气象观测专用技术装备测试方法总则.docx

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气象观测专用技术装备测试方法总则

附件1

气象观测专用技术装备测试方法

总则（试行）

中国气象局综合观测司

2015年12月

编写说明

《气象观测专用技术装备测试方法（试行）》针对气象观测专用技术装备测试而编制的，所涉及的装备是拟用于气象观测专用的仪器和设备（暂不包括气象卫星及人工影响天气作业设备），可以是整机、系统、传感器和部件等。

本《方法》目前主要包括以下部分：

气象观测专用技术装备测试方法总则（试行）

气象观测专用技术装备测试方法环境适应性（试行）

气象观测专用技术装备测试方法地面气象观测设备（试行）

气象观测专用技术装备测试方法高空气象观测设备（试行）

根据需要，可补充增加其他类型装备的测试方法。

本《方法》由中国气象局综合观测司提出，中国气象局气象探测中心组织编写，经多次反复讨论修改，先后几易其稿，最终完成本《方法》的编写。

本《方法》的修改和解释权归中国气象局综合观测司。

本部分为《气象观测专用技术装备测试方法总则（试行）》，规定了气象观测专用技术装备测试的目的、要求、条件、抽样、流程，测试评估方案、数据处理方法、测试评估报告编写及资料整理归档的原则等。

本部分主要起草人：

莫月琴、张雪芬、郭启云、刘银锋、冯冬霞、王小兰、赵志强、张明、杨云、林冰、王天天、王箫鹏、霍涛。

目次

1范围1

2规范性引用文件1

3术语和定义1

4目的与要求3

4.1目的3

4.2基本要求3

5测试评估条件4

5.1技术材料4

5.2实验室环境条件4

5.3外场试验要求4

5.4标准器、测试设备和外场试验参考标准4

6被试产品样本大小5

7测试评估方案5

8交接检查5

8.1基本要求5

8.2外观和结构检查5

8.3成套性检查6

9测试评估流程及要求6

9.1测试评估项目与流程6

9.2要求6

9.3终止测试7

10数据处理7

10.1数据质量控制7

10.2数据处理7

11结果与评定8

12测试评估报告8

13资料的整理归档9

13.1内容9

13.2技术资料归档9

13.3原始数据资料储存9

附录1测试评估方案（参考格式）10

气象观测专用技术装备测试方法

总则（试行）

1　范围

本部分规定了气象观测专用技术装备测试的目的、要求、条件、抽样、流程，测试评估方案、数据处理方法、测试评估报告编写及资料整理归档的原则等。

本部分适用于气象观测专用技术装备（暂不包括气象卫星及人工影响天气作业设备）的测试评估,所涉及的仪器和设备可以是整机、系统、传感器和部件等。

2　规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

JJF1001通用计量术语及定义

JJF1059测量不确定度评定与表示

JJF1094测量仪器特性评定

GJB6556.1军用气象装备定型试验方法第1部分：

总则

GJB6556.8军用气象装备定型试验方法第8部分：

数据录取和处理

QX/T8气象仪器术语

3　术语和定义

下列术语和定义适用于本方法。

3.1　测试评估testandexamination

根据有关标准或规定的技术要求，对气象观测专用技术装备进行的检查、测试和试验并给出评定结果的过程。

主要包含功能检查、测量性能测试、环境适应性、外场试验、数据处理、结果与评定和测试评估报告编写等内容。

3.2　被试产品testedinstrument

被测试评估的气象观测专用技术装备统称为被试产品或被试品，所涉及的装备可以是整机、系统、传感器和部件等。

3.3　测量性能measuringperformance

气象观测专用技术装备测量气象要素的特性和能力，如测量范围、测量误差、分辨力、稳定性、时间常数、迟滞、阻尼、频率、发射功率、接收灵敏度、天线增益和噪声系数等。

注：

改写GJB6556.1—2008中3.1.15。

3.4　[测量]误差error[ofmeasurement][JJF1001—1998中5.16，QX/T8—2002中4.18]

测量结果减去被测量的真值或约定真值。

注1：

因真值不能确定，在实践中采用约定真值[参考《气象仪器和观测方法指南（第六版）》]。

注2：

误差的一次计算结果有时也称为“差值”。

注3：

改写GJB6556.8—2008中3.2。

3.5　时间常数timeconstant[QX/T8—2002中4.48]

在由阶跃或脉冲输入引起的一阶线性系统中，输出完成总上升或总下降的63.2%所需的时间。

3.6　响应时间responsetime[JJF1001-1998中7.17，QX/T8—2002中4.48]

