氣象計量標準器通用技術要求 空氣濕度 編制說明

量標準器通用技術要求空氣濕度》編制說明一、工作簡況(包括任務來源、協(xié)作單位、主要工作過程、主要起草人及其所做的工作等)；1.任務來源 (SAC/TC507)歸口，項目于2021年批準立項，項目編號20211191-T-416，計劃項目名稱《氣象計量標準器通用技術要求空氣濕度》。該項目由中國氣象局氣象探測中心李松奎負責，第一起草單位為中國氣象局氣象探測中心。2.協(xié)作單位本標準由中國氣象局氣象探測中心、西藏高原大氣環(huán)境科學研究所、戰(zhàn)環(huán)所、浙江省大氣探測技術保障中心、杭州佐格通信設備有限公司。3.標準主要起草人及其所做的工作本標準的主要起草人包括：李松奎、陳曦、丁紅英、厲愛麗、姜明波、趙旭、羅昶、崇偉、繆琛彪，其分工如下：姓名單位職稱分工李松奎中國氣象局氣象探測中心工程師負責標準總體編寫，提出標準結(jié)構、主要內(nèi)容，完成初稿、編制說明、征求意見稿的編寫工作等，協(xié)調(diào)工作組成員工作高級工程師負責收集、整理相關資料文獻，參與標準主要內(nèi)容起草，對標準編寫提供技術支持，修改初稿和征求意見稿丁紅英高級工程師趙旭高級工程師崇偉高級工程師厲愛麗西藏高原大氣環(huán)境科學研究所高級工程師負責相關技術指標的試驗和分析，參與標準起草過程中的討論，對標準結(jié)構和內(nèi)容提出意見姜明波戰(zhàn)環(huán)所高級工程師羅昶浙江省大氣探測技術保障中心高級工程師參與標準起草過程中的討論，對標準結(jié)構和內(nèi)容提出意見，整理匯總意見回復?？婅”牒贾葑舾裢ǜ呒壒こ處熜旁O備有限公司4.主要工作過程(1)成立起草組、召開啟動部署會、任務分工、制定工作計劃2021年10月，召開了標準編制工作部署會，成立了編寫組，明確了編寫組人員分工任務，確定了標準編制編寫原則和總體思路，制定工作進度計劃。(2)組織調(diào)研、研討咨詢、確定技術路線2021年10月-12月，完成標準編寫的前期準備工作，研究學習國內(nèi)外相關標準、指南、規(guī)范等文件，調(diào)研國內(nèi)外露點類標準器和干濕表類標準器技術現(xiàn)狀，詳細研討目前冷鏡式露點儀、機械通風干濕表和電動通風干濕表技術參數(shù)，廣泛征求各方意見，初步確定本標準具體技術參數(shù)、編制思路、框架和內(nèi)容。(3)技術參數(shù)的試驗、分析和驗證2022年1月-6月，項目組根據(jù)前期調(diào)研的情況，又組織相關專家對標準編制的工作進展進行研討，以JJG499-2021精密露點儀、JJG993-2018電動通風干濕表檢定規(guī)程和JJG204-1980氣象用通風干濕表檢定規(guī)程為基礎，開展了大量的實驗、研究和分析，通過上述大量實驗，項目組對本標準中規(guī)定的各項技術參數(shù)進行了驗證研究，證明了本標準確定的各項技術參數(shù)的可行性。(4)完成初稿編寫2022年7月，項目組召開會議，對前期試驗進行了總結(jié)，根據(jù)各項性能測試結(jié)果，完成國家標準《氣象計量標準器通用技術要求空氣濕度》初稿和編制說明的編寫。(5)完成征求意見稿2022年8月-2022年12月，根據(jù)GB/T1.1—2009標準化工作導則第1部分項標準的結(jié)構和編寫的原則，對《氣象計量標準器通用技術要求空氣濕度》初稿進行了修改，形成了征求意見稿。同時，對標準編制說明進行完善，增加了相應的工作內(nèi)容。二、標準編制原則和確定標準主要內(nèi)容(如技術指標、參數(shù)、公式、性能要求、試驗方法、檢驗規(guī)則等)的論據(jù)(包括試驗、統(tǒng)計數(shù)據(jù))，修訂標準時，應增列新舊標準水平的對比；1.