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/T 35228-2017 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 bearing nozzl降水测量仪器收集的器口。

3.2 降水称重单元 precipitation weighing unit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 precipitation date processing unit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sensitive threshold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datum measurement error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:zero error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 计量特性脉冲RS232/485外围组件（收集容器、外壳、底盘、基座、防风圈等） 称重单元处理单元载荷元件 信号变换电路 终端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。

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JJF 1071-2010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CALIBRATION CERTIFICATE证书编号：Certificate No号送检单位Ap p li c a n t计量器具名称Name of Instrument型号/规格Type/Specification出厂编号S e ri a l No.制造厂家M a nu f ac tu re r校准依据C a li b r a t i on R e gu la t i on批准人Approved by核验员Checked by （校准专用章）Stamp校准员Calibrated by接收日期Data of receive年Year月Month日Day校准日期Data of Verification年Year月Month日Day计量检定机构授权证书号：Authorization Certificate No.地址：ADD:传真：Fax电话：Tel邮编：Post CodeEmail：E-mail第页共页附录C校准说明（校准机关名称）校准说明第页共页附录D校准证书（内面）格式（校准机关名称）校准结果第页共页附录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au测量数据见表E.1,表E.2。

表E.1 校准数据单位为 mm表E.2 校准数据单位为 mm11用贝赛尔公式求得的实验标准偏差： ()()=-=∑=-101i 2101101x i x a s 0.000（mm ） （E.2） ()()=-=∑=-101i 2801101x i x a s 0.039(mm) （E.3） ()()=-=∑=-101i 24001101x i x a s 0.070（mm ） （E.4） 则得到A 类不确定度为：101010a a s u =＝0.000（mm ） （E.5）108080a a s u =＝0.039（mm ） （E.6）10400400a a s u =＝0.070（mm ） （E.7） E.4.2 由M1级标准砝码引入的不确定度1b u ：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 =3,得31a u b ==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2b u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 =3,得32a u b ==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 =3,得33a u b =＝0.058（mm ） （E.10）12 E.5 合成标准不确定度c u3211010b b b a c u u u u u +++=＝0.074（mm ） （E.11）3218080b b b a c u u u u u +++=＝0.083（mm ） （E.12） 321400400b b b a c u u u u u +++=＝0.102（mm ） （E.13）E.6 扩展不确定度U取k =2，得10102c u U ⨯=＝0.148（mm ） （E.14） 80802c u U ⨯=＝0.167（mm ） （E.15） 4004002c u U ⨯=＝0.204（mm ） （E.16E.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H 10=10.10mm,=U 0.15，k =2；H 80=81.92mm,=U 0.15，k =2；H 400=400.05mm,=U 0.15，k =2。