JJG(气象)004-2011 自动气象站风向风速传感器检定规程

　　按照5.3.2条规定调整风速检定点,当风速点调好后，稳定lmin后用风速参数数据采集器自动采集微压计的实测风压值( Pa)、流场温度值(℃)、流场湿度值(％RH)和室内大气压力值(hPa)，用数据采集器读取（采集）被检风速传感器的输出值（如果输出值是频率信号，应根据风速方程转换成风速值）,根据实测风速计算公式，计算出各风速检定点上的实测风速值。检定开始前和检定结束后，分别读取（采集）环境和温度、湿度和大气压力值，用两次读数（采集）到的环境条件的平均值作为检定时的环境条件，填写到检定记录表格中。风速示值检定记录表见附录C

　　风向传感器由风向标部件、内装风向码信号发生器的壳体和信号输出插座等组成。风向标转轴连接一个由七位格雷码盘和红外发光二极管、光敏管组成的风向信号发生器。一组红外发光二极管和光敏管对正一个格雷码盘的码道，七组红外发光二极管和光敏管对正七个格雷码盘的码道产生代表风向的七位格雷码，转换成模拟电压输出。根据风向角、格雷码和输出电压的对应关系可测量出不同的风向角度。

　　用皮托管的测量结果计算实测风速。将微压计在各检定点上的读数平均值减去初始零位值，得出实测风压值 （单位为Pa），按式(1)计算标准状态下的相当风速值 ，见公式(1).

　　对于采用mmH2O为刻度单位的微压计，计算相当风速的公式为 =4 式中 为水柱高度(mm)

　　用被检风速传感器在各风速检定点上的指示风速减去实测风速，得出各风速检定点上的测量误差（示值误差），再将各风速检定点上的指示风速值代入技术方面的要求中给出的风速最大允许误差计算公式，得出各风速检定点上的允许误差值。当被检风速传感器，在各风速检定点上的测量误差均小于被检风速传感器在各风速检定点上的允许误差值时视为合格，否则应对风速传感器做维修，维修后的风速传感器应按规程要求重新检定。重新检定仍不合格者，作为不合格处理并更换。

　　风速范围：（0.1～30）m/s；紊流度:≤0.5%;工作段流速均匀性：≤1%；气流偏角：≤1；

　　本规程经中国气象局于2011年6月13日批准，并自2011年10月1 日起施行。

　　风向检定点为：0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°。

　　在风速传感器的风杯处于静止状态下，按照启动风速的指标设定风速，调节变频器使风洞内气流缓慢增加，当风杯由静止变为连续转动时，等时距读取(采集)微压计示值共3次。用微压计3次示值的平均值，计算出风洞工作段内的实测风速值（实测风速的计算方式见附录B）,即为风速传感器的启动风速。

　　A2.4 两次测量的 值相差不超过2.0％。两次 值的平均值即为风速传感器的阻塞系数，取小数点后三位。

　　传感器外型结构应完好，风杯无明显变形，转轴竖直时其转动应平稳、灵活。转轴呈水平状态时，风杯应能随遇平衡。传感器表面不应有明显凹迹、外伤、裂缝、变形等现象，表面涂层不应起泡、龟裂和脱落，金属件不应有严重锈蚀及其它机械损伤。风向指标记应明显,不能脱落。传感器应有型号、出厂编号等明显标志。

　　将风向标0位对齐平行于风洞轴线安装在风洞工作段内，转动风向标角度至采集器显示15°角，调整风洞内气流使之缓慢上升，当风向标向风洞轴线方向挪动时，读取（采集）微压计示值( Pa)、流场温度值(℃)、流场湿度值(％RH)和室内大气压力值(hPa)，根据实测风速计算公式，计算出此时的实测风速值，即为风向标的启动风速。

　　经检定合格的风向、风速传感器，发给检定证书(检定证书格式见附录C)。检定不合格的风向、风速传感器，发给检定结果通知书，并在检定结果通知书中注明示值误差不合格对应的风速（风向）检定点。

　　根据检定过程中检测到的流场内温度、湿度和大气压力平均值，用公式(2)计算出风速值的空气密度修正系数 ：

　　风速传感器是由三个铝质风杯(互成120°角)、内装随风杯轴旋转的截光盘、光电转换器及信号输出插座等部件组成。风杯在风的带动下旋转，带动截光盘切割光电转换电路的红外光束产生电脉冲。风杯转速在风速测量范围内与风速有良好线性关系,使输出的脉冲频率与风速成正比。

　　用风向传感器在各个风向检点上的显示值减去标准值(如果风向传感器输出值是六位和七位格雷码信号、电压信号,应转换成风向值)，得出各个风向点上的测量误差。以8个检定点上的测量误差均不超过±5°为合格,否则应做维修后重新检定。重新检定仍不合格，作不合格处理并更换。

　　根据风速仪器检定规程要求，被检风速传感器在风洞工作段气流方向上的投影面积不大于整个工作段截面积的5.0％，否则就会产生对气流的阻塞现象，从而形成乱流和回流压力，造成风速测量误差，因此必须知晓风速传感器的阻塞系数和测试方法。

　　经过外观检查合格的风向、风速传感器，才能进行示值误差检定，检定项目见表1。

　　将皮托管和风速传感器安装于风洞实验段内，皮托管的总压输出和静压输出分别连至数字微压计的总压和静压输入端口上，风速传感器输出端连至采集器(频率)的输入端子上。打开数字微压计、采集器电源开关，预热5min后开始启动风速和风速示值检定。当风速传感器的阻塞系数大于5.0％时，将会给检定结果带来误差，一定要进行阻塞系数修正，风速传感器阻塞系数的测量方法见附录A

　　检定前首先按标准度盘使用说明，将风向测量仪器（传感器）和标准度盘安装在一起并固定于平坦的工作台（工作桌）面上。风向传感器和采集器牢固连接并加电预热5min后开始风向示值检定。

　　用标准度盘的刻度值作为标准值，使风向标、指北线°点对齐，读取风向示值，一个风向检定点结束。再将风向标按照6.3.2条的风向检定点顺序进行其它各点检定。风向示值检定记录表见附录C。

　　A2.1挑选两支稳定性很高的风速传感器，送国家气象计量站大风洞测试后作为标准风速传感器使用。

　　A2.2 将其中的一支标准风速传感器安装在风洞工作段内已选定的位置上。利用静压落差法（见JJG431-86DEM6型轻便三杯风向风速表检定规程）校准标准风速传感器，并绘制成校准图线。根据该校准图线和国家气象计量站给出的校准图线m/s对应的实际风速值，将此值代入式(1)求出风速传感器的阻塞修正系数

　　风向传感器检定使用“°”作为计量单位；风速传感器检定使用“m/s”作为计量单位。

　　风速、风向传感器主要由风速、风向测量传感器、转换电路和信号输出电路组成。风速、风向结构图分别由图1和图2所示。

　　按照通用技术方面的要求进行外观检查。用目测方法检查风向、风速传感器外型结构是不是完好;传感器表面不应有明显的凹迹、外伤、裂缝、变形。传感器型号、出厂编号是否清晰，对于使用过的风向风速传感器，应重点检查风向、风速传感器外表面是否有裂纹等缺陷。