围：(05.0)v；最大允差：0.1mv。 d 直流稳压电源 直流电压输出范围：(050)v；分辨力：0.1v。 B.2 B.2 调整方法与步骤调整方法与步骤 B.2.1 把待调整的湿度传感器输出端，正确接入采集器的直流电压输入端；湿度 传感器的电源输入端接到直流稳压电源（DC12V）的输出端。 B.2.2 将标准器的传感器和待调整的湿度传感器， 同时放入湿度发生装置中的工 作区内，使湿度传感器的调整孔位于工作区之外。对工作区采取密封措施，开启 湿度场搅拌开关。 B.2.3 分别打开标准器、直流稳压电源和采集器的电源开关，预热 20min 后，再 将湿度发生装置调到（33RH3RH）低湿点上。 B.2.4 待湿度发生器内湿度值（读取标准器的显示值）达到低湿（33RH3 RH）调整点并稳定 40 min 后开始调整。 B.2.5 调整时使用专配螺丝刀，调整传感器调整孔上标有英文“D”所对应的电 位器， 使采集器显示值 （换算成相对湿度） 与标准器的显示值 （显示值加修正值） 相差0.5RH 以内。 B.2.6 低湿点调整完毕， 再将湿度发生器的湿度调到高湿度(87RH3RH)点， 稳定时间和调整方法同上。 B.2.7 高湿度点调整完成后，可能影响低湿点的调整结果，因此需返回低湿度点 进行二次调整，直到高、低湿度点都合格为止。 B.2.8 经调整合格的湿度传感器，应按规程要求进行重新检定，合格后方能投入 使用。 6 JJG(气象) 003-2011 附录 C 检定证书封面格式式样 （检定机构名称）（检定机构名称） Name for Institute of Verification 检检 定定 证证 书书 Verification Certificate 证书编号： 字第 号 Certificate No. 计量器具名称 Name of Instrument 型号规格 Model/Type 制造厂制造厂 Manufacture