称重式降水传感器校准规范.docx
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称重式降水传感器校准规范
称重式降水传感器校准规范
1范围
本规范适用于承水口内径200mm、测量范围在（0～400）mm的称重式降水传感器的校准。
2引用文件
本规范引用了以下文件：
JJG669称重传感器检定规程
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该规范；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
以下术语和定义适用于本规范。
3.1承水口bearingnozzl
降水测量仪器收集的器口。
3.2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。
3.3降水处理单位precipitationdateprocessingunit
将采集的降水质量电信号转换为降水量，并进行数据质量控制、存储和传输的装置。
注：
由中央处理器、时钟、数据存储器、接口电路等组成。
3.4灵敏阈sensitivethreshold
仪表、传感器等装置与系统的输入由起始位置开始变化直至输出量发生变化的最小输入量值。
3.5基值测量误差datummeasurementerror
在规定的测量值上测量仪器或测量系统的测量误差。
3.6零值误差:
zeroerror
测得值为零值时的基值测量误差。
4概述
称重式降水传感器基于载荷测量技术原理设计,通过对质量变化的快速响应测量降水量，主要由承水口、外壳、内筒、载荷原件及处理单元、底座组件、防风圈等部件组成，测量原理是通过对质量变化的快速响应测量降水量，基本结构见图1。
称重测量技术主要有两种，一种是基于电阻应变技术：
敏感梁在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在它表面的电阻应变片也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化，再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号，进而得到降水的质量；另一种是振弦技术：
以弦丝为弹性部件，根据其所受拉力与振动频率的对应关系，通过相应的测量电路得到降水的质量。
图1称重式降水传感器原理结构框图
通过对重量变化的快速响应测量降水，降水以毫米为单位的降水。
称重单元通过温度补偿、数字滤波等技术达到全量程范围内的降水准确测量。
称重换算出雨量是在一个降水量管理程序的支配下，由一个芯片微处理器（MCU）控制；通过载荷元件输出的重量信号，结合温度、风等环境干扰要素的过滤与修正，得到准确的降水量值，降水量计管理程序常驻于MCU的单片EPROM（可编程只读存储器）中，工作原理框图如图2所示。
输出的数据信号为RS232数字信号和下拉5V脉冲信号，上述两种信号同步输出。
图2工作原理框图
5计量特性
5.1承水口内径：
200+0.6mm。
5.2测量范围：
0mm～400mm。
5.3分辨力：
0.1mm。
5.4零值误差：
不大于0.1mm。
5.5灵敏阈：
不大于0.1mm。
5.5最大允许误差：
当降水量小于或等于10mm时，为±0.4mm；当降水量大于10mm时，为±4%。
6校准条件
6.1环境条件
环境条件包括下列要求：
——环境温度：
（23±5）℃；
——环境湿度：
小于85%RH。
6.2标准器
标准器包括：
——砝码组：
M1级（1g～10kg）；
——游标卡尺：
（0～300）mm；
7校准项目
校准项目见表1。
表1校准项目
校准项目
校准方法条款
1
承水口内径
8.1
2
零值误差
8.2
3
灵敏阈
8.3
4
示值误差
8.4
8校准方法和步骤
8.1承水口内径
用游标卡尺在互成120°角的三个方向上测量承水口的内径，三次测量结果的平均值。
8.2零值误差
首先在在传感器托盘上放置一个1kg砝码，开启电源初始化仪器，稳定5min读数后移除，重复测量3次，计算平均值。
8.3灵敏阈
首先在在传感器托盘上放置一个1kg砝码，开启电源初始化仪器，每次放置3.14g标准砝码，稳定5min后读数，重复上述过程5次，计算3次的读数平均值。
8.4示值误差
首先在在传感器托盘上放置一个1kg砝码，开启电源初始化仪器，第一次放置314g（相当于10mm降水）砝码，稳定5min后读数，连续记录3次；第二次放置942g（相当于30mm降水）砝码，稳定5min后读数，连续记录3次；第三次放置1.57kg（相当于50mm降水）砝码，稳定5min后读数，连续记录3次；第三次放置6.28kg（相当于200mm降水）砝码，稳定5min后读数，连续记录3次；第三次放置10kg（相当于400mm降水）砝码，稳定5min后读数，连续记录3次；计算每次读数的平均值误差。
原始记录格式见附录A。
示值误差按公式
（1）计算：
ΔH=H-HS………………………………………………………………
（1）
式中：
ΔH——降水误差
Hs——标准砝码对应降水量值
H——被校传感器示值，其中：
H=M/（ρ水*314），M为标准砝码值，ρ水为水密度
注：
在现场校准时，为避免风的影响，在每次加上砝码后，需要安装外壳和防风圈。
9校准结果
校准结束，出具校准证书。
校准证书格式见附录B，附录C，附录D。
校准结果应在校准证书上反映。
校准证书包括的信息按JJF1071-2010中5.12的规定。
10复校时间间隔
建议被校传感器复校间隔为1年。
送校单位也可以根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。
附录A
现场校准数据记录表格式
表A.1 现场校准数据记录表格式
证书编号：
记录编号：
环境条件
温度℃：
相对湿度%：
气压hPa:
设备信息
标准器
被校传感器
名称：
规格/型号：
出厂编号：
制造厂家：
检定/校准日期：
检定/校准单位：
证书编号：
委托单位：
规格/型号：
出厂编号：
制造厂家：
自动站型号：
区站号：
外观检查
□合格
□不合格
计量
性能
承水口
内径
mm
标准
传感器读数
平均值
误差
1
2
3
零值误差
1kg
灵敏阈
3.14g
示值
误差
314g
942g
1.57kg
6.28kg
10kg
校准员：
核验员：
校准日期：
年月日
附录B
校准证书封面格式
校准机构
xx
校准证书
CALIBRATIONCERTIFICATE
证书编号：
CertificateNo
号
送检单位
Applicant
计量器具名称
NameofInstrument
型号/规格
Type/Specification
出厂编号
SerialNo.
