1、新疆维吾尔自治区地方计量校准规范JJF（新）792022声学多普勒流速仪校准规范Calibration Specification for Acoustic Doppler Current Meter2022-12-14发布 2023-06-14实施新 疆 维 吾 尔 自 治 区 市 场 监 督 管 理 局 发 布 JJF(新)792022JJF（新）792022声学多普勒流速仪校准规范 Calibration Specification for Acoustic Doppler Current Meter 归 口 单 位: 新疆维吾尔自治区质量技术监督局主要起草单位：新疆维吾尔自治区计量测试
2、研究院参加起草单位: 中国石油乌鲁木齐石化公司本规范委托起草单位负责解释本规范主要起草人： 闫好奎（新疆维吾尔自治区计量测试研究院） 袁恩阁（新疆维吾尔自治区计量测试研究院）蒋建新（中国石油乌鲁木齐石化公司） 迪丽飞热帕尔合提（新疆维吾尔自治区计量测试研究院） JJF(新)792022目 录引 言II1 范围12 引用文件13 术语和计量单位14 概述24.1 声学多普勒流速仪工作原理24.2 结构24.3 附加装置25 计量特性35.1 流速示值误差35.2 流速示值的重复性36 校准条件37 校准项目和校准方法47.1 校准项目47.2 校准方法48 校准结果69 复校时间间隔6附录A 流
3、速仪校准记录格式7附录B 校准证书内页格式8附录C 测量结果不确定度评定实例9引 言JJF1071-2010国家计量校准规范编写规则、JJF1001-2011通用计量术语及定义、JJF1059.1测量不确定度评定与表示共同构成支持本规范制定工作的基础性系列规范。本规范的校准方法参考了JJF1094-2002测量仪器特性评定。本规范为首次制定。II JJF(新)792022声学多普勒流速仪校准规范1 范围本规范适用于声学多普勒流速仪的校准。声学多普勒流速仪通常应用于天然的河、溪等流体的流速测量，以及梯形矩形截面渠道流体的流速测量。2 引用文件本规范引用了下列文件：GB18523-2001 水文仪
4、器安全要求GB/T21699-2008 直线明槽中的转子式流速仪检定/校准方法GB/T24558-2009 声学多普勒流速剖面仪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。3 术语和计量单位3.1 术语3.1.1 声学多普勒流速仪 acoustic doppler current meter 利用声学多普勒原理，利用液体介质散射信号的频移信息，测量流体流速的计量器具。3.1.2 换能器transducer 可以将声波和电信号相互转换的部件。3.1.3 水中散射体scatterer in the water 水中的微小颗粒
5、：例如浮游生物、有机物或泥沙等。3.1.4 多普勒频移doppler frequency shift 多普勒效应造成的发射和接收的频率之差。 3.2 计量单位 流速计量单位为米每秒（m/s）；4 概述4.1 声学多普勒流速仪（以下简称流速仪）工作原理流速仪在测量时，由换能器发射超声波，遇到水中散射体后反射，换能器接受反射信号。由于多普勒效应，反射信号产生多普勒频移。根据多普勒频移方程，在已知发射频率、入射角度、介质中的声速和多普勒频移的情况下，通过计算可以得到水中散射体的速度，一般认为水中散射体的速度即为流体的流速。 （1） （2）式中： 多普勒频移 换能器发射频率 发射频率的入射角c 介质中
6、的声速v 流体和换能器的相对速度4.2 结构及分类流速仪通常由换能器、放大电路、处理器、显示面板等组成。根据换能器的安装方式，流速仪分为整体式、分体式和便携式。根据安装位置，流速仪分为浸入式、非接触式。流速仪可以按其他方式分类。4.3 附加装置附加装置是以流速仪为基础附加的可以实现相应功能的装置。如通讯、存储、报警等装置，附加装置不能影响流速仪的计量性能。5 计量特性5.1 流速示值误差流速示值误差见表1。 表1 流速示值误差 流速测量范围流速最大允许误差v0.1m/s2mm/s0.1m/sv2m/s1.0%2m/sv10m/s2.0%5.2 流速示值的重复性流速仪的流速示值重复性不超过最大允