編寫原則本標準以GB/T1.1--2009《標準化工作導則第1部分：標準的結(jié)構和編寫規(guī)則》系列標準為基礎，遵照我國相關法律、法規(guī)、規(guī)章、技術規(guī)范、標準及其規(guī)范，以及氣象行業(yè)標準的特點，以大量的試驗數(shù)據(jù)和長期以來對自動標準氣壓發(fā)生器的計量測試經(jīng)驗為基礎，通過廣泛調(diào)研，本著完整性、統(tǒng)一性、科學性、開放性和實用性為基本原則進行編制。2.主要內(nèi)容(1)標準的編制依據(jù)本標準主要依據(jù)JJG499-2021精密露點儀、JJG993-2018電動通風干濕表檢定規(guī)程和JJG204-1980氣象用通風干濕表檢定規(guī)程等對空氣濕度計量標準器的通用技術要求做出規(guī)定。(2)主要技術指標及依據(jù)JJG499-2021精密露點儀檢定規(guī)程中對冷鏡式精密露點儀的準確度等級、最大允許誤差以及重復性進行了規(guī)定，表1為JJG499-2021精密露點儀檢定規(guī)程中冷鏡式露點儀的技術要求指標。JJG204-1980氣象用通風干濕表檢定規(guī)程中對機械通風干濕表的外觀、工作條件、計量性能進行了規(guī)定，表2為JJG204-1980氣象用通風干濕表檢定規(guī)程中機械通風干濕表的技術要求指標。JJG204-1980氣象用通風干濕表檢定規(guī)程、JJG993-2018電動通風干濕表檢定規(guī)程中對電動通風干濕表的外觀、工作條件、計量性能進行了規(guī)定，表3為JJG204-1980氣象用通風干濕表檢定規(guī)程、QX/T25-2004鉑電阻電動通風干濕表傳感器中電動通風干濕表的技術要求指標。表1冷鏡式露點儀的技術要求序號技術要求指標1環(huán)境條件環(huán)境溫度15℃~30℃濕度10%RH~85%RH大氣壓力環(huán)境大氣壓波動不超過200Pa/h2外觀a)外殼無明顯銹蝕、碰損痕跡，各電纜和接頭的接觸良好b)各功能鍵操作正常，顯示器顯示完整、清晰3露點傳感器測量室及制冷器a)露點傳感器測量室內(nèi)應清潔、鏡面無污染，無劃痕b)熱點制冷器及輔助制冷器工作正常4測量范圍露點溫度：-90℃~90℃5最大允許誤差露點溫度Td范圍-90℃≤Td＜-70℃-70℃≤Td＜-50℃-50℃≤Td＜-20℃-20℃≤Td＜40℃40℃≤Td≤90℃一級最大允許誤差±0.40℃±0.30℃±0.20℃±0.15℃±0.20℃最大允許誤差±0.80℃±0.60℃±0.40℃±0.30℃±0.40℃6重復性露點溫度Td范圍-90℃≤Td＜-70℃-70℃≤Td＜-50℃-50℃≤Td＜-20℃-20℃≤Td＜40℃40℃≤Td≤90℃一級重復性≤0.20℃≤0.15℃≤0.10℃≤0.08℃≤0.10℃重復性≤0.40℃≤0.30℃≤0.20℃≤0.15℃≤0.20℃7按露點儀的要求供電,電源電壓應不超過額定值的±10%表2機械通風干濕表的技術要求序號技術要求指標1工作條件環(huán)境溫度-10℃~45℃大氣壓力860hPa~1060hPa2測量范圍濕度：10%RH~100%RH3外觀、結(jié)構a)通風器外殼上應開有中間開有中間刻有豎線的有機玻璃的窗口b)b)發(fā)條盒上應有箭號標記線2.露點類標準器4通風器a)通風器的風扇和發(fā)條盒應轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，不得有摩擦聲和撞擊聲；b)通風器開動后，溫度表球部周圍的通風速度在第4分鐘末不得小于2.5米/秒，在第6分鐘末不得小于2.2米/秒表3電動通風干濕表的技術要求序號技術要求指標1環(huán)境條件環(huán)境溫度15℃~30℃濕度≤85%RH2測量范圍溫度：5℃~50℃濕度：10%RH~95%RH3外觀、結(jié)構c)通風器外殼上應開有中間開有中間刻有豎線的有機玻璃的窗口d)b)發(fā)條盒上應有箭號標記線4通風速度應在(2.5~4.0)m/s范圍內(nèi)5干濕表等級二級標準、工作級6干球溫度計示值誤差二級標準±0.08℃、工作級±0.3℃7濕球溫度計示值誤差二級標準±0.08℃8干、濕球溫度計示值誤差之差的絕對值9相對濕度二級標準≤2.0%RH、工作級≤5.0%RH在本標準的起草階段，項目組深入地調(diào)研了國內(nèi)外冷鏡式露點儀、機械通風干濕表和電動通風干濕表的技術現(xiàn)狀以及氣象行業(yè)對空氣濕度量值測量的現(xiàn)實需求，依據(jù)表1、表2和表3中各項要求，制定了空氣濕度氣象計量標準器的各項技術要求指標。