JJF(吉) 110-2022 径流泥沙自动监测仪校准规范

吉林省地方计量技术规范JJF（吉）110—2022径流泥沙自动监测仪校准规范CalibrationSpecificationofAutomaticRunoffSedimentMonitor2022-11-21发布 2023-01-01实施吉林省市场监督管理厅 发布JJF（吉）110-2022JJF（吉）110-2022JJF（吉）110-2022径流泥沙自动监测仪校准规范JJF（吉）110-2022CalibrationSpecificationofAutomaticRunoffSedimentMonitor 归 口单位： 吉林省市场监督管理厅主要起草单位： 吉林省计量科学研究院参加起草单位： 吉林省水土保持局本规范由吉林省计量科学研究院负责解释本规范主要起草人：（吉林省计量科学研究院）臧京（吉林省计量科学研究院）杨雪（吉林省计量科学研究院）（吉林省计量科学研究院）参加起草人：许晓鸿（吉林省水土保持局）孔伟刚（吉林省水土保持局）目 录引言 （II）1范围 （1）2引用文件 （1）3术语和计量单位 （1）4概述 （2）5计量特性 （2）6校准条件 （2）6.1环境条件 （3）6.2校准介质 （3）6.3测量标准及其他设备 （3）7校准项目和校准方法 （3）7.1校准项目 （3）7.2校准前准备 （3）7.3标称容积校准 （4）7.4标称容积重复性 （4）7.5含沙量示值误差 （5）7.6含沙量重复性 （6）8校准结果表达 （6）9复校时间间隔 （6）附录A土样密度的试验方法 （8）附录B校准记录的参考格式 （9）附录C校准证书内页参考格式 （10）附录D校准结果不确定度评定示例 （11）I引 言本规范按照JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规则》编制。JJF1071JJF1001《通用计量术语及定义》和JJF1059.1与表示》共同构成支撑本校准规范制定工作的基础性系列规范。本规范参考了JJG259GB/T20465GB/T50159《河流悬移质泥沙测验规范》和SL277《水土保持监测技术规范》的部分内容，并结合我省径流泥沙自动监测仪装置的生产、使用和校准情况进行制定。本规范为首次制定。II径流泥沙自动监测仪校准规范范围本规范适用于质量体积法测量原理的径流泥沙自动监测仪（包含便携式）的校准，其他原理的径流泥沙自动监测仪也可参考本规范执行。引用文件JJG259《标准金属量器》GB/T50159《河流悬移质泥沙测验规范》GB/T20465《水土保持术语》SL277 《水土保持监测技术规范》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径流泥沙自动监测仪AutomaticRunoffSedimentConcentrationMonitor径流泥沙自动监测仪是一种自动监测记录地表坡面径流小区降雨过程径流量和含沙量的设备或系统，以下简称监测仪。集流桶Collecting集流桶是径流泥沙自动监测仪收集径流的容器。NominalvolumeofCollecting监测仪在触发换向时集流桶的容积值，以下简称标称容积。Runoff某一产流时段通过某一过水断面的径流体积，径流量为标称容积的累计值。含沙量SedimentConcentration一般是单位体积的浑水中所含干沙的质量。计量单位质量：克、千克，符号g、kg。径流量：升、立方米，符号、。1含沙量：千克每立方米，符号kg/m3。概述径流泥沙自动监测仪包括径流泥沙测量装置、数据存储及传输装置、供电装置等（含太阳能，其基本功能是测量径流过程所产生的径流量、含沙量。主要由称重传感器、体积测1所示。在正常工作模式下，当接收到降雨信号后，将地表径流导入集流桶中，称重传感器采集重量值，液位传感器采集液位值并计算容积。当径流的体积达到集流桶标称容积时，测得数据后完成排水，然后进行下一桶径流测量，直至降雨结束。最后根据标称容积累积值获得本次测量径流量和含沙量。图1径流泥沙监测仪示意图1‑入水口；2‑集流桶；3‑液位传感器；4‑称重传感器计量特性标称容积的误差一般为±5%。1/3。含沙量示值的误差一般为±10%。1/3。注：以上数据仅供参考，不作为合格判据。校准条件环境条件26.1.1（5～45）℃。6.1.2无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动。校准介质土样与水的泥沙混合液体，土样需进行烘干处理，处理方法参考附录A。测量标准及其他设备1序号测量标准名称技术要求用途1电子天平测量范围常为（0.5~3000）g，准确度等级低于 级。测量土壤密度2电子秤测量范围常为（0~60）kg，准确度等级不于 。测量土壤质量3标准金属量器组（10~100）L、准确度等级不低于二等。测量标称容积4量筒500mL，量入式MPE：±5mL。测量土壤密度5温度计量程为（0~50）℃，分度值为0.1℃。标称容积温度2序号测量标准名称技术要求用途1筛网2~5）。土壤取样2烘干机5~20）℃,M：±1烘干土壤3秒表分辨率0.01s，MPE:±0.5s/d。测量滴流时间校准项目和校准方法校准项目3。表3校准项目一览表序号校准项目1标称容积校准2标称容积重复性3含沙量示值误差4含沙量重复性校准前准备编号。检查监测仪外表，不应有影响工作性能或使用安全的机械损伤；集流桶表面不得有凹3经烘干设备烘干后的土样按照附录A的试验方法进行土样密度测量，并记录密度值，也可采用其他方式获得其密度值。5min以上，各连接处及外表面应无渗漏现象。标称容积校准根据监测仪标称容积，选用与其容积值相应的标准金属量器进行标称容积校准。象。注水至标准金属量器标称容量刻线位置，测量并记录量器中的介质温度t，由式（1）计算得到标准容积值V。

