JJF 2311-2025 称重式降水传感器校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范JJF2311—2025称重式降水传感器校准规范CalibrationSpecificationforWeighingPrecipitationSensors2025-09-08发布2026-03-08实施国家市场监督管理总局发布JJF2311—2025称重式降水传感器校准规范CalibrationSpecificationforWeighingPrecipitationSensors→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→JJF2311—2025→→→→→→→→→→→→→归口单位:全国气象专用计量器具计量技术委员会主要起草单位:宁夏回族自治区大气探测技术保障中心山东省气象局大气探测技术保障中心参加起草单位:内蒙古自治区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负责解释JJF2311—2025本规范主要起草人:张红英(宁夏回族自治区大气探测技术保障中心)杨茂水(山东省气象局大气探测技术保障中心)王锡芳(山东省气象局大气探测技术保障中心)参加起草人:黄玉学(宁夏回族自治区大气探测技术保障中心)宫军(宁夏回族自治区大气探测技术保障中心)韩广鲁(山东省气象局大气探测技术保障中心)郑树芳(内蒙古自治区气象数据中心)JJF2311—2025Ⅰ引言 1范围 (1)2引用文件 (1)3术语和计量单位 (1)3.1术语 (1)3.2计量单位 (1)4概述 (1)5计量特性 (2)6校准条件 (2)6.1环境条件 (2)6.2测量标准及其他设备 (2)7校准项目和校准方法 (2)7.1校准项目 (2)7.2校准方法 (3)7.3数据处理 (4)8校准结果表达 (5)9复校时间间隔 (6)附录A传感器校准记录格式 (7)附录B传感器校准证书内页格式 (9)附录C质量示值误差不确定度评定示例 (11)附录D降水量示值误差不确定度评定示例 (13)JJF2311—2025ⅡJJF1071—2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001《通用计量术语及定义》、JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》共同构成本规范制定工作的基础性系列规范。本规范为首次发布。JJF2311—20251称重式降水传感器校准规范1范围本规范适用于以数字量输出的称重式降水传感器的校准。以数字量输出的称重式降水测量系统的校准也可参照使用。2引用文件本规范引用了以下文件:JJG30—2012通用卡尺检定规程JJG99—2022砝码检定规程JJF1847—2020电子天平校准规范GB/T35228—2017地面气象观测规范降水量QX/T320—2016称重式降水测量仪凡是注明日期的引用文件,仅注明日期的版本适用于本规范;凡不注明日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3术语和计量单位3.1术语3.1.1承水口bearingnozzle降水测量仪器收集降水的器口。[来源:QX/T320—2016,3.1]3.1.2降水量precipitationamount某一时段内的未经蒸发、渗透、流失的降水,在水平面上积累的深度。注:记录取1位小数,以毫米(mm)为单位。[来源:GB/T35228—2017,3.1]3.1.3降水称重单元precipitationweighingunit将降水质量转换为电信号的装置。注:由载荷元件和信号变换电路组成。[来源:QX/T320—2016,3.3]3.2计量单位使用的计量单位:毫米(mm),克(g)。4概述以数字量输出的称重式降水传感器(以下简称传感器)主要用于测量降水量,一般由承水口、外壳、集水筒(内筒)、降水称重单元、数据处理单元、底座及防风圈等部件组成。传感器通过降水称重单元测量集水筒和筒内所收集降水的总质量,经数据处理JJF2311—20252水量。5计量特性计量特性见表1。表1传感器计量特性序号计量特性技术指标1承水口径制造公差:(0~+0.6)mm2质量示值误差最大允许误差:±4%3降水量示值误差最大允许误差:±4%4质量重复性—5降水量重复性—注:1技术指标不用于合格性判定,仅供参考。2质量重复性和降水量重复性用多次测量结果的标准偏差表示。6校准条件6.1环境条件环境温度:(15~35)℃。环境相对湿度:小于80%。无对校准结果造成影响的有害振动。6.2测量标准及其他设备校准使用的测量标准和配套设备见表2。表2校准使用的测量标准和配套设备序号仪器名称主要技术指标用途1砝码组M3等级及以上主标准器2游标卡尺测量范围:(0~300)mm;分辨力:0.05mm;MPE:±0.08mm用于测量传感器承水口径7校准项目和校准方法7.1校准项目校准项目见表3。