JJF 1938-2021 数字式气压高度表校准规范 高清晰版

中华人民共和国国家计量技术规范1数字式气压高度表校准规范s8发布 8实施国家市场监督管理总局 发布1数字式气压高度表校准规范ls

1归 口 单 位:全国气象专用计量器具计量技术委员会气象压力分技术委员会主要起草单位:中国气象局气象探测中心参加起草单位:广东省气象探测数据中心山西省大气探测技术保障中心西藏自治区大气探测技术与装备保障中心黑龙江省气象数据中心本规范委托全国气象专用计量器具计量技术委员会气象压力分技术委员会负责解释本规范主要起草人:丁红英中国气象局气象探测中心)李建英中国气象局气象探测中心)于贺军中国气象局气象探测中心)参加起草人:李昕娣广东省气象探测数据中心)郝智利山西省大气探测技术保障中心)陈 华西藏自治区大气探测技术与装备保障中心)黄清治黑龙江省气象数据中心)目 录引言………………………

Ⅱ)1范围……………………2引用文件………………3术语和计量单位………………………1术语…………………2计量单位……………4概述……………………5计量特性………………1高度示值误差………………………2高度回程误差………………………6校准条件………………1环境条件……………2计量标准及辅助设备………………7校准项目和校准方法…………………1校准前准备…………2高度示值误差校准…………………3高度回程误差校准…………………4数据处理……………8校准结果………………9复校时间间隔…………

1)1)1)1)1)1)1)1)2)2)2)2)3)3)3)3)4)4)5)附录A 高度与气压之间的函数关系…………………

6)附录B 工作介质高度差引起的附加误差修正方法…………………

8)附录C 校准原始记录参考格式………

9)附录D 高度表校准证书内页格式第2附录E 高度表校准证书内页格式第3页

…………………………

))附录F 高度表高度示值误差校准不确定度评定示

………………

)Ⅰ引言0国家计量校准规范编写规则1通用计量术语及定义2测量不确定度评定与表示》共同构成支撑校准规范的基础性系列规范。本规范为首次发布。Ⅱ数字式气压高度表校准规范范围本规范适用于测量高度在0m以下的新制造、使用中和修理后的数字式气压高度表的校准。引用文件本规范引用了下列文件:3气压高度表3数字式气压计凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本规范凡是不注日期的引用文件,其最新版本包括所有的修改单适用于本规范。术语和计量单位术语位势高度 t在地球重力场内,单位质量空气相对于海平面所具有的位能所表征的高度。计量单位数字式气压高度表高度单位为米)或千米。概述数字式气压高度表以下简称高度表采用了气压测高原理是以数字形式输出显示气压和高度的测量仪器。高度表由气压传感器、信号处理单元、输出显示)单元等组成。其工作原理为大气压力作用在气压传感器上,使其输出相应的电信号,由信号处理单元处理后显示与气压相对应的高度数值。计量特性高度示值误差高度表的高度示值误差不超过表1规定的最大允许误差值。1表1高度示值最大允许误差高度/m对应气压值a高度最大允许误差/m1级2级5级1级2级5级08860997058723660197475705986239050011370912624100252492004899730051759306594745注:表1中没有的高度点最大允许误差,A计算。以上指标不适用于合格性判别,仅供参考。高度回程误差回程误差不大于示值最大允许误差绝对值的二分之一。校准条件环境条件环境温度:准确度等级在1级及以上℃2级及以下℃。当选用绝压型气体活塞式压力计作为标准器校准1级设备时,环境温度为℃。相对湿度不大于5。计量标准及辅助设备标准器可供选择的标准器种类:气体活塞式压力计;数字式气压计;自动标准压力发生器;大气数据测试仪。校准所选标准器的最大允许误差绝对值一般不大于被校高度表最大允许误差绝对值的,当选用气体活塞式压力计作为标准器时,最大允许误差绝对值一般不大2于被校高度表最大允许误差绝对值的。辅助设备压力源、真空泵;其他设备:气压箱选配、秒表。校准项目和校准方法校准前准备高度表在校准条件下放置2h以上

,才能进行校准。高度表校准按照图1所示的方式连接,校准无气路接头设备需要配备气压箱。图1高度表校准气路连接方式校准前,应调整标准装置或被校高度表,尽量使两者的参考位置在同一水平面上。当两者的参考位置不在同一水平面上时,由参考位置高度差引起的附加误差应不大于高度表高度示值最大允许误差的十分之一,否则,应进行附加误差修正,修正方法见附录。校准前