VV20[1(t

(1)式中：V20——标准金属量器20℃时的容积值，L；——标准金属量器的体胀系数，℃-1；t——量器中的介质温度，℃。打开标准金属量器的放液阀门，将水排入到集流桶内，在滴流状态下等待2min关闭放液阀门。读取并记录集流桶的容积示值示。标称容积示值误差按公式（2）计算：EV示V100%V V

(2)7.3.1-7.3.63次校准。标称容积重复性标称容积的重复性按公式（3）计算：(E)

EVmaxEVmin

(3)Vr C式中：(EV)r——标称容积的重复性；4——标称容积示值误差最大值；——标称容积示值误差最小值；C——极差系数值见表4。表4C数值表n23456C1.131.692.062.332.53含沙量示值误差监测仪含沙量示值误差校准应包括以下校准点：(30%~80%)标称容积下的含沙量示值误差校准和标称容积下的含沙量示值误差校准，每个容积点下的含沙量校准点为被校监测仪测量范围的10%、50%和90%，见表5。表5含沙量示值误差校准点容积点含沙量校准点(30%~80%)标称容积10%W50%W90%W标称容积10%W50%W90%W注：W对应（30%~80%）标称容积的容积点，含沙量示值误差校准步骤如下：选用标称容量在集流桶标称容积30%~80%范围内的标准金属量器,注水至标准金属量器标称容量刻线位置,2min。公式（4）为标准含沙量值的计算公式，式中土样质量由电子秤或电子天平上称重获得。其值由所需制备的当前10%W含沙量校准点的含沙量值所决定，且通过公式（4）得到的实际标准含沙量值与设定含沙量校准点的偏差不超过±10%。m m土

(4)式中：m——土样质量，kg；土——土样密度，kg/m3；土水V——标准金属量器的标称容量，m3；水sW——标准含沙量，kg/m3。s55min，读取监测仪含沙量值并记录。10%50%W、90%W含沙量校准点附近。记录每次添加的土样质量m土（50%、m土（90%，并通过公式（4）计算实际标准含沙量值。7.5.4。7.5.2-7.5.67.5.2-7.5.73次测量。示值误差计算各校准点的示值误差按公式（5）计算：（E)

WijWsij100%

(5)Wij

WsijWj——径流泥沙自动监测仪在ij次测量的示值误差；W——在i校准点第j次测量的监测仪含沙量示值，kg/m3；W——测量i校准点时第j次制备的标准含沙量，kg/m3。含沙量重复性各校准点的重复性按公式（6）计算：(E)

(EW)imax(EW)imin

(6)Wir C式中：(EW)ir——径流泥沙自动监测仪在i校准点的重复性；)imax——在i校准点示值误差最大值；——在i校准点示值误差最小值；C——在i校准点示值误差最小值。极差系数值见表4。校准结果表达按本规范进行校准，出具校准证书，校准原始记录格式见附录B，校准证书内页格式见附录C；校准结果不确定度评定示例见附录D。复校时间间隔6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，复校时间间隔建议为1年。7附录A土样密度的试验方法将试验土样在105℃烘干箱中烘烤（4～6）小时，冷却后过筛网作为土样样品使用。试验方法：1500mL300mL，V水M水；2、取一定量土样样品放入量筒中，混合后的液体液位高度尽量接近并不超过量筒500mL10VM混；3M土：M土=M混-M水(A.1)V土：V土=V混-V水(A.2)4、计算得到土壤的密度𝞺土：𝞺土=M土/V土(A.3)53注：在对测量结果影响很小的情况下，也可采用土壤常用密度值：2.65g/cm3。8附录B校准记录的参考格式9附录C校准证书内页参考格式F.1校准证书内页格式

表F.1误差和重复性校准记录土样类型土样密度（/标称容积测量次数标准容积值V（L）集流桶的容积示值V示（L）EV（%）重复性（%）不确定度（%）123含沙量测量点测量量(kg/m3)标准值(kg/m3)相对误差（%）重复性（%）不确定度（%）123456以下空白。10附录D校准结果不确定度评定示例30L。洁净水主标准器：标准金属量器组：标称容量：30L准确度等级：二等主要配套设备：温度计:分度值：0.1℃校准结果对标称容积进行6次测量，示值误差见表D.1。表D.1重复性实验数据日期样品测量次序介质温度标称容积仪器示值误差平均误差重复性单位℃LL%%%2022.5.27集流桶123.230.0030.120.390.190.24223.230.0030.060.19323.230.0030.000.002022.6.4集流桶123.830.0030.060.190.300.24223.830.0030.050.15323.830.0030.170.5511测量模型数学公式考虑温度的影响，则有：式中： V——标称容积