激励受到规定突变的瞬间，与响应达到并保持其最终稳定值在规定极限内的瞬间，这两者之间的时间间隔。

注：

参考JJF1094—2002中5.10。

3.7　影响量influencequantity[JJF1001—1998中4.8]

不是被测量但对测量结果有影响的量。

3.8　外场试验fieldtest

在实际使用的自然环境条件下，对气象观测专用技术装备进行的试验和测试，以评定其是否达到设计和使用要求。

3.9　[观测数据的]完整性integrity

观测数据的完整性表征被试产品在测试评估期间获取数据资料的能力，可用完整性表示，也可用缺测率表示。

完整性用被试产品终端实际观测数据个数与应观测数据个数的百分比表示，缺测率用被试产品缺测数据个数与应观测数据个数的百分比表示。

计算公式为：

完整性（%）=（实际观测次数据个数/应观测数据个数）×100%

缺测率（%）=（缺测数据个数/应测量数据个数）×100%

3.10　[观测数据的]准确性errorofmeasurement

观测数据的准确性反映被试产品获取数据的质量，用误差区间来表征，通常表示为

的形式,其中

为系统误差，s为标准偏差，k为置信因子。

注1：

误差区间用于表示最大允许误差或允许误差限的实际测量结果。

注2：

改写JJF1001—1998中7.20，改写JJF1059—1999中2.20，改写GJB6556.8—2008中3.2，3.6。

3.11　[设备运行的]稳定性stability

被试产品经过其技术条件允许的某种应力的作用或者正常使用、贮存一定的时间，其测量性能保持不变的能力。

注：

改写JJF1001—1998中7.14，改写JJF1094—2002中5.8，改写GJB6556.1—2008中3.1.16，改写QX/T8—2002中4.29。

3.12　[设备运行的]可靠性reliability

被试产品在规定的情况下，规定的时间内，完成规定任务的能力。

3.13　[测量结果的]一致性consistency

在相同测量条件下，同类多台仪器（2台或以上）对同一被测量测量所得结果之间的一致程度。

3.14　可比较性comparability

被试产品与气象观测网的同类观测仪器对同一气象要素获取观测数据的一致程度。

4　目的与要求

4.1　目的

确定和验证被试产品是否符合有关标准或规定的技术要求，为气象观测业务应用提供技术依据。

4.2　基本要求

有下列情况之一的气象观测专用技术装备应进行测试评估：

a）新研制开发的；

b）在原理、技术、方法、结构、材料及工艺等方面有重大改进的；

c）功能或测量性能有明显改进的；

d）择优选用的，包括进口产品；

e）其他需要进行测试评估或试验的。

测试评估应首先组成测试评估组，根据有关标准或规定的技术要求制定测试评估方案并通过论证，然后按照测试评估方案组织实施。

被试产品主要功能及测量性能必须满足有关标准或规定的技术要求，凡是有要求的项目都应进行测试评估。

也可根据测试条件或应用需求，对测试评估项目进行相应增减。

所有测试评估项目，都应保存全部原始数据记录和技术材料。

因测试方不具备条件的测试项目，可委托有测试资质的单位进行，并由其提供相应的测试报告或证书。

测试评估期间，被试方只能在测试评估组认为必要时承担被试产品的技术保障任务，不得干预测试评估工作。

测试评估方案、测试评估报告和相关技术文件，以及被试产品的技术文件所用气象仪器术语应采用QX/T8，通用计量术语应采用JJF1001，被试产品测量特性表示应采用JJF1094的概念和定义。

登记和记录，通常应做到：

f）被试产品在测试前应逐台登记并编号。

g）每项检查、测试、修理和维护都应记录在专用记录册内，如起止时间，主要内容，环境条件，结果摘要等。

h）测试评估过程中所有的原始数据、记录以及计算、整理、校对，均应有经手人签字或登记，如有误记，不得涂、描、刮等，将误记内容用横线划去，正确内容写在划改数据的旁边，并应有更改人签字。

存在问题应另行说明。

5　测试评估条件

5.1　技术材料

被试产品应提供下述技术材料：

i）技术手册和使用说明书，必要时还应提供维修手册等，内容应包括系统原理图及详实的文字说明；

j）被试方质量检验部门或有测试资质的单位出具的产品检验、测试材料或报告；

k）进口产品应附有进口许可批准文件、检验检疫证明及相关材料；

l）必要时，还应提供用户使用报告。

测试方对上述技术文件逐一审核，符合要求后，方可正式进入测试评估程序。

5.2　实验室环境条件

实验室自然环境条件至少应符合以下要求：

a）气温:

