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风速传感器检定工作技术总结

发布时间2019-09-09        浏览次数:225

    风速类检定或校准的项目包括轻便三杯风向风速表、轻便磁感风速表、通风干湿表通风器、电接风向风速仪、皮托管、矿用风速表、风向风速传感器等。全省100个自动气象站配备的风向风速传感器的检定工作,是每年计量检定工作的重点之一。该技术总结详细介绍了大探中心风速实验室开展的各类风速传感器的检定依据和技术流程。
    一、风速传感器检定依据
    全国气象部门风速传感器的检定工作严格按照JJG(气象)004-2011自动气象站风向风速传感器检定规程的要求开展,下面对该规程做简要介绍。
    1、概述
    该规程经中国气象局于2011年6月13日批准,并于2011年10月1日起施行,适用于风速传感器的首次检定、后续检定及修理后的检定。风速传感器检定以“m/s”作为计量单位。
    2、风速传感器计量性能、技术要求
    测量范围:(0~60)m/s
    分辨力:0.1m/s
    zui大允差:±(0.5+0.03V)m/s(注:V为指示风速)
    启动风速:≤0.5m/s
    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。风向指北标记应明显,不能脱落。传感器应有型号、出厂编号等明显标志。
    3、计量器具和装备
    3.1标准器
    皮托静压管、数字微压计。
    3.2检定设备
    回直路低速风洞,风速范围:(0.1~30)m/.s。
    4、检定流程
    4.1外观检查按照通用技术要求进行外观检查。用目测方法检查风向、风速传感器外型结构是否完好;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。
    4.2示值误差检定经过外观检查合格的风速传感器,才能进行示值误差检定,包括启动风速检定和示值误差检定。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。
    4.3风速检定点选择风速检定点为:2 m/s、5 m/s、10 m/s、15 m/s、20m/s、25 m/s、30m/s。
    4.4风速示值检定当风速点调好后,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。
    4.5风速示值误差计算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要求中给出的风速zui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进行维修,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。
    4.6检定结果处理经检定合格的风速传感器,发给检定证书。检定不合格的风速传感器,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检定点。
    4.7检查周期风速传感器的检定周期一般为2年。但有以下情况之一时须提前送检。
    (1)自动气象站数据采集器经过维修或更换后。
    (2)当发现风速测量值出现异常时。
    二、全省自动站风速传感器配置情况
    现阶段全省气象站配备有风速传感器共100套,其中65个新型站使用无锡厂的ZQZ-TF型风速传感器;31个基准、基本站使用芬兰VAISALA的WAA151型风速传感器;尖扎、湟源、化隆、平安等4个站使用天津气象仪器厂的EL15-1A型风速传感器。2018年实验室共完成自动站风速传感器检定80套,出具检定证书34份,结果通知书46份。
    ZQZ—TF型测风传感器由风速传感器和风向传感器组成。风杯由特种工程塑料注塑成型,风向标尾翼板用质量轻、强度高、刚性好在高温高压条件下成型的非金属材料制造。配备到全省65个DZZ4型新型站,测量范围(0~75)m/s,启动风速≤0.5m/s。
    EL15-1A型杯式风速传感器利用风杯部件作为感应部件,其感应部件随风旋转并带动风速码盘进行光电扫描,输出相应的电脉冲信号.广泛应用于气象、环保、交通及国防军事等领域。测量范围(0.3~60)m/s,启动风速≤0.5m/s。