准确度等级为5级及以上的高度表做2次升压

降压

试验,准确度等级为1级及以下的高度表做1次升压降压)试验,不得对其示值进行调整。校准前,应对测试系统进行密封性检查压力控制在高度表气压测量范围上限点时,测试系统泄漏率一般不大于;压力控制在a时,泄漏率一般不大于。校准点选取。 , , ,校准高度示值误差时 根据测量范围 推荐在表1内选取6个

所选取的校准点应较均匀分布,具体校准点可根据用户需求自行选择。高度示值误差校准将被校高度表调整至高度模式,

并调整高度表海平面气压为。

校准从最小校准点或最大校准点开始依次调整,依次逐点控压至各高度校准点,待系统压力稳定后,读取标准器示值和被校仪器的高度值,校准记录格式见附录。高度回程误差校准高度回程误差可以利用高度示值误差的校准数据进行计算。

取同一校准点上正、反3行程高度误差值之差的绝对值作为该点的高度回程误差。数据处理高度表在整个测量范围内有m个校准点

进行了一个循环试验按式

、式分别计算标准器、高度表各校准点示值平均值。2l=Hi+Hii,…m) )2l=+ii,…m) )式中: 2高度表第i个校准点示值平均值,;标准高度值第i个校准点示值平均值,;Hi标准器正行程第i个校准点示值对应的位势高度值,m;Hi标准器反行程第i个校准点示值对应的位势高度值,;i高度表正行程第i个校准点示值,m;i高度表反行程第i个校准点示值,。,当选用标准器显示为压力值时,根据附录A中的式)将压力值转化为高度值 根据式)将标准器压力修正值转换为高度修正值。,按式)计算高度表各校准点的示值误差。式中:

i=l-lih i,…m) )i高度表第i个校准点高度示值误差,;i标准器第i个校准点高度修正值,;标准器参考位置与被校高度表参考位置的高度差,。按式)计算高度表各校准点的回程误差。:Hi|-Hi--Hi| i,…m) )式中Hi高度表第i个校准点的回程误差,。校准结果校准结果应在校准证书或校准报告上描述。校准证书或报告应至少包括如下信息:标题,校准证书;实验室名称和地址;进行校准的地点如果与实验室的地址不同证书或报告的唯一性标识如编号每页及总页数的标识;送校单位的名称和地址;被校对象的描述和明确标识;进行校准的日期,若与校准结果的有效性及应用有关时,应说明被校对象的接收日期;4如果与校准结果的有效性或应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;对校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;校准环境的描述;校准结果及其测量不确定度的说明;对校准规范的偏离的说明;校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识,以及签发日期;校准结果仅是对被校对象有效的声明;未经实验室书面批准,不得部分复制证书或报告的声明。经校准的高度表,发给校准证书或校准报告校准证书内页格式第2页见附录校准证书内页格式第3页见附录加盖校准印章。复校时间间隔况使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的,因此,送校单位可根据实际使用情况自、况使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的,因此,送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。5附录A高度与气压之间的函数关系测量高度在0m以下的气压高度表,高度与大气压力函数关系见式-g0pp+LH-

R )式中:

0

0p在H处的大气压力;0在平均海平面处的标准大气压力,取;L对流层内大气温度的垂直梯度,取5;0平均海平面处大气的热力学温度,取5;H平均海平面以上或以下)某处的位势高度;H0平均海平面处的位势高度;0标准重力加速度,取52;R干空气比气体常数,取/。L由式)导出气压对应的位势高度可由式)LH p0

)=L0 位势高度与几何高度的关系式由式)表示。Z=H0-H

)式中:Z几何高度沿铅锤线离地球表面的距离;=g0地球有效半径,取。位势高度的单位为位势米,与几何高度的单位几何米)之间的换算关系由式)表示。=g式中:

1位势米

0几何米 )g测量位置重力加速度,2。在00m的范围内,在标准大气的状况下,对于本规范规定的高度表的准确度而言,位势高度H可视为几何高度Z。当大气压力等于a时,高度表示值为0m。按式)计算偏导数,又称灵敏系数。c==-p

0 )式中:

p

R0p灵敏系数,。6高度表的气压示值误差不超过表1规定的最大允许误差值。准确度等级1准确度等级125125最大允许误差005000根据式)计算高度表在高度H处的高度最大允许误差绝对值: ( )式中:

HV=pPV

6HV高度表的高度最大允许误差绝对值,;PV高度表气压最大允许误差绝对值,。根据式)计算标准器压力修正p对应的高度修正值: ( )式中:

Hpp

7H标准器的高度修正值,;p标准器的压力修正值。7附录B工作介质高度差引起的附加误差修正方法校准时,当标准器与被校高度表的参考位置不在同一水平面上时,由参考位置高度差引起的附加误差应不超过高度表高度示值最大允许误差的十分之一,否则,应对高度示值误差进行修正。高度表各校准点由高度差引起的示值误差修正值计算方法如下。标准器与被校高度表高度参考位置的关系如图1所示。图1标准器与被校高度表参考位置关系示意图当标准器的参考位置高于被校高度表的参考位置时h为正值;否则h为负值。高度差值按式)计算: ( )式中:

h12

1标准器参考位置与被校高度表参考位置的高度差,;1标准器参考位置高度值,;2被校高度表参考位置高度值,。8附录C校准原始记录参考格式证书编号:校准日期:送校单位类型仪器信息被测表仪表名称型号规格制造厂家仪器编号测量范围最大允许误差依据文件有效期密封性检查环境温度℃相对湿度校准核验正行程反行程回程误差()标准器示值()标准高度值()被测表示值()标准器示值()标准高度值()被测表示值()9附录D高度表校准证书内页格式第2页校准机构授权说明:校准环境条件及地点:环境温度℃地点环境相对湿度其他校准使用的计量基)标准装置名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差计量基)标准证书编号有效期至校准使用的标准器名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差计量基)标准证书编号有效期至0附录E高度表校准证书内页格式第3页校准结果序号标准高度值示值误差回程误差扩展不确定度)以下空白备注:注:下次校准请带此校准证书完整复印件。1附录F高度表高度示值误差校准不确定度评定示例评定依据

— 《 。本规范的测量不确定度评定依据是1

2

测量不确定度评定与表示测量方法

( ) , ,选取一支气压测量范围

0

a

准确度等级为1

分辨力a的气压高度表,该高度表高度分辨力为1。将高度表调整至高度模式,将高度表与气体活塞压力计标准装置用气路管进行连接,根据所选取的高度测试点,由标准装置发生压力,待压力稳定后,分别读取标准器和被校高度表示值,进行一个循环测试。根据附录A中的式)将标准压力值转化为高度值,从而计算出高度表各测试点的高度示值误差值。测量模型

( ,,…, ) ( )式中:

i=-ih

i12 m

1i高度表第i个校准点高度示值误差,;i高度表第i个校准点高度示值,;i标准器第i个校准点转换高度值,;i标准器第i个校准点高度修正值,;标准器参考位置与被校高度表参考位置的高度差,。测量不确定度来源对被校准高度表示值进行多次重复测量引入的不确定度。测量时标准器测量不准引入的不确定度。高度差测量误差引入的不确定度。 。被校准高度表分辨力引入的不确定度( ,标准器高度修正值引入的不确定度正。输入量的标准不确定度评定

采用活塞作为标准器

不需进行此项修被校准高度表示值误差重复性引入的标准不确定度C依据本规范要求,对被校高度表示值值进行正、反行程共计2次独立重复测量,并以2次示值误差平均值作为测量结果。测量时使用5级气体活塞压力计作为标准器,标准器在第i个校准点修正值i均为0。被测量值接近正态分布,单次测量结果的实验标准差采用极差法按式)计算:C式中:

iR

i,…m) )si)单次测量结果的实验标准差,;2R2次测量结果中的最大值与最小值之差,;C极差系数。,

( ) :测量结果的重复性引入的不确定度

即平均值的标准偏差按式

3计算n=式中:n=

1

i,…m) )1测量重复性引入的标准不确定度,;测量次数。各校准点标准器和高度表正

、反行程测量数据见表。表1各校准点标准器和高度表正、反行程测量数据正行程反行程压力标准值a转换高度值m示值m压力标准值a转换高度值m示值m503503009000213219615619按式)和式)计算各校准点重复性引入的标准不确定度见表。表2各校准点重复性引入标准不确定度计算结果压力标准值a转换高度值/m实验标准偏差/m重复测量引入的标准不确定度/m5000005621056103标准器引入的标准不确定度2气体活塞压力计标准装置,型号,压力控制范围,扩展不确定度为5i。因此,在各校准点上标准器引入的标准不确定度按式)计算:2式中:

i5 i

i,…m) )i标准器第i个校准点引入的标准不确定度;i—i个校准点标准压力值。 。各校准点标准器引入标准不确定度计算结果见表33表3各校准点标准器引入标准不确定度计算结果a标准压力值标准器引入