JJF2311—20253表3校准项目序号校准项目校准方法条款1承水口径7.2.22质量示值误差7.2.43降水量示值误差7.2.54质量重复性7.2.65降水量重复性校准方法7.2.1校准前准备清空并清洁集水筒,避免水或油脂污染砝码。调整仪器水平。7.2.2承水口径用游标卡尺在互成120°角的三个方向上测量承水口的内径并记录。记录格式见附录A。7.2.3降水量值对应的砝码质量计算方法按式(1)计算校准时应加载的砝码质量MR。MR=π×R×ρw×r2(1)式中:MR—与降水量R对应的砝码质量,g;π—圆周率,取3.14;R—需要加载的降水量值,mm;ρw—水的密度,取0.001g/mm3;r—被校传感器承水口标称半径,mm。7.2.4质量示值误差质量示值误差校准点选择表4为推荐选择的校准点,也可按用户要求选择其他校准点。表4校准点的选择校准点i加载的降水量/mm累计加载的砝码总质量/g第i校准点需加载的砝码质量Mi/g1000210M10M103303M102M1045M10JJF2311—20254表4(续)校准点i加载的降水量/mm累计加载的砝码总质量/g第i校准点需加载的砝码质量Mi/g62M107a-10Ma-M108aMaM10注:1a为传感器标称量程的上限降水量,单位mm。2M10、Ma分别为与10mm和降水量a对应的砝码质量,单位g。质量示值误差的校准接通传感器电源,预热5min,初始化传感器。从零载荷开始,依次加载标准砝码mi,直到最大载荷,中途不卸载砝码。每次加载后应等待输出值稳定后读取并记录传感器在各校准点的质量示值,记录格式见附录A。读取最大载荷示值后,卸载全部载荷,初始化传感器,重复上述测量过程,总计测量不少于3次。校准过程中应注意避免气流对测量结果的影响。7.2.5降水量示值误差降水量示值误差校准点的选择在零载荷、半载及接近满载的状态下测量10mm降水量的示值。降水量示值误差的校准在零载荷的状态下,重新接通传感器电源,待稳定后加载M10质量的砝码,待传感器示值稳定后记录降水量值。在半载的状态下,重新接通传感器电源,待稳定后加载M10质量的砝码,待传感器示值稳定后记录降水量值。在接近满载的状态下,重新接通传感器电源,待稳定后加载M10质量的砝码,待传感器示值稳定后记录降水量值。上述测量过程分别重复至少3次。7.2.6重复性一般选择在半载状态下进行质量重复性和降水量重复性的校准。在半载状态下加载M10质量的砝码,记录质量示值和降水量示值,记录格式见附录A。重复性校准应测量不少于6次,如用户有特殊要求,亦可选择其他校准点。7.3数据处理7.3.1质量示值误差JJF2311—20255对于每一个校准点,示值误差Ei计算方法见式(2)。(2)式中:Ei—施加第i个载荷时的载荷量示值误差,g;Iij—施加第i个载荷第j次测量时的载荷量显示值,g;I0j—第j次测量初始质量显示值,g;Mi—施加第i个载荷的标称质量,g。7.3.2降水量示值误差用式(3)计算降水量示值误差。ΔR=RC-R(3)式中:ΔR—降水量示值误差,mm;—降水量测量值的平均值,mm;R—标准砝码对应的降水量值,mm。注:只有降水量输出的传感器,仅计算降水量示值误差。7.3.3重复性采用极差法计算标准偏差s,用式(4)。s=(xmax-xmin)/dn(4)式中:xmax—质量示值或降水量示值最大值,g或mm;xmin—质量示值或降水量示值最小值,g或mm;dn—n=6,取2.53。8校准结果表达8.1校准完毕出具校准证书,校准证书格式见附录B。8.2校准证书内容至少应包括以下信息:a)标题:“校准证书”;b)实验室名称和地址;c)校准的地点(如果与实验室的地址不同);d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;e)客户的名称和地址;f)被校传感器的描述和明确标识;g)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;h)本次校准所用试验载荷的溯源性及有效性说明;i)校准环境的描述;j)校准结果及其测量不确定度的说明;JJF2311—20256k)校准证书签发人的签名或等效标识;l)校准结果仅对被校对象有效的声明。9复校时间间隔客户应根据校准结果、使用频次、使用条件等情况自行决定复校时间间隔。建议的复校时间间隔一般不超过1年。JJF2311—20257附录A传感器校准记录格式送校单位名称送校单位地址器具编号出厂编号型号生产厂家原始记录号校准证书号校准地点校准依据量程名称测量范围/准确度等级检定证书编号有效期至砝码组游标卡尺承水口内径/mm校准环境温度℃相对湿度%质量示值误差单位:g标准值Mi被测值123实际平均值示值误差EiU(k=2)初始值I01示值Ii1实际值Ii1-I01初始值I02示值Ii2实际值Ii2-I02初始值I03示值Ii3实际值Ii3-I03JJF2311—20258降水量示值误差单位:mm负载状态标准值R示值示值平均值RC示值误差ΔRU(k=2)R1R2R3重复性序号123456标准偏差s质量/g降水量/mm校准员:核验员:校准日期:年月日JJF2311—20259附录B传感器校准证书内页格式B.1校准证书第2页证书编号:××××××-××××校准机构说明校准所依据/参照的技术文件(代号、名称)校准环境条件及地点:温度:℃地点:相对湿度:%其他:校准使用的计量基(标)准装置(含标准物质)/主要仪器名称测量范围不确定度/准确度等级证书编号有效期至第2页共×页JJF2311—202510B.2校准证书结果页1.