7、许误差绝对值的1/3。*注：以上指标不作为合格性判据，仅供参考。6 校准条件6.1 校准环境条件：环境温度：（1040）大气压力：（86106）kPa 环境相对湿度：（3075）%测量介质温度：校准过程中介质温度的变化不大于26.2 计量标准及配套设备：校准中使用的计量标准及配套设备见表2。表2 标准器及配套设备分类设备名称主要技术指标用途标准器拖车MPE:310-4m/s主标准器明渠水槽长度大于100m、宽度大于3m、深度大于1.5m配套设备温度计MPE:0.5 环境监测气压表MPE:0.25 kPa 环境监测湿度计MPE:10% RH环境监测百分表分度值:0.01mm,具有峰值记录功能拖车
8、位移测量测深钢卷尺量程大于3m，分度值1mm水深测量光学倾斜仪扩展不确定度小于0.6入射角测量 *注：若被校准的流速仪为浸入式，明渠水槽的水深可影响试验结果，尤其当拖车的速度与水面波的传播速度一致时，影响更大。明渠水槽的水深应按最高校准速度来选定，选择时应保证最高校准速度处于产生干扰的临界流速之前，或者使最高校准速度远远超过这个临界区域。浸入式流速仪同时还应该考虑爱泼尔效应。爱泼尔效应的大小决定于流速仪和悬吊设备的形状尺寸，并与水槽横断面面积有关，在狭窄的水槽里爱泼尔效应表现的更为明显。明渠水槽的相关参数主要参考国家标准GB/T21699-2008。7 校准项目和校准方法7.1 校准项目 校准
9、项目及对应的校准方法条款见表3。 表3 校准项目一览表序号校准项目校准方法1铭牌和标记7.2.12外观7.2.23示值误差7.2.34重复性7.2.4注：可根据实际应用需要，选择需要校准的项目。7.2 校准方法7.2.1 外观 流速仪铭牌或表体应清晰标明制造商名称（或者注册商标）、仪表名称、 型号/规格、出厂编号、流速范围、适用环境条件（环境温度、环境湿度或其它技术指标）等信息。新制造的流速仪外壳涂层应均匀，不得有气泡、脱落、划痕等现象。显示的数字应醒目、整齐，表示功能的文字符号和标识应完整、清晰、端正。读数装置上的防护罩应有良好的透明度，没有畸变等影响读数的缺陷。流速仪的零部件和连接件应能耐
10、介质腐蚀或具有可靠的防腐层。流速仪的计数器为电子显示式，应清晰易读； 对于具有温度、含盐度修正功能的流速仪，应增加温度、含盐度等信息。7.2.2 示值误差（1）校准前的准备工作。监控明渠水槽中介质的温度，介质温度符合流速仪工作条件。加入适量示踪粒子且混合均匀。将流速仪牢固的固定在拖车上。拖车运行和换能器的安装固定见图1。用光学倾斜仪测量换能器的入射角，测量3次，3次测量的平均值作为测量结果，对流速仪进行设置。模拟流速仪的最大流速，运行100m。换能器的安装支架应保持刚性，不得变形、振动。通过安装在拖车上的百分表，测量安装支架和拖车的相对位置的变化量，变化量不得大于5mm。如果被测流速仪属于浸入
11、式，将安装支架浸入明渠水槽的介质中，深度不小于0.5m，安装支架的测试过程和要求同上。图1 拖车运行示意图（2） 示值误差的校准 拖车的运行分为加速段、稳定段、测量段和制动段，校准应在拖车的测量段进行。根据流速仪测量范围，选择若干流速点进行流速仪示值误差校准。一般选择满量程的20%、50%、80%、100%作为流速校准点。也可根据用户要求的流速点进行校准。每个点校准至少3次。校准应在拖车的测量段进行。相邻的两次校准应当在明渠水槽中的介质完全静止后进行。 单次校准流速示值误差见公式（3）或（4）。 （3） （4）式中： 第i测量点第j次测量的流速示值误差，%或m/s； 第i测量点第j次测量的流速
12、仪示值，m/s； 第i测量点拖车的速度，m/s；各流速校准点的流速示值误差见公式（5）。 （5）流速仪示值误差见公式（6）。 （6） 7.2.3 示值重复性流速仪的示值重复性计算 （7）流速仪的重复性计算 （8）式中： 流速仪的重复性；若同一流速仪的若干校准点，既有位于v0.1m/s范围的，也有位于v0.1m/s范围的，则应分段分别给出相应的示值误差和重复性。8 校准结果校准原始记录格式见附录A。依据本规范校准后的流速仪发给校准证书，校准证书格式见附录B。9 复校时间间隔复校时间间隔由流速仪使用实际工况、仪器设计性能等因素所决定，一般复校时间间隔不超过1年。附录A 流速仪校准记录格式送检单位记录编号证书编号仪表名称出厂编号制造单位型号规格标准装置名称准确度等级标准装置型号装置不确定度技术依据装置有效期环境温度环境相对湿度大气压力介质温度介质温度波动入射角度校准地点铭牌和标记符合 不符合外观检查符合 不符合
