JJF(蒙) 154-2026 超声时差法明渠流量装置在线校准规范 (复件)

内蒙古自治区地方计量技术规范JJF(蒙)154—20262026-05-01发布内蒙古自治区市场监督管理局发布超声时差法明渠流量装置在线校准规范参加起草单位：内蒙古河套灌区水利发展中心李进峰(内蒙古自治区计量测试研究院)田碧海(内蒙古自治区市场监督管理局)桑斯尔(内蒙古自治区计量测试研究院)王来平(内蒙古河套灌区水利发展中心)何军(内蒙古河套灌区水利发展中心)李新(巴彦淖尔市产品质量计量检测中心)李占强(内蒙古河套灌区水利发展中心)胡楠(内蒙古自治区计量测试研究院)JJF(蒙)154—2026 2引用文件 3术语和计量单位 3.1术语术语需备注出处 3.2计量单位 4概述 4.1构成 4.2工作原理 5计量特性 5.1流量示值误差 5.2重复性 5.3液位特性 6校准条件 6.1环境条件 7校准项目与校准方法 7.1校准项目 7.2校准方法 8数据处理 8.1液位计示值校准 8.2流量示值误差计算 8.3重复性计算 8.4在线修正系数计算 9测流数据质量控制 9.1测流数据质量控制报告 9.2测流数据质量控制 9.3装置核查 JJF(蒙)154-2026Ⅱ 9.6边坡形变 9.7水位分段均值之差 9.8周期校准 10校准结果的表达 11复校时间间隔 附录B 附录E Ⅲ1本规范适用于行近渠槽水面宽为(0.2～10.0)m,明渠流量装置(以下简称流量计)2引用文件JJF2216电磁流量计在线校准规范JJG711明渠堰槽流量计GB50179河流流量测验规范JJG971液位计JJG711明渠堰槽流量计(试行)SL537水工建筑物与堰槽测流规范其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3.1.1灌溉渠道系统位于测流建筑物上游，水流具备稳定流态，保流量：立方米每小时或立方米每秒，符号：m³/h或m³/s;温度：摄氏度，符号：℃;1声道2声道3声道4声道图1流量计结构示意图1—信号处理单元；2—液位计；3—箱体；4一超声换能器图2矩形测箱结示意图35计量特性5.1流量示值误差根据不同的测流设备，流量最大允许误差见表1。序号明渠堰槽流量计类型最大允许误差123注：以上指标不做合格判定依据，仅供校准及测量不确定度流量示值误差的重复性应不大于流量最大允a)示值的最大允许误差为士a%FSb)示值的最大允许误差为士N6校准条件环境温度：(-5~40)℃。介质温度：(1~40)℃。行近渠槽直线长度超过渠宽10倍以上，水流无明显旋涡和湍流现象。在线校准时采用的测量标准及其他设备见表2。4序号设备名称备注1流速(流量)在适用的测流渠道中进行流速、流量测量，准流速、流量的测量标准装置组成，能实现多点、多垂线流速测量。具体形式、结构参考附录A、B2最大允许误差±用于测量水深于时差法超声流量校准装置中3需的几何参数范围相适应，测距扩展不确定槽等几何参数的测量；用于水深的复核/4量程涵盖(-10~40)℃范围，测温扩展不确定度小于1℃/7.2.1外观及功能检查a)行近渠槽的长度应满足相应明渠堰槽流量计的技术要求，明渠堰槽流量计前水流应平b)明渠堰槽流量计堰体(或槽体)表面完好无损，四周应光滑无附着物，槽体底部应无c)液位计测量位置正确且安装牢固可靠，液位计显示正常，封印完好。5在明渠堰槽流量计附近选择规则渠段作为装置的安装位置。利量渠道宽度、深度等几何参数并输入装置的超声测流主机中。几3处不同位置分别进行测量，取平均值作为相应几何参数的最终取值。利用超声测流主机计算得到装置中超声换能器的纵向间距则渠段的边壁上。连接主机，运行装置配套软件，检在待校明渠堰槽流量计拟测流量范围内宜选择1~3个流量点进行校准，且宜包含常遇流量范围内的流量值。在实际操作时，也可根据客户需求增减每个流量点应重复测量6次。调节流量至校准流量点，使其不超过设定流量的±10%,且不超出明渠堰槽流量计的流量范围，运行稳定后开始校准。当现场不具备流量调节条件明渠堰槽流量计的瞬时流量读数可采用逐数读取法或间歇读数法，读数时长不少于采用间歇读数法时，应采用等时间间隔读数的方式且在一次校准过于30次，取其算术平均值作为该次校准的流量测得值q;。同步地，记录装置在相应时段内的流量过程，采集频率不低于明渠堰槽流量计的流量显示频率，取相应5min内的算术平均值作为该次校准的流量标准值qs;。