JJF（黔）52-2021《矿用风速传感器校准规范》

贵贵州州省省地地方方计计量量技技术术规规范范

JJF（黔）52-2021

矿用风速传感器校准规范

Calibr矿atio用nS风peci速fica传tion感fo器rMi校neW准ind规Spe范edSensor

CalibrationSpecificationforMineWindSpeedSensorofMine

2021-11-XX发布2022-02-XX实施

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

贵州省市场监督管理局发布

贵州省市场监督管理局发布

JJF（黔）52-2021

矿用风速传感器校准规范

1范围

本规范适用于矿用风速传感器（以下简称传感器）的校准。

2引用文件

本规范引用了下列文件：

JJG（煤炭）01-1996矿用风速表

MT/T448-2008矿用风速传感器

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。

3概述

传感器是利用卡曼涡街原理或压差式原理进行风速测量的仪表，常用于矿井巷道中风

速的测量。

传感器通常由电源电路、微差元件、遥控电路、A/D转换电路、智能信号处理、显示

电路、信号输出电路等构成。传感器通过差压元件取得压力信号后，经智能信号处理后，

由数码管直接显示风速值，同时通过信号线输出相对应的信号。传感器原理见图1。

图1传感器原理图

1

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4计量特性

4.1示值误差

传感器示值误差应符合表1的规定。

表1示值误差

测量原理测量范围/（m/s）示值误差/（m/s）

0.4～15±0.3

卡曼涡街原理

0.5～20±0.4

0.4～15±0.2

压差原理

0.5～20±0.3

4.2信号传输误差

传感器模拟信号传输误差不超过示值的最大允许误差；数字信号传输误差不做要求。

注：以上技术指标不用于合格性判定，仅供参考。

5校准条件

5.1环境条件

5.1.1标准风洞工作的环境温度：（20±5）℃；测试室的环境温度：（20±5）℃。

5.1.2相对湿度：(45～75)%。

5.1.3大气压力：（86～106）kPa。

5.2校准使用的设备

校准使用的主要设备及其它配套设备见表2。

表2校准使用的主要设备及其它配套设备

序号设备名称技术要求

风洞风速范围：测量下限不大于0.2m/s，测量上限不小于25m/s；

1标准风洞风洞工作段气流均匀性不大于1.5%；风洞工作段气流稳定性不大于

0.5%；风洞工作段直径不小于300mm。

2皮托管皮托管系数为0.998～1.004，偏差不大于0.5%。

3微差压计测量范围：（0～625）Pa，准确度等级：不低于0.1级。

4频率计测量范围：（0～3000）Hz，准确度等级：不低于0.1级。

5直流稳压电源输出电压：DC（0～30）V；输出电流：DC（0～2）A。

6温度计测量范围：(0～50)℃；分度值：不大于0.2℃。

7大气压计最大允许误差MPE：±40Pa。

82km仿真电路直流电阻：12.8Ω/km；分布电容：0.06µF/km；分布电感：0.8mH/km。

9直流电流表测量范围:DC(0～20)mA；准确度等级:不低于0.5级。

2

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6校准项目和校准方法

6.1校准项目

示值误差、信号传输误差。

6.2校准方法

6.2.1校准前准备

6.2.1.1外观及通电检查

传感器不应有影响其正常工作的外观损伤。通电后传感器的数据显示清晰、完整。

6.2.1.2标志与标识检查

传感器的名称、型号、制造厂、防爆标志及编号、煤矿安全标志及编号等应齐全、清

楚。

6.2.2示值误差

6.2.2.1对仪器进行不少于15min预热。校准之前，在无风的环境下调整零点。

6.2.2.2正确连接微差压计与皮托管的接头,调整微差压计的零位。将传感器的转换部分

固定在标准风洞工作段中部,并使其风流通道轴线与风洞轴线平行，其平行度不大于5度,

皮托管安装在距标准风洞内壁大于1/8工作段直径的风速均匀区,应保证在每台传感器校

准期间,环境温度波动不大于±1℃,风速传感器安装示意如图2所示。

图2风速传感器安装示意图

1-风速传感器；2-皮托管；3-标准风洞工作段。

6.2.2.3测量实验室内大气压力、温度参数,并按式(1)计算空气密度ρ值

-3

ρ=3.483×10P0/(273.15+t)(1)