标称承水口径:mm。2.校准结果:质量示值误差单位:g校准点质量示值示值误差U(k=2)降水量示值误差单位:mm校准点降水量示值示值误差U(k=2)重复性:质量/g降水量/mm3.备注:(1)未经校准机关书面授权同意,部分复制本证书无效。(2)本证书封面未加盖“校准机关校准专用章”无效。JJF2311—202511附录C质量示值误差不确定度评定示例C.1概述C.1.1校准依据JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》。C.1.2校准方法采用M3等级及以上砝码作为标准,按选定的校准点,对传感器进行质量示值误差校准。在各校准点上,用被校传感器3次质量示值平均值减去标准质量值作为质量示值误差测量结果。C.2测量模型测量模型见式(C.1)。(C.1)式中:Ei—施加第i个载荷时的载荷量示值误差,g;Iij—施加第i个载荷第j次测量时的载荷量显示值,g;I0j—第j次测量初始质量显示值,g;Mi—施加第i个载荷的标称质量,g。C.3测量不确定度来源主要是由重复性引入的标准不确定度u(Ii)和标准砝码不稳定性引入的标准不确定度u(Mi)。偏载误差引入的不确定度包含在重复性引入的不确定度中,不重复计算。合成标准不确定度用式(C.2)计算。u2(Ei)=u2(Ii)+u2(Mi)(C.2)C.4各输入量的不确定度分量C.4.1重复性引入的标准不确定度u(I)对被校准传感器重复6次校准,用极差法计算单次测量的质量示值误差的实验标准偏差s(I),校准采用3次平均值作为测量结果,计算各校准点重复性引入的标准不确定表C.1测量数据表C.1测量数据单位:g加载砝码标称值被测传感器示值123456314319.4319.6319.6319.5319.5319.6示值误差重复性引入的标准不确定度见表C.2。JJF2311—202512表C.2示值误差重复性引入的标准不确定度单位:g加载砝码标称值示值误差dn重复性s(I)重复性引入的标准不确定度u(I)12345632.530.07900.0456C.4.2标准砝码引入的标准不确定度u(M)不确定度u(M):在校准中,使用的标准砝码最大允许误差绝对值为不确定度u(M):u(M)=5mg/3≈2.9mgC.5标准不确定度汇总各输入量标准不确定度汇总表见表C.3。表C.3输入量标准不确定度汇总表单位:g输入量估计值标准不确定度概率分布灵敏系数不确定度分量u(M)3140.0029均匀-10.0029u(I)313.950.0456正态10.0456C.6合成标准不确定度合成标准不确定度:C.7扩展不确定度uc(E)=0.05gU(k=2)取k=2,则扩展不确定度=(差)展,U(k=2)314guc(E)0.05g0.1gJJF2311—202513附录D降水量示值误差不确定度评定示例D.1概述D.1.1校准依据JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》。D.1.2校准用标准器和配套设备主要技术指标见表D.1。表D.1测量标准器和配套设备序号仪器名称主要技术指标1砝码组M3等级及以上2游标卡尺测量范围:(0~300)mm;分辨力:0.05mm;MPE:±0.08mmD.1.3校准方法采用M3等级及以上砝码作为标准,用按选定的校准点,对传感器进行降水量示值误差校准。在各校准点上,用被校传感器3次降水量示值平均值减去标准雨量值作为降水量示值误差测量结果。D.2测量模型降水量示值误差的测量模型如下:(D.1)式中:ΔR—降水量示值误差,mm;RC—降水量测量值的平均值,mm;R—标准砝码对应的降水量值,mm。由于式(D.1)中的变量都是通过独立的方法观测或者计算得到的,因此所有变量之间是相互独立的,没有相关性。D.3测量不确定度来源主要有传感器测量重复性引入的标准不确定度u(RC)、标准砝码引入的标准不确定度u(M)、ρw受温度影响引入的标准不确定度、传感器承水口制造误差引入的标准不确定度u(r)、分辨力引入的标准不确定度u(τ)。根据规范要求,在(15~35)℃环境下校准,ρw变化范围为(0.000999126~0.000994230)g/mm3,对重复性影响不大,可忽略。根据公式JJF2311—202514(D.2)D.4各输入量的不确定度分量D.4.1降水量示值误差重复性引入的标准不确定度对被校准传感器降水量重复进行6次校准,应用式(D.1)分别计算降水量误差值,用极差法计算单次测量误差值的实验标准偏差s(RC),校准