    三、风速传感器检定装备及配套设备介绍
    1、低速风洞
   大探中心计量检定科风速实验室目前使用的风速检定设备是鞍山光学仪表厂制造的DZS-Ⅱ型低速风洞,该风洞的控制系统由变频器及变频器控制箱组成,通过对变频器及变频器控制箱的操作,可以实现定点测量、起动风速测量。它具有精度高、操作方便、调速平稳、运行可靠等特点,并具有过流、过压、欠压、过热等保护功能。
    主要技术参数与性能指标:
    基本尺寸: 第一试验段:φ500mm 第二试验段:φ300mm
    总重量:1200Kg
    流场风速测量范围:0~40m/s 第一试验段:0.2~11m/s,第二试验段:0.5~20m/s
    风速比:N≈2.78
    气流均匀性:8V≤1%
    气流稳定性:8S≤0.5%
    温度范围:5~35℃
    电源:380V(+10%~-15%)50Hz
    电机功率:2.2KW
    2、标准器及主要配套设备
    风实验室现使用L型皮托静压管和2101数字压力计作为标准器,皮托管每5年送检一次,数字压力计每1年送检一次。
    四、实验室操作流程
    1、检查设备状态
    检查各配套设备的连接情况,包括检查皮托管连接是否正常,皮托管和微压计连接是否正常,采集器接线连接是否正常,查看电源线连接情况,若一切正常即可开启电源开关。
    2、检查传感器外观
    检查传感器外观是否有破损,手动转动风杯,观察风杯转动是否正常,连接通讯线,观察风杯转动和示值是否线性一致,手动转动速度一般情况下不大于12m/s,靠近耳朵,辨别转动时是否有杂音和摩擦声,并做记录。
    3、安装传感器
    将外观检查合格的传感器安装到风洞试验段,目前使用的传感器有三种,分别对应不同的底座和采集线接头,选择合适的底座和接线,保证接线状态良好的情况下通过底座固定,使其稳定不晃动。
    4、示值测量
    打开风洞和控制器,开启微压计、万用表、采集器的电源后,待数字微压计稳定到0.00pa左右时,记录检定系统中温度、气压、湿度的值作为初始值,随后启动检定系统。在原始记录登记表中完整记录每个检定点的示值风速和实测风速。
    五、风速检定系统
    目前风实验室使用佐格通信设备有限公司和昆山市三维换热器有限公司的两套检定系统。
    1、昆山AAVS风速传感器自动检定系统
    是昆山市三维换热器有限公司为风洞项目开发的风速风向检测软件,配合硬件完成对风洞的测控,主要实现风速、风向的检测,本系统根据设定风速能够快速准确的控制风速到设定值并满足精度控制要求。它集全自动工作方式、半自动工作方式及风向角度检定等功能于一体,兼容微软Windows 2000/NT/XP/2003系统,提供友好的用户界面,操作直观、便捷。
    AAVS风速传感器自动检定系统的主要功能特点:全自动工作方式     系统能够实现数据采集、数据处理、数据存储,每一检定点即时实现风速的自动修正(包括阻塞修正)及自动气象站风速传感器检定过程的全自动控制(风速超过启动风速zui大值0.6m/s后,超过稳定时间,风速传感器未能启动,则自动中断检定)。检定结束后,自动打印本次检定结果;zui后根据需要即时打印出检定证书或留待以后集中打印。   
    半自动工作方式      该工作方式除人工从键盘输入被检仪器的读数值外,其他基本与全自动工作方式一致。
    具体操作如下:
    软件运行后首先出现如下初始窗口:
    选择相应生产厂家的风速传感器的检定模块,进入程序自动检定窗口,现以“风速传感器/长春厂”为例说明,点击“风速传感器/长春厂”将出现如下窗口:
    在仪器编号框内输入检定仪器编号,点击按键,则面板上相应框内将显示相应的仪器编号,仪器信息通过设置面板录入。
    点击“控制”菜单栏内的“开始”控件,开始风速点的检定,当启动成功,如下图所示,将自动检定下一个检定点,如下图所示:
    2、佐格V2.15风洞自动检定系统
    V2.15是佐格仪器开发的风洞自动检定系统,相比AAVS风速传感器自动检定系统,该系统在界面优化,系统功能等方面存在一定优势。但目前系统运行稳定性存在一定问题,软件版本升级后仍无法解决现存的问题。







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