15℃～35℃；

b）气压:

550hPa～1060hPa；

c）相对湿度:

5%RH～90%RH。

根据不同的被试产品，要求实验室不应有影响测试的干扰源，如电磁、动力和噪音等。

若没有特殊要求，室内测试应在实验室自然环境条件下进行，应监测和记录测试时的环境条件。

若某项环境条件对测量结果有明显影响，可对该项进行控制，其它项目采用实验室自然环境条件。

5.3　外场试验要求

要求在室外工作的被试产品或被试产品的室外工作部分，应进行外场试验。

外场试验环境条件采用当时的室外自然环境条件，其周围物体和人为因素不应对测量结果有明显影响，也不应有影响被试产品正常工作的干扰源。

外场试验时间：

原则上全天候长期连续使用的被试产品不少于1年，季节性使用的被试产品应超过业务应用季节的最长时间长度。

只在有限条件下断续使用的被试产品可在模拟业务应用条件下进行3个月或以上的外场试验。

有关标准或技术要求有明确规定的可按照规定要求进行。

外场试验地点：

拟在全国观测站网使用的被试产品应在3个或以上具有不同气候特点的地点进行，在部分区域（如高原、沙漠、海上、冰雪等）使用的被试产品应在3个或以上的目标区域进行。

被试产品技术指标有明确规定的可按照规定要求进行。

5.4　标准器、测试设备和外场试验参考标准

实验室测试所用标准器、测试设备和外场试验参考标准等应有有效的检定证书或检测证书。

若测量目的是要得到被试产品的系统误差，则实验室测试用的标准器、测试设备等所造成的附加误差应不超过被试产品最大允许误差的1/10；若测量的目的是要得到被试产品的随机误差，则该附加误差应不超过被试产品最大允许误差的1/3。

如果没有符合要求的，可适当降低。

用于外场试验的参考标准应满足5.4.2要求。

如果没有符合要求的外场试验参考标准，允许使用高于被试仪器等级的同类测量仪器，或使用多台与被试仪器属于同一准确度等级的同类仪器所得观测值的平均值作为参考，也可采用世界气象组织推荐或气象部门公认的仪器作为参考。

如被试产品准备并入气象观测网并替代之，则应以气象观测网的同类观测仪器为参考进行比对，以得到与气象观测网的可比较性结果。

6　被试产品样本大小

6.1　地面观测仪器或探空地面信号接收处理设备应提供3台或以上，大型设备（如天气雷达）可提供2台或以上，一次性观测设备（如探空仪）则应根据试验需要增加被试产品的数量。