具體如下：1.分類根據(jù)空氣濕度計量標準器的工作原理，將標準器分為露點類(冷鏡式露點儀)和干濕表類(機械通風干濕表和電動通風干濕表)分別進行技術要求的規(guī)定。1)外觀及結(jié)構作為濕度實驗室計量標準設備，在外觀上需要滿足計量器具的相應要求如下：外殼無明顯銹蝕、碰損痕跡，各電纜和接頭的接觸良好；各功能鍵操作正常，顯示器顯示完整、清晰。2)銘牌對露點儀銘牌應包含的信息進行了規(guī)定，即銘牌上應標明產(chǎn)品名稱、型號、制造單位(商標)、出廠編號等信息，并清晰可辨。3)露點傳感器測量室及制冷器露點傳感器測量室內(nèi)應清潔、鏡面無污染，無劃痕；熱點制冷器及輔助制冷器工作正常。4)工作條件冷鏡式露點儀作為空氣濕度計量標準，主要用于二級露點儀、濕度計的實驗室檢定、校準，其工作條件參照JJG499-2021精密露點儀檢定規(guī)程，環(huán)境溫度：(15~3)℃，環(huán)境濕度：(10~85)%RH，大氣壓力：波動不超過200Pa/h。5)計量性能(1)準確度等級氣象行業(yè)使用的冷鏡式露點儀的等級劃分原則于JJG499-2021精密露點儀檢定規(guī)程中等級劃分一致，故參照檢定規(guī)程指標要求，將冷鏡式露點儀的準確度等級分為一級，二級。(2)測量范圍依據(jù)JJG499-2021精密露點儀檢定規(guī)程中一級、二級露點儀的測量范圍，并結(jié)合氣象工作實際，將露點測量范圍、相對濕度測量范圍規(guī)定如下：露點測量范圍：-70℃~﹢70℃(一級)；-20℃~﹢40℃(二級)；相對濕度測量范圍：不小于5%RH~95%RH。(3)分辨力JJG499-2021精密露點儀檢定規(guī)程中沒有對分辨力進行規(guī)定，通過調(diào)研國內(nèi)冷鏡式露點儀生產(chǎn)廠家，提出了分辨力的最低要求：單位為露點溫度時，分辨力最低為0.1℃；單位為相對濕度時，分辨力最低為0.1%RH。(4)示值誤差和重復性依據(jù)JJG499-2021精密露點儀檢定規(guī)程中對最大允許誤差、重復性的規(guī)定，并結(jié)合測量范圍的要求，制定出本標準的要求如下：表4冷鏡式露點儀最大允許誤差和重復性指標要求露點溫度Td范圍-70℃≤Td＜-50℃-50℃≤Td＜-20℃-20℃≤Td＜40℃40℃≤Td≤70℃一級最大允許誤差±0.30℃±0.20℃±0.15℃±0.20℃重復性≤0.15℃≤0.10℃≤0.08℃≤0.10℃二級最大允許誤差±0.60℃±0.40℃±0.30℃±0.40℃重復性≤0.30℃≤0.20℃≤0.15℃≤0.20℃6)供電要求依據(jù)JJG499-2021精密露點儀檢定規(guī)程中對電源的指標要求，即按露點儀的要求供電，電源電壓應不超過額定值的±10%，并通過對冷鏡式露點儀生產(chǎn)廠家調(diào)研，對供電電壓、電流以及頻率提出了通用要求：電壓：198VAC~242VAC；電流：0.5A；頻率：50Hz~60Hz。2.干濕表類標準器1)機械通風干濕表(1)外觀及結(jié)構對機械通風干濕表的金屬外殼、通風器外殼以及溫度傳感器的安裝等進行了規(guī)定，要求金屬外殼和護套管應有鏡狀表面，無銹蝕和斑痕；通風器外殼上應開有中間刻度線的有機玻璃窗口，發(fā)條盒上應有箭號標記線；溫度傳感器護套管為內(nèi)外護管結(jié)構時，內(nèi)外護管應同心，并有隔熱墊圈；溫度傳感器應安裝牢固，無松動，感應部分應位于護套管中心；濕球紗布(或紗套)應潔凈、柔軟、脫脂，具有良好的吸水性；上水杯應潔凈無污染。