制造厂家
Manufacturer
校准依据
CalibrationRegulation
批准人
Approvedby
核验员
Checkedby
（校准专用章）
Stamp
校准员
Calibratedby
接收日期
Dataofreceive
年
Year
月
Month
日
Day
校准日期
DataofVerification
年
Year
月
Month
日
Day
计量检定机构授权证书号：
AuthorizationCertificateNo.
地址：
ADD:
传真：
Fax
电话：
Tel
邮编：
PostCode
Email：
E-mail
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附录C
校准说明
（校准机关名称）
校准说明
证书编号：
l.校准机关计量授权证书号：
2.本证书所出具数据的可溯源性：
3.本次校准的技术依据：
4.本次校准使用的主要计量器具：
5.校准结果的扩展不确定度：
包含因子：
6.校准地点，环境条件:
地点温度相对湿度大气压
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附录D
校准证书（内面）格式
（校准机关名称）
校准结果
证书编号：
一、校准结果
标准
传感器读数
误差
不确定度（k=2）
零值误差
1kg
灵敏阈
3.14g
示值
误差
314g
942g
1.57kg
6.28kg
10kg
承水口内径
二、备注
1.未经校准机关名称书面授权同意，部分复制本证书无效。
2.本证书封面未加盖“校准机关名称校准专用章”无效。
第页共页
附录E
测量不确定评定示例
E.1校准问题概述
利用M1级砝码作为标准，对DSC1型称重式降水传感器校准。
M1级砝码的MPE≤（0.2～2500）mg,选好10mm\80mm\400mm降水量的校准数据为例做称重式降水传感器不确定度的评定。
F1级砝码的检定证书表明检定结论为合格，温度等环境条件符合校准要求。
E.2.不确定度来源
测量对象：
DSC1型称重式降水传感器。
测量资源：
M1级砝码，检定其误差在最大允许误差范围内。
方法：
间接测量。
用砝码重量测称重式降水传感器的降水求值。
人员：
标准器和校准仪器均为数字显示仪表，人员读数误差引起的不确定度可不考虑。
测量结果:
有单位换算存在数字修约误差引入的不确定度分量。
称重传感器存在迟滞误差。
E.3建立测量模型
ΔH=H-HS………………………………………………………………
（1）
式中：
ΔH——降水误差
Hs——标准砝码对应降水量值
H——被校传感器示值，其中：
H=M/（ρ水*314），M为标准砝码值，ρ水为水密度
E.4评定不确定度分量
E.4.1测量重复性引入的不确定度
测量数据见表E.1,表E.2。
表E.1校准数据单位为mm
砝码重量
校准点
标准器数据
被测传感器数据
修正值
标准值
1
2
3
3
4
5
6
7
8
9
10
314g
10.0
0.00
10.0
10.1
10.1
10.1
10.1
10.1
10.1
10.1
10.1
10.1
10.1
10.1
2570g
81.8
0.00
81.8
82.4
81.8
81.8
82.0
81.8
81.9
81.8
81.8
81.9
82.1
82.0
12570g
400.3
0.00
400.3
400.4
399.5
399.7
399.9
400.0
400.0
400.1
400.1
400.2
400.2
400.2
表E.2校准数据单位为mm
设定雨量
测量误差
单次测量实验标准差xi
算术平均值标准偏差
10.0
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.000
0.000
81.8
0.3
0.0
0.0
0.2
0.1
0.0
0.0
0.1
0.3
0.2
0.123
0.039
400.3
0.1
0.8
0.6
0.4
0.3
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.220
0.070
用贝赛尔公式求得的实验标准偏差：
0.000（mm）（E.2）
0.039（mm）（E.3）
0.070（mm）（E.4）
则得到A类不确定度为：
＝0.000（mm）（E.5）
＝0.039（mm）（E.6）
＝0.070（mm）（E.7）
E.4.2由M1级标准砝码引入的不确定度
：
根据检定证书的信息：
10kg砝码MPE:
±2500mg，由此计算出降水值MPE:
±0.080mm，其引入的不确定度假设为均匀分布,取k=
得
=0.005（E.8）
E.4.3在计算过程中数字修约引起的误差引入的不确定度
计算过程中数字按二位有效位数修约，其取值半宽度a=0.005mm,引入的误差假设为均匀分布，取k=
得
=0.003（mm）（E.9）
E.4.4迟滞引起的误差
称重式传感器的因迟滞会引起误差为0.1mm，假设为均匀分布，取k=
得
＝0.058（mm）（E.10）
E.5合成标准不确定度
＝0.074（mm）（E.11）
＝0.083（mm）（E.12）
＝0.102（mm）（E.13）
E.6扩展不确定度
取k=2，得
＝0.148（mm）（E.14）
＝0.167（mm）（E.15）
＝0.204（mm）（E.16
E.7测量结果不确定度报告：
在环境温度为20℃下，称重式降水传感器不确定度H10=10.10mm,
0.15，k=2；H80=81.92mm,
0.15，k=2；H400=400.05mm,
0.15，k=2。
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