6.2　当需要从一批被试产品中抽取部分产品进行试验时，应由测试方抽样确定被试产品,可采用随机数法，也可采用抽签法。

7　测试评估方案

遵照4.2.2，根据被试产品的有关标准或规定的技术要求，编制测试评估方案，主要包括测试项目和方法，测试所用标准器和测试设备，数据处理方法和合格评定准则等。

凡有关标准或规定的技术要求中规定的项目，都应成为测试评估的项目。

如有不进行测试或增加的项目，应在方案中说明。

每项测试必须提供测试方法。

具有测量误差要求的测试项目应说明采用的标准器、测试设备、测试条件、测试点及各测试点录取数据的样本大小和方法等。

明确外场试验的项目及相关的指标要求，并给出评定方法。

委托其它单位测试的项目，应在方案中说明。

若现有条件不满足的，应在方案中提出并拟定解决方案。

测试评估方案编写可参考附录1。

8　交接检查

8.1　基本要求

交接检查由被试方主持，测试方参加并提供协助，确认被试产品能够正常工作时由被试方交付测试方，交付后应由测试方负责保管，并作好交接记录。

可调整部位应做加封处理。

交付后，可使用原来的被试产品编号，也可对被试产品重新编号。

8.2　外观和结构检查

外观和结构检查主要采用目测或手动的方法，必要时可使用工具。

外观检查主要检查被试产品的表面状况和标志。

表面状况主要包括表面涂层的牢固、均匀，有无脱漆、划痕、凹坑、裂纹、锈蚀等缺陷，密封是否良好、有无水汽凝结现象，部件、配件、零件是否齐全。

标志置于被试产品明显处，应有商标、产品型号和名称、制造厂名、制造日期或产品序列号等内容。

必要时，还应检查被试产品的包装。

机械结构检查的重点是被试产品整体有无机械变形、断裂、弯曲等。

对于转动部件，检查其转动是否灵活，有无阻塞、卡滞等现象。

检查结果应记录并直接列入测试评估报告中。

若检查结果不符合要求，但不影响主要技术性能，应提出修改建议。

8.3　成套性检查

被试产品主机、传感器、配套件、附属设备、随机材料等是否符合有关规定；

技术材料是否符合要求；

必要的维护维修工具和必须的消耗材料。

9　测试评估流程及要求

9.1　测试评估项目与流程

完成交接检查后，通常按下述项目和流程进行：

m）功能检查

n）电气性能测试

o）测量性能测试（初测）

包括但不限于以下内容：

测量范围、最大允许误差、分辨力、时间常数、迟滞、阻尼、频率、发射功率、接收灵敏度、天线增益、波瓣宽度、噪声系数和带宽等参数测试。

p）环境适应性

包括但不限于以下内容：

气候环境，机械环境和电磁兼容等试验。

q）外场试验

包括但不限于以下内容：

现场安装、调试与试运行，测试正式开始后，应测试和确认应用软件、观测方法、操作方法、数据录取、数据传输、计算方法的正确性和可操作性。

同时进行阶段性测试数据的分析等。

r）测量性能测试（复测）

s）数据处理与分析、结果与评定

t）编写测试评估报告

u）测试评估结束，资料整理归档

9.2　要求

通常按照测试评估方案和9.1所列项目依次进行。

根据需要，a）～d）的顺序可作调整，但必须在这些项目进行完毕并符合要求后，方可开始第e）项外场试验工作。

9.1中c）和f）测量性能中的最大允许误差等技术指标必须由授权的计量检定机构完成，并出具测试报告或证书。

9.1中d）项环境适应性，必要时，可增加生物条件试验和化学条件试验。

环境适应性可以抽取其中1台被试产品进行。

9.1中e）外场试验，首先应现场安装、调试正常后进行试运行，试运行时间通常在3天以内，对于探空仪的施放试验，则是先试放3次进行检查调试，如为大型设备可适当延长。

如期间发生了严重问题，又不能在试运行期间或试放时间内解决的，则退出测试评估。

9.1中e）在外场试验开始后，通常需要分阶段（按月或按季）给出阶段性测试数据分析与评估，探空仪施放试验除外。

阶段性分析内容主要为数据的完整性、准确性，设备运行的稳定性、可靠性、自然环境适应性，相同型号仪器测量结果的一致性和与业务站网的可比较性等。

除一次性使用仪器无法进行f）测量性能测试（复测）项外，其余均可按照9.1的测试评估项目进行，包括地面气象观测设备、探空仪的贮存性能、探空接收系统、大型设备（如天气雷达）等。

9.1中f）测量性能测试（复测）只对测量性能中与稳定性有关的项目进行复测。

在没有得到重新维护情况下，进行环境污染腐蚀情况检查和测试，然后维护后再进行检查和测试。

判定稳定性技术指标。

复测的方法和条件与初测的应保持一致，复测结果不允许进行修正。

9.3　终止测试

出现下述情况之一应终止测试评估工作：

v）主要功能检查不合格；

w）测量性能测试结果不合格；

x）环境适应性结果不合格；

y）测试中出现致命缺陷或致命故障；

zz）发现被试产品有影响观测和危及人身安全的缺陷。

10　数据处理

10.1　数据质量控制

在统计计算前，应剔除测量结果中的异常值。

对于参考标准和被试产品，无论测量数据是否异常，在下述情况得到的数据都应进行剔除:

aa）非正常工作或操作不当时的数据；

bb）经确认受到人为干扰的数据；

cc）测试环境不符合测试条件要求时录取的数据；

dd）其他不正常因素干扰的数据。

注：

对于异常值，原始记录不可剔除，只作出标记。

数据处理时应予以剔除，并记录剔除原因。

10.2　数据处理

对已经过质量控制的数据进行统计处理。

在进行数据统计前应首先计算差值。

差值应采用同一时次的数据进行计算。

同类被试产品不同测量要素的各组差值计算前后顺序应相同。

差值X按式

（1）计算：

………………………………………

（1）

式中，A为被试产品的测量结果，A0为标准器的测量值，即被测量的真值或约定真值。

通常采用批统计的方法直接计算系统误差和标准偏差，若遇特殊要求，参照相关技术规定另行约定。

对于正态分布，系统误差（平均值）

用式

（2）计算，标准偏差s用式（3）计算。

…………………………………………

（2）

……………………………………（3）

式中，Xi为各次测量所得差值，n为测量次数，i=1,2,3……,n。

统计过程中，应通过t检验法或3倍标准偏差法剔除粗大误差。

11　结果与评定

被试产品合格与否，评定的依据是测试评估项目结果是否符合有关标准或规定的技术要求。

评定项目包括9.1项中b）～h）的各个项目。

外场试验还应包括现场安装、观测方法、操作方法、数据传输、计算方法的正确性和可操作性，以及数据的处理与分析，即数据的完整性、准确性，设备运行的稳定性、可靠性、相同型号仪器测量结果的一致性和与业务站网的可比较性等。