(2)銘牌對機械通風干濕表銘牌應包含的信息進行了規(guī)定，即銘牌上應有儀器名稱、制造廠家(或商標)、型號、測量范圍、最大允許誤差、出廠編號、出廠日期、制造計量器具許可證標志及編號等信息。(3)通風器通風器作為機械通風干濕表的重要組成部分，直接影響著通風速度。依據(jù)JJG204-80氣象用通風干濕表檢定規(guī)程中對通風器的要求，提出了本標準對于通風器的通用技術要求：通風器的風扇和發(fā)條盒(或電機)應平穩(wěn)轉(zhuǎn)動，無摩擦聲和撞擊聲；通風持續(xù)時間應保持6min以上。(4)工作條件依據(jù)JJG204-80氣象用通風干濕表檢定規(guī)程以及QXT25-2004鉑電阻電動通風干濕表傳感器中對工作條件的規(guī)定，本標準規(guī)定機械通風干濕表工作條件如下：環(huán)境溫度：-10℃~45℃；大氣壓力：860hPa~1060hPa。(5)計量性能(1)測量范圍干濕表系數(shù)和干濕表測溫誤差是影響干濕表測濕精度的主要因子。干濕表測溫誤差引起的測濕誤差，隨著氣溫的降低而增大，氣溫越低，引起的相對濕度誤差越大。所以為了保證干濕表測濕精度，干濕表測濕法只適用于-10℃以上的溫度范圍。結(jié)合氣象工作實際對測量范圍進行了規(guī)定：溫度：-10℃~45℃；濕度：10%RH~100%RH。(2)示值誤差JJG204-80氣象用通風干濕表檢定規(guī)程中僅規(guī)定了干濕溫度誤差要求，本標準增加了濕度誤差要求。濕度示值誤差依據(jù)JJG2046-1990濕度計量器具檢定系統(tǒng)表，并參照JJG993-2018電動通風干濕表的規(guī)定要求，規(guī)定：濕度：最大允許誤差±3%；干球溫度、濕球溫度：最大允許誤差±0.3℃。注：濕球溫度指濕球溫度傳感器無紗布(或紗套)時測得的空氣溫度。(3)最小分度值依據(jù)JJG204-80氣象用通風干濕表檢定規(guī)程，對測溫時的最小分度值進行了規(guī)定：溫度傳感器為玻璃液體溫度計時，最小分度值為0.2℃。(4)通風速度干濕表系數(shù)(A值)和干濕表測溫誤差是影響干濕表測濕精度的主要因子。干濕表系數(shù)可以從理論上來計算，但實用上確定A值都是通過實驗測定。對于固定形狀、大小的干濕表來說，A值基本上只與風速有關。長期研究得出A值與濕球球部附近的氣流速度有關。隨著氣流速度的增加而減小，當風速超過2.5m/s時，A值就趨近于一個穩(wěn)定的臨界值，風速再增大時，A值基本保持不變。在進行讀數(shù)前四分鐘要進行上發(fā)條通風，且每次發(fā)條通風時間至少可持續(xù)六分鐘?；谏鲜鲅芯?，并依據(jù)JJG204-80氣象用通風干濕表檢定規(guī)程，規(guī)定：通風速度應在(2.5~4.0)m/s范圍內(nèi)。第四分鐘末通風速度不小于2.5m/s，第六分鐘末通風速度不小于2.2m/s。1)電動通風干濕表(1)外觀及結(jié)構對電動通風干濕表的涂層、結(jié)構以及上水杯等進行了規(guī)定，要求表面涂層應牢固、均勻、光潔；外形結(jié)構應完好無損，各零部件堅固、可靠，電氣焊接部分不應有虛焊、假焊；干、濕球溫度計應與其防輻射護管(層)同心；濕球溫度計的沙布套應干凈，無腐爛，無油污；上水杯(容器)應清潔，無污染。(2)銘牌對電動通風干濕表銘牌應包含的信息進行了規(guī)定，即銘牌上應標有制造廠、儀表名稱、型號、出廠編號和制造日期及標志、風機電壓、通風速度和干濕表系數(shù)A值等。(3)通風器JJG993-2018電動通風干濕表檢定規(guī)程中對通風器的要求，提出了本標準對于通風器的通用技術要求：風機運行平穩(wěn)，無嚴重發(fā)熱和振動；通風風速應均勻。