V(t

（D.1）V20——标准金属量器20℃时的容积值，L；——标准金属量器的体胀系数，℃-1；t——量器中的介质温度，℃。——液位高度测量对标称容积的影响，L；方差和灵敏度系数2c2Vc2c2c2

（D.2）其中:c1

c 1 2 3 41(t20)≈1；cV

(t20)；2 20cV

；3 tc4

201；c1。5 V标准不确定度分量的确定标准量器0的不确定度u）标准量器的检测证书给出示值误差限是±0.025%，因此标准不确定度为：2510 30 2510 30 3) 4.3310L3标准量器体胀系数的不确定度u()1标准量器体胀系数50106℃-1，用界限6106℃-1，考虑其均匀分布，故：16106

6 13u(1) 3.4610)312标准量器的水温的不确定度u(t)水温的变化界限为0.1℃，考虑其分布为均匀分布则标准不确定度为：3u(t)3Vu(V)重复性引入的标准不确定度分量与含沙量测定仪显示值的分辨力引入的标准不确定度分量属于同一种效应导致的不确定度，应取二者的较大者。u1(V)对1号样品第一集流桶取不同时间，分别进行2次测量，示值误差和重复性见表2。1u(V)0.24%3072103(L)1u2(V)被校集流桶液位的读数误差限±0.1mm，该值对容积的影响量：2u(V)0.010.5252103(L)2取重复性引入的标准不确定度与显示值的分辨力引入的标准不确定度的较大者作为标准不确定度分量u(V)。由于u2(V)＜u1(V)，因此取重复性测量引入的标准不确定度分量作为被校准集流桶标称容积重复性引入的标准不确定度分量u(V)=u1(V)=7210-3(L)。标准不确定度一览表表D.2标准不确定度一览表标准不确定度分量不确定度来源标准不确定度cfi xiu(xi)/（L）u）由量器标称容量引入的标准不确定度4.3310-3L14.3310-3u()由量器膨胀系数引入的标准不确定度3.4610-6℃-1120（℃L）0.41510-3u(t)由介质温度引入的标准不确定度0.058℃1.510-3（℃-1L）0.08710-3u(V)测量重复性引入的标准不确定度7210-3L17210-3c合成标准不确定度2）c合成标准不确定度uc(V)为 c22Vc22c22c22）c 1 20 2 3 472.13103LU则集流桶标称容积30L，平均误差0.30%。取包含因子k=2,其扩展不确定度为U=kuc(Δ)=2×72.13×10-3L=0.144LUrel=U/V=0.144/30×100%=0.48%13径流泥沙自动监测仪的测量范围为（30~300）kg/m3,标称容积30L。根据本规范的校准方法以标称容积点下的30kg/m3校准点为例，对监测仪含沙量进行校准。测量标准表D.3标准器及配套设备序号测量标准名称测量范围技术要求1电子天平（0.5~3000）g准确度等级 级。2电子秤（0~15）kg准确度等级 。3标准金属量器组（10~100）L准确度等级2等。4量筒500mL量入式MPE：±5mL。5温度计（0~50）℃分度值为0.1℃。测量模型标准装置流量示值误差计算公式：WC——仪器显示值，kg/m3；m土——土的质量，kg；ρ土——土的密度，kg/m3；V——标称容积，m3。方差和灵敏度系数土V土

（D.3）2c2mc2V

c2W） （D.4）其中

m

c 1 土 2 水 3 水 ；m 2

土 4 C土（V水

土）c2V

土土 ；m 2水（V水

土）土 m2 m2c 土 土 ；3

m 2

Vm2土（V水

土）土土土

土水 土c4

1。14标准不确定度分量的确定m土u(m土)土的质量的称量过程中，严格按照秤的操作规范执行，其不确定度主要是由秤的最大允许误差引入的。秤的准确度等级为 级，测量范围（0～15）kg。秤的最大允许误差MPE：±5g，区间半宽为5g，假设服从均匀分布，由土的质量的称量引入的标准不确定度为um土

2.887103kg3Vu(V)3经过标称容积测量结果示值误差的不确定度评定，得到标称容积的示值误差引入的不确定度为u(V)=0.144×10-3m3。由土的密度的测量ρ土u(ρ土)经过对土的测量过程的分析，评定得到土的密度的标准不确定度分量u(ρ土)=24kg/m3。Wcu(Wc)重复性引入的标准不确定度分量与含沙量测定仪显示值的分辨力引入的标准不确定度分量属于同一种效应导致的不确定度，应取二者的较大者。u1(Wc)对制备的具有30kg/m3含沙量的标准土样进行6次测量，示值见表D.4。表D.4:重复性实验数据测量点/kg/m31234563030.831.632.031.431.230.8由于测量次数小于10次，因此采用极差法计算重复性。n=6，查表得到C=2.53，依据s(xx x /CR/C。由于实际测量结果以单次测量作为测量结果，所以，重复性测量引入的标准不确定度为单次测量的