功能不全或数据处理软件错误，在测试评估过程中可进行完善和修改，重新检查或验证符合要求的可以判定为合格，否则应判定为不合格。

环境适应性、测量性能初测与复测、外场试验得出的数据完整性、准确性，设备运行的稳定性、可靠性有一项不合格，应判定为被试产品的整体性能不合格。

自然环境适应性、相同型号被试产品测量结果的一致性和与业务站网的可比性应根据具体问题具体分析，给出合理判定。

12　测试评估报告

凡在测试评估方案中规定的测试评估项目，都必须进行检查、测试或试验，并提供测试结果或测试评估报告，报告内容应全面、具体、客观。

测试评估报告的基本信息通常包括但不仅限于：

——被试产品信息（名称、型号、商标、照片等）；

——被试方信息（名称、地址等）；

——取样信息（取样方式、数量及编号、地点、日期等）；

——实施时间与地点；

——测试评估依据；

——测试评估说明（项目、选用的标准及设备、测试与评估方法等）；

——结果与评定；

——结论；

——参试人员。

若报告内容过多，可将基本信息、测试评估结果和结论编入主报告，具体测试方法、数据处理过程、分项试验报告或测试试验记录等可作为测试评估报告的附件。

下述测试结果、资料和必要的说明应列入报告:

ee）重要技术指标的测试方法；

ff）重要数据的计算方法；

gg）测试中所发生故障的分析、说明和权重的大小；

hh）由于某种原因没有进行测试评估的项目；

ii）不合格的测试项目，必要时，应做不合格项目的不合格原因分析。

通过外场试验，应给出10.2所列项目的分析，最后应给出被试产品的综合评定和结论。

编写测试评估报告，对所有进行的检查、测试、试验的数据和结果都应有评价和结果判断，明确给出是否通过测试评估的结论。

可将所有结果汇总并编写测试评估报告，各阶段的测试数据分析材料可作为测试评估报告的附件。

13　资料的整理归档

13.1　内容

应包括测试评估过程中的全部技术资料和原始数据资料的整理与归档。

13.2　技术资料归档

与测试评估有关的所有技术文件资料（含纸质、电子版）均需归档留存。

包括：

申请受理气象专用技术装备使用许可技术材料及其审查报告、测试评估方案（测试评估工作方案）、测试评估过程的大事记、检查测试的原始记录、测试评估报告、历次专家咨询论证评审意见和专家组名单等。

整理人员应编写档案目录、装订成册、签名并送交部门归档保存。

13.3　原始数据资料储存

测试评估过程中所有的原始数据、记录以及计算、整理、校对（含纸质、电子版）等，均应有相关人员签字，归档保存。

附录1测试方案（参考格式）

×××测试方案

14　概述

14.1　目的和原则

14.2　组织与管理

（含测试组人员组成）

14.3　测试依据

15　基本情况

15.1　时间与地点

15.2　参试仪器

15.3　参考标准

15.4　场地布局

15.5　测试职责划分

（下面是“测试项目及方法”内容，为减少一级目录，不单独列出“测试项目及方法”。

测试评估项目应包括有关标准或规定的技术要求的所有项目。

每项内容必须明确测试及评估指标、方法及依据，如果评估方法比较复杂，可以附件形式列出）。

16　外观、结构及配套性检查

16.1　检查项目

16.2　检查方法

16.3　……

17　功能检查

17.1　检查项目

17.2　检查方法

17.3　……

18　电气性能测试

18.1　测试项目

18.2　测试方法

18.3　……

19　测量性能测试

19.1　测试项目

19.2　测试方法

19.3　……

20　环境适应性测试

20.1　测试项目

20.2　测试方法

20.3　……

21　外场试验分析

21.1　数据完整性

21.2　数据准确性

21.3　运行稳定性

21.4　设备可靠性

21.5　一致性

21.6　可比较性

21.7　其他

（其他应包括但不限于评价现场安装、观测方法、操作方法、数据传输、计算方法的正确性和可操作性，以及业务的可用性等）。

22　结果评定

22.1　单项评定

22.2　综合评定