(4)工作條件依據(jù)JJG993-2018電動通風干濕表檢定規(guī)程以及QXT25-2004鉑電阻電動通風干濕表傳感器中對工作條件的規(guī)定，本標準規(guī)定電動通風干濕表工作條件如下：環(huán)境溫度：-10℃~45℃；大氣壓力：860hPa~1060hPa。(5)計量性能(1)測量范圍依據(jù)JJG993-2018電動通風干濕表檢定規(guī)程中對測量范圍的規(guī)定，并結(jié)合氣象工作實際對測量范圍進行了規(guī)定：溫度：5℃~50℃；濕度：10%RH~95%RH。(2)示值誤差JJG993-2018電動通風干濕表檢定規(guī)程中對二級標準的電動通風干濕表示值誤差進行了規(guī)定，本標準參照此檢定規(guī)程，規(guī)定：濕度：最大允許誤差±2%RH。干球溫度、濕球溫度：最大允許誤差±0.08℃。干、濕溫度計示值誤差之差的絕對值：≤0.1℃。注：濕球溫度指濕球溫度傳感器無紗布(或紗套)時測得的空氣溫度。(3)最小分度值依據(jù)JJG204-80氣象用通風干濕表檢定規(guī)程，對測溫時的最小分度值進行了規(guī)定：溫度傳感器為玻璃液體溫度計時，最小分度值為0.2℃。(4)分辨力依據(jù)JJG993-2018電動通風干濕表檢定規(guī)程，對數(shù)字式電動通風干濕表的分辨力進行了規(guī)定：溫度分辨力應為小數(shù)點后至少兩位(0.01℃)。(5)通風速度干濕表系數(shù)(A值)和干濕表測溫誤差是影響干濕表測濕精度的主要因子。干濕表系數(shù)可以從理論上來計算，但實用上確定A值都是通過實驗測定。對于固定形狀、大小的干濕表來說，A值基本上只與風速有關。長期研究得出A值與濕球球部附近的氣流速度有關。隨著氣流速度的增加而減小，當風速超過2.5m/s時，A值就趨近于一個穩(wěn)定的臨界值，風速再增大時，A值基本保持不變?；谏鲜鲅芯?，并依據(jù)JJG993-2018電動通風干濕表檢定規(guī)程，規(guī)定：通風速度應在(2.5~4.0)m/s范圍內(nèi)。三、主要試驗(或驗證)的分析、綜述報告，技術經(jīng)濟論證，預期的經(jīng)濟效果；1.試驗驗證本標準中主要試驗是冷鏡式露點儀示值誤差、重復性和通風干濕表示值誤差、通風速度的技術要求。該兩部分內(nèi)容試驗測試樣本為國家氣象計量站測試過的冷鏡式露點儀、通風干濕表，本部分所提供的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為檢定合格的試驗數(shù)據(jù)。1)冷鏡式露點儀示值誤差試驗驗證表5~表14包括3個型號的8臺測試樣本的測試，測試方法參照JJG499-2021精密露點儀檢定規(guī)程相關規(guī)定，所測結(jié)果均符合本標準對應技術要求。具體測試數(shù)據(jù)如下：表5型號S-1M/S-2S編號205G09示值誤差、重復性測試數(shù)據(jù)/℃標準值被檢示值示值誤差重復性-30.11-30.010.100.01-20.15-20.16-0.010.01-0.020.010.510.620.009.829.850.030.0119.8119.850.040.00表6型號S-1M/S-1S編號115E09示值誤差、重復性測試數(shù)據(jù)/℃標準值被檢示值示值誤差重復性-30.11-30.25-0.140.00-20.15-20.310.010.010.510.51-0.010.019.829.79-0.030.0119.8119.830.020.00表7型號DM2000編號S202007300011A示值誤差、重復性測試數(shù)據(jù)/℃標準值被檢示值示值誤差重復性-9.970.090.010.480.660.019.8710.000.0119.7319.960.230.01表8型號DM2000編號S20210320