式中：

3

ρ——空气密度，kg/m；

P0——大气压力，Pa；

3

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t——环境温度，℃。

6.2.2.4按表3选择校准点，风洞风速应由低向高逐渐增高,待稳定到校准点规定的风速

后,读取微压计数值、传感器显示值以及输出信号值,重复测量三次，取其算术平均值作为

测量结果。

表3校准点

测量范围校准点

(0.3~15)m/s0.43691215

(0.5~20)m/s0.548121620

6.2.2.5标准风速按式(2)进行计算，风速示值误差按式(3)进行计算。

2p

v(2)

s

式中：

vs——标准风速,m/s；

3

——空气密度,kg/m；

——微差压计读数,Pa；

——皮托管系数。

vvivs(3)

式中：

v——风速示值误差，m/s；

vs——标准风速,m/s；

vi——被检传感器在某测量点的平均值，m/s。

6.2.3信号传输误差

用直流稳压电源按传感器说明书规定的电压为其供电，在传感器信号输出端接2km

仿真电路，在仿真电路末端接上对应的信号测试设备，然后由测量下限到满量程读取各校

准点的直流电流表或频率计示值，待读数稳定后，记录传感器的示值。同时测量并读取对

应风速输出信号值，每点重复测量三次，计算出各点的示值平均值和输出信号平均值，按

4

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式（4）将输出信号平均值换算成风速值，按式（5）计算传感器的信号传输误差。

GG

m0（4）

Gi(AiA0)

AmA0

式中：

——

Gi传感器各校准点输出信号对应的风速值，m/s；

——

Ai传感器各校准点输出信号示值平均值，mA、Hz；

——

Am传感器测量上限对应的信号标称值，mA、Hz；

——

A0传感器测量下限对应的信号标称值，mA、Hz；

——

Gm传感器测量上限标称值，m/s；

——

G0传感器测量下限标称值，m/s。

xGixi（5）

式中：

x——传感器各校准点的信号传输误差，m/s；

——

Gi传感器各校准点输出信号平均值对应的风速值，m/s；

——

xi传感器各点示值的平均值，m/s。

7校准结果表达

7.1校准记录

校准记录格式参见附录A。

7.2校准结果的处理

校准证书内页格式参见附录B，校准证书应至少包括以下信息：

a)标题，如“校准证书”；

b)实验室名称和地址；

c)进行校准的地点（如果与实验室的地址不同）；

d)证书或报告的唯一性标识（如证书编号），每页及总页数的标识；

e)客户的名称和地址；

5

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f)被校对象的描述和明确标识（如型号、产品编号等）；

g)进行校准的日期或校准证书的生效日期；

h)校准所依据的技术规范的标识，包括名称和代号；

i)校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；

j)校准环境的描述；

k)校准结果及测量不确定度的说明；

l)校准员及核验员的签名；

m)校准证书批准人的签名；

n)校准结果仅对被校对象有效的声明；

o)未经实验室书面批准，不得部分复制证书或报告的声明。

8复校时间间隔

由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、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。建议复校时间间隔不