液位计检查时，首先将流量调至任一待校流量点，待液20次液位示值均值之差的绝对值小于3mm时，记录液位计至少连续50次液位示值且记录时长不短于5min,并计算液位示值均值hi,同时利用钢卷尺、钢直尺等测得液位计处同样时长内的液位示值序列，采样次数不少于10次，并计算液位均值hsi,然后计算当前流量点液位计的相对示值误差Ei,计算公式为(1):6JJF(蒙)154-2026h——第i次测量时液位计的液位示值均值，m;连续重复测量3次，取3次液位相对示值误差的算术平均值作为该流量点的液位平均相对示值误差。当液位平均相对示值误差超过±1%时，宜对液位示值进行修正后再进行后当待校流量点不少于3个，且可覆盖超过50%的流量运行范围时，可不进行液位计示各流量点单次测量的流量示值误差按公式(2)计算： 每个流量点的平均相对示值误差按公式(3)计算：每个流量点相对示值误差的重复性按公式(4)计算：JJF(蒙)154-20267如流量示值需要修正，可在原水位~流量转换公式中乘在线修正系数K,计算公式如式(5)所示：9测流数据质量控制——几何参数：流道截面尺寸(底部宽度、开口宽度及对应高度)、声道参数(声道长度、声道角、声道高度)、水位计安装高度等；据换能器及其安装座的凸出比确定)、盲区折算系数、流量修正系数等。——各声道超声波形的图形表达、信号强度及——现场测温，基于附录C进行声速核查。8声道流速缺失或异常离群时，应对测流装置进行核查9.5信号异常单一声道声速与声速均值偏差超过0.5%时应核查边坡形变。9.7水位分段均值之差主副水位分段均值之差引起的过流面积偏差应不大于1%,超差时应对水位计进行现场率9.8周期校准全周期进行数据质量控制并都在控制范围内周期校准推荐采用远校准记录应至少包含被检表状态、测量数据和计算结果等见附录B。c)进行校准的地点(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；JJF(蒙)154-20269校准证书内页格式见附录C。复校时间间隔长度由明渠堰槽流量计的使用情用者可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。建议明渠超过1年。在液位计重新安装或更换、行近渠槽或堰槽维修等情况下，应重新校准。附录A对射(反射)超声时差法明渠流量现场校准装置通常由超声换能器组、超声测流主机、线缆及相关的固定设速安装使用，超声换能器组相关的固定设施宜采用集成型式，如图A.1所示，液位计也可图A.1时差法超声流量校准装置示意图超声换能器组宜采用下密上疏的多层声道布置方式，声道数宜不少于8且最底层声道尽量近底。超声换能器声道应采用交叉对射型式或反射型式。围宜包含(0.1~2.0)m/s。超声流量校准主机应具有足够的信号增益余量和较强的抗干扰定悬浮物或气泡时仍能实现测量；宜具有信号质量超声流量校准主机应能接收外部信息输入；应具备导出各声道A.6安装要求换能器固定完成后，应进行信号质量检查。检查不通过淹没的声道数宜不少于3层。条件下进行校准，校准时应采用固定的流量修正系数。不同附录BB.1垂线多层速度面积法明渠流量现场校准装置的构成通常由超声换能器组、超声测流主机、线缆及相关的手持设速使用，超声换能器组相关的固定设施宜保证各组换能器按照垂直方向排布。如图B.1所超声换能器组宜垂直排布，集成为多声道垂向流速仪，声道配置器声道采用反射型式，声道高度可自由配置，但宜尽量均匀覆盖密集。各声道的线平均流速测量范围宜包含(0.1～2.0)m/s,分辨率1mm/s。换能器在声道内如有凸出，凸出厚度宜不超过10mm。流速仪的各层声道应基于装置底面宜有确定的相对高度，各层的相同位置，并具有确定的探头间距。流速仪各层应超声流量校准主机应具有足够的信号增益余量和较强的抗干扰定悬浮物或气泡时仍能实现测量；宜具有信号质量超声流量校准主机应能接收外部信息输入；应具备导出各声道超声流量校准主机可根据设定提示现场操作，功耗不高于5w,充满电可用8小时以上。B.4线缆要求线缆长度应根据实际需求进行确定，成对的换能器应B.5液位计基本要求B.6实施过程(1)测试员宜立于明渠测桥上，垂直将校准装置的流速仪缓慢放入水面以下，保证测流方向与水流方向平行。宜尽量将流速仪所有声道浸入水面以到达能够稳定保持装置姿态的最大深度。