021A示值誤差、重復性測試數(shù)據(jù)/℃標準值被檢示值示值誤差重復性0.000.590.630.040.009.849.80-0.040.0019.3619.250.00表9型號DM2000編號S202103020022A示值誤差、重復性測試數(shù)據(jù)/℃標準值被檢示值示值誤差重復性0.010.590.770.009.859.960.0019.3619.610.250.00表10型號DM2000編號S202007300003A示值誤差、重復性測試數(shù)據(jù)/℃標準值被檢示值示值誤差重復性0.020.000.580.750.009.849.850.010.0019.3419.28-0.060.00表11型號S-1M/S-1S編號105F09示值誤差、重復性測試數(shù)據(jù)/℃標準值被檢示值示值誤差重復性0.060.020.570.700.009.869.900.040.0019.3619.410.050.002)通風干濕表示值誤差、通風速度試驗驗證表12~表17為受測4臺機械通風干濕表、2臺數(shù)字通風干濕表的示值誤差、通風JJG993-2018電動通風干濕表檢定規(guī)程，所測結(jié)果均符合本標準對應技術要求。具體測試數(shù)據(jù)如下：表12型號MHM2編號16594示值誤差℃、通風速度m/s測試數(shù)據(jù)檢定點標準值被檢示值一示值誤差被檢示值二示值誤差-20℃-20.000.200.20-9.800.20-9.800.200℃0.000.200.200.200.2010℃10.0010.200.2010.200.2020℃20.0020.040.0420.100.1030℃30.0030.180.1830.200.20通風速度末2.81末2.47表13型號MHM2編號11997示值誤差℃、通風速度m/s測試數(shù)據(jù)檢定點標準值被檢示值一示值誤差被檢示值二示值誤差-20℃-20.00-20.000.000.060.000.000℃0.000.000.00-0.06-0.0610℃10.0010.040.0410.000.0020℃20.0020.100.1020.000.0030℃30.0030.000.0030.140.14通風速度末2.86末2.60表14型號MHM2編號10908示值誤差℃、通風速度m/s測試數(shù)據(jù)檢定點標準值被檢示值一示值誤差被檢示值二示值誤差-20℃-20.00-20.06-0.06-20.000.000.00-9.900.100℃0.000.000.000.180.1810℃10.0010.000.0010.160.1620℃20.0020.000.0020.160.1630℃30.0030.000.0030.180.18通風速度末2.60末2.28表15型號MHM2編號54140示值誤差℃、通風速度m/s測試數(shù)據(jù)檢定點標準值被檢示值一示值誤差被檢示值二示值誤差-20℃-20.00-0.02-20.000.02-9.920.080.000℃0.000.060.060.000.0010℃10.0010.140.1410.000.0020℃20.0020.120.1220.020.0230℃30.0030.080.0829.980.02通風速度末2.50末2.25表16型號DSP-2編號892003示值誤差℃、通風速度m/s測試數(shù)據(jù)溫度23℃時濕度示值誤差%RH檢定點標準值被檢示值示值誤差30.4831.110.6340.3640.920.5660.4560.840.3980.3280.580.2690.1390.570.44通風速度＞2.5m/s溫度示值誤差℃檢定點標準值干溫示值示值誤差濕溫示值示值誤差干溫差15℃15.0215.020.0015.020.000.0023℃23.0223.030.0123.020.000.0130℃30.13