超过6个月。

6

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附录A

校准原始记录格式

共2页第1页

委托单位

仪器名称测量范围

生产厂家

型号出厂编号

校准环境温度：℃相对湿度：％大气压：kPa

校准依据

校准不确定度/准确度等

测量范围证书编号有效期至

所使用标准级/最大允许误差

校准结果

1、示值误差

标准风速值风速传感器示值

校准点示值误差

123平均值123平均值

2、信号传输误差

标准风速值风速传感器示值及输出信号值输出信号值传感器信

校准点转换成风速号传输误

123平均值─123平均值值差

显示值─

输出信号值

显示值─

输出信号值

显示值─

输出信号值

7

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校准原始记录格式（续）

共2页第2页

输出信号值

标准风速值风速传感器示值及输出信号值传感器信号

校准点转换成风速

传输误差

值

123平均值─123平均值

显示值─

输出信号值

显示值─

输出信号值

显示值─

输出信号值

示值误差测量结果不确定度：U=（k=）

校准员:核验员:校准日期:年月日

8

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附录B

校准证书内页格式

校准结果

序号校准点（m/s）示值误差（m/s）传感器信号传输误差（m/s）

1

2

3

4

5

6

示值误差测量结果不确定度：U=（k=）

注：1、本证书校准结果仅对该计量器具有效；

2、本证书封面未加盖校准专用章无效；

3、未经本校准实验室书面授权，不得部分复制本证书。

9

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附录C

矿用风速传感器示值误差的不确定度评定示例

C.1概述

C.1.1测量标准：JJF(黔)52-2021矿用风速传感器。

C.1.2测量环境条件：矿用风洞工作的环境温度为（5～35）℃；测试室的环境温度为（20

±5）℃；校准一台矿用风速传感器环境温度变化不应超过1℃。

C.1.3测量标准：标准风洞、皮托管、微差压计。

C.1.4被测对象：矿用风速传感器，测量范围为（0.4～15）m/s，最大允许误差0.4m/s。

C.1.5测量方法：将矿用风速传感器垂直于气流轴向放置在风洞中，启动风机，采用递

增法调节风速。检测每一个风速点时，待风速稳定后，同时测取实际风速值和被检矿用风

速传感器示值。实际风速值是通过读取温度、大气压力和动压值，根据式（C.1）、式（C.2）

计算出实际风速值：

12p

vs

N（C.1）

3

3.48310p0T（C.2）

式中：

vs——实际风速值，m/s；

N——第二工作段与第一工作段的平均风速比；

p——实际动压值，Pa；

——空气密度，kg/m3；

——皮托管校准系数；

p0——大气压力，Pa；

T——环境温度，K。

C.2测量模型

C.2.1模型建立

测量模型建立可用式（C.3）表示。

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vvzvs（C.3）

式中：

v——风速示值误差，m/s；

vs——实际风速值，m/s；

vz——被测风速表显示值，m/s。

C.2.2灵敏度系数

v

输入量vs的灵敏系数：c1==1。

vz

v

输入量vz的灵敏系数：c2==-1。

vs

C.2.3标准不确定度主要来源

标准不确定度主要来源，包括测量重复性引入的不确定度、分辨力引入的不确定度、

高精度微差压传感器引入的不确定度、皮托管引入的不确定度、温度传感器引入的不确定

度、大气压力表引入的不确定度等。

C.3标准不确定度分量的评定

C.3.1输入量vz的标准不确定度u(vz)的评定

C.3.1.1传感器的测量重复性引入的标准不确定度分量u(vz1)

采用A类方法进行评定。校准点为15m/s，在重复性条件下测量，重复性试验结果

见表C.1。

表C.1重复性试验结果

测量序号12345

示值/（m/s）15.115.215.215.115.2

测量序号678910

示值/（m/s）15.015.115.015.215.1

n

2

(xix)

示值误差单次测得值的实验标准偏差si1=0.078m/s（测量次数n=10），

n1

11

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在实际测量过程中，测量结果用三次测量的平均值表示，则其平均值的实验室标准不确定

度：

s

u(v)==0.045m/s

z13

C.3.1.2传感器的分辨力引入的标准不确定度u(vz2)

采用B类方法进行评定。由传感器说明书可知，仪器分辨力为0.1m/s，即区间半宽

度为0.05m/s，假设为均匀分布，即k=3，则：

0.05

u(v)==0.029m/s

z23

注：一般在重复性引入的标准不确定度分量和分辨力引入的标准不确定度分量两个中取其中一个

较大者作为输入量vz的标准不确定度。

所以输入量vz的标准不确定度为：

u(vz)=0.045m/s

C.3.2输入量vs的标准不确定度u(vs)的评定

C.3.2.1高精度微差压传感器引入的不确定度u(p)

标准装置测量动压值采用的是高精度微差压传感器，经上级检定部门检定，符合0.05

级，最大允许误差±0.05%FS量程值625Pa，区间半宽度为0.05%FS，属于均匀分布k=3，

则高精度微差压传感器引入的不确定度：

625

u(p)=0.05%×=0.18Pa

3

C.3.2.2皮托管引入的不确定度u()

标准装置使用的皮托管经上级检定部门检定，给出的皮托管校准系数为1，扩展不确

定度U=0.02m/s，k=2，则皮托管引入的不确定度：

u()=0.010m/s

C.3.2.3温度传感器引入的不确定度u(T)

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标准装置测量温度使用的是温度传感器，经上级检定部门检定，给出的U=0.3℃，

k=2，则温度传感器引入的不确定度：

U

u(T)==0.15℃

k

C.3.2.4大气压力表引入的不确定度u(p0)

测量大气压力采用的是大气压力表，经上级检定部门校准，给出的测量结果不确定度

U=0.05%FS，k=2，最大测量值为1100hPa，则：

0.05%

u(p)=×1100hPa=27.5Pa

02

C.3.2.5输入量vs的不确定度u(vs)的计算

输入量vs的各影响量互不相关，根据装置的第二工作段与第一工作段的平均风速比

12p

为2。由v，3.483103pT，则：

sN0

12103pT

vs

23.483p0

3

引用系数K=1210=11.98，则：

23.483

pT

vsK

p0

测量点为15m/s，温度20℃、大气压力926hPa，则：

v1T-1

s=K=0.014m/s·Pa；

p2pp0

v

s=1；

v1p-1

s=K=0.026m/s·℃；

T2p0T

v1pT-5-1

s==－7.4×10m/s·Pa。

3

p02p0

输入量vs的不确定度评定按式（C.4）进行计算。

13

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vs2vs2vs