稳定装置姿态后应避淹没的声道数宜不少于3层。(2)流速仪进入水下后，在测流主机进行信号质量检查。检查不通过时，宜调整装置姿态，检查装置连接状态或更换位置重新进行步骤(2),直至没入水下的声道均能接收到超声信号，且信号质量满足测试要求，所获得的数据方可用于流量(3)宜在流道不同宽度位置取多个测点分别测量，各相邻测点间距离宜相等，在每一处测点重复步骤(2);(4)各测点的垂线平均流速，宜取存在有效信号的各声道声速的加权平均值，各声道(5)各测点间区域的平均流速宜取两侧测点流速的算数平均值，渠道边缘区域应取边(6)各测点间区域的平均流量等于各测点间区域的平均流速×区域面积，各非岸边测(7)渠道平均流量等于各区域平均流量和。附录C明渠堰槽流量计在线校准原始记录参考格式第1页，共2页依据的技术文件(代号、名称):(2)堰体(槽体)状态：(3)液位计状态：流量点123流量点次数明渠堰槽流量计(m³/h)时差法超声流量校准装置(m³/h)差(%)扩展不确定度123456123456123456附录D(2)堰体(槽体)状态：(3)液位计状态：2、液位计示值检查(如有):(1)流量点：流量点相对示值误差扩展不确定度4、在线修正系数：JJF(蒙)154-2026流量示值误差不确定度评定示例D.1示值误差不确定度评定示例4号巴歇尔槽的过流能力为(5.4~399.6)m³/h。依据本规范的校准方法，以270m³/hD.2.1校准标准测量范围：(100～2000)m³/h测量范围：(0～5)mD.2.3测量方法调节明渠流量至270m³h附近，确认液位稳定后，同时记录5min装置和明渠堰槽流量计的流量示值，并分别取5min内的平均值计算流量相对示值误差。连续重复测量6次，取其D.2.4测量模型q—明渠堰槽流量计的瞬时流量，m³/h;JJF(蒙)154-2026Δh——装置第i层与第i+1层超声换能器组之间水域的水深，当i=0时表示河床面，当i=n+1时表示水面；vi——装置第i层超声换能器组处的线平均流速，当i=0时表示床面附近的流速，取vo=k₆v₁,k₆为底部系数，取0.7~0.9;当i=n+1时表示水面处流速，取vn+1=f(k₅,v,vn₋1),k,为表面系数，取0.95~1.05;D.2.5示值误差合成标准不确定度在本测量模型中，流量相对示值误差的不确定度主要来源于被的重复性及利用装置测定标准流量的过程，因此，基于本测量模型得到的流量相对示值误联立公式(D.2)和公式(D.3),将流量相对示值误差的合成标准不确定度计算公式JJF(蒙)154-2026u,(qs)——装置测定标准流量时引入的相对标准不确定度。在本示例中，流量示值误差不确定度的影响因素主要有标准装误差重复性以及在现场标准流量测量时引入的不确定度。结合标准流量测量模型准流量测量引入的不确定度主要来源于水体流速实测、盲区流速折算和渠道面积实是，在本示例中，流量示值误差的不确定度来源可分解为表D.1。序号不确定度来源12标准装置实验室标定u,(4.)3水体流速实测时间差测量能力u,(9.2)4声道角偏差u,(9.3)5声道长度偏差6底部盲区影响u,(9.s)7表面盲区影响u,(9.6)8渠道面积实测宽度测量9D.4流量示值误差标准不确定度评定D.4.1流量相对示值误差重复性引入的相对标准不确定度u-(q)针对4号巴歇尔槽通过270m³/h的流量点进行6次重复测量，分别得到相对示值误差为：-1.44%、-1.87%、-1.14%、-1.65%、-1.18%、-1.26%,平均相对误差为-1.42%,按JJF(蒙)154-2026实际测量中取6次平均值作为测量结果，因此测量重复性引入的相对标准不确定度分根据装置的溯源结果，相对扩展不确定度Ure₁=2%,k=2。相对标准不确定度分量为此时时间差的理论值为133.3ns,该项引入的相对标准不确定度分量为：D.4.4声道角偏差引入的相对标准不确定度u(qs₃)现场应用时都采用设计声道角45°,换能器基座带水安装时无法保证精确定位。按照5mm的定位偏差考虑，此时易求得声道角偏差为0.285°,相对设计声道角偏差为0.63%,u(qs)=0.63%在本示例中，声道理论长度为500×1.414=707mm,声道长度偏差按照5mm考虑，则D.4.6底部盲区流速折算引入的相对标准不确定度u(qs₅)底部盲区流速折算仅与最底层流速相关。因底部系数的取值范围为0.7~0.9,