《數(shù)字氣壓計(jì)》國家計(jì)量檢定規(guī)程征求意見稿

1 任務(wù)來源

經(jīng)全國壓力計(jì)量技術(shù)委員會(huì)向國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局申報(bào)，由中國氣象局氣象探測(cè)中心、中國白城兵器試驗(yàn)中心、安徽省氣象局大氣探測(cè)中心、上海市氣象信息與技術(shù)支持中心儀器研究科和甘肅省氣象計(jì)量站制訂本規(guī)程。國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局于2011年4月通過審定并批準(zhǔn)立項(xiàng)，以國質(zhì)檢辦量函【2011】259號(hào)文“2011年國家計(jì)量技術(shù)法規(guī)制定修訂計(jì)劃項(xiàng)目表”的通知下達(dá)制訂任務(wù)，《數(shù)字氣壓計(jì)檢定規(guī)程》歸口于全國壓力計(jì)量技術(shù)委員會(huì)。

2 制訂本規(guī)程的目的和意義

數(shù)字氣壓計(jì)被廣泛應(yīng)用于氣象、水文、海洋、航空等各個(gè)領(lǐng)域的大氣壓力測(cè)量。目前，氣象行業(yè)內(nèi)，無論是二等標(biāo)準(zhǔn)器，還是現(xiàn)場測(cè)量設(shè)備，幾乎全部采用數(shù)字氣壓計(jì)進(jìn)行氣壓測(cè)量。截止目前為止，僅氣象部門既已配備三千多套數(shù)字氣壓計(jì)。根據(jù)國家行業(yè)發(fā)展規(guī)劃，本類設(shè)備在未來將達(dá)到兩萬余套。這些設(shè)備測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性對(duì)于國家減災(zāi)防災(zāi)，保證國民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行和持續(xù)發(fā)展，保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要作用。依據(jù)科學(xué)合理的規(guī)程對(duì)其進(jìn)行周期檢定是保證其測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠的必要技術(shù)手段。

3 編寫過程

中國氣象局氣象探測(cè)中心作為本規(guī)程的主要起草單位，2011年4月初召集參加起草單位（中國白城兵器試驗(yàn)中心、安徽省氣象局大氣探測(cè)中心、上海市氣象信息與技術(shù)支持中心儀器研究科和甘肅省氣象計(jì)量站）起草人組成編寫組。編寫組由李建英、賀曉雷、齊久成、于賀軍、周昌文、彭慧和李曉峰7名同志組成。

李建英同志作為該規(guī)程的第一起草人，重點(diǎn)完成了規(guī)程的申請(qǐng)、編寫過程及圍繞規(guī)程所進(jìn)行試驗(yàn)的組織，提出了規(guī)程結(jié)構(gòu)、規(guī)程主要內(nèi)容，完成了規(guī)程征求意見稿的編寫、規(guī)程不確定度分析報(bào)告以及試驗(yàn)報(bào)告的具體編寫工作。

賀曉雷同志承擔(dān)了規(guī)程征求意見稿具體內(nèi)容的起草工作；齊久成同志承擔(dān)了規(guī)程所需試驗(yàn)的組織工作；于賀軍同志承擔(dān)了規(guī)程所需試驗(yàn)的具體試驗(yàn)工作。

齊久成、周昌文、彭慧和李曉峰同志參加了規(guī)程起草過程中的討論，對(duì)規(guī)程的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容提出了意見。編寫組進(jìn)行了廣泛的調(diào)研及資料收集整理工作，于2011年6月形成征求意見稿。

4 編寫依據(jù)

在編寫本規(guī)程時(shí)，我們首先注重參考國際國內(nèi)已正式發(fā)行的相關(guān)規(guī)程或規(guī)范的最新版本，本規(guī)程的編寫格式遵從了JJF 1002-2010《國家計(jì)量檢定規(guī)程編寫規(guī)則》的要求，編寫過程中參考了JJF1001-1998《通用計(jì)量術(shù)語及定義》、JJF1094-2002《測(cè)量儀器特性評(píng)定》及JJF1059-1999《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》等國家規(guī)范，規(guī)程的一項(xiàng)計(jì)量性能指標(biāo)的制定還采納了國際建議OIML R97的規(guī)定。

5 制訂規(guī)程的簡要過程

5.1 調(diào)研情況

5.1.1生產(chǎn)情況：目前國內(nèi)數(shù)字氣壓計(jì)的生產(chǎn)廠家主要有中國航空工業(yè)集團(tuán)公司太原航空儀表有限公司（前太行儀表廠）、北京翔實(shí)天凱科技發(fā)展有限公司、成都成航車輛儀表有限責(zé)任公司、南京航樂電子有限公司和江蘇省無線電科學(xué)研究所有限公司，國內(nèi)生產(chǎn)的數(shù)字氣壓計(jì)大約有1000臺(tái)左右。國外生產(chǎn)數(shù)字氣壓計(jì)的廠家主要有Vaisala公司、Paroscientific公司、Setra公司、GE(Pressurements)公司、日本恒和公司等，這些進(jìn)口的數(shù)字氣壓計(jì)在國內(nèi)保守估計(jì)大約有15000臺(tái)左右。準(zhǔn)確度等級(jí)從0.1級(jí)至0.01級(jí)，測(cè)量范圍從10hPa至1100hPa。

5.1.2使用情況：氣象、水文、海洋、航空等各個(gè)領(lǐng)域的大氣壓力測(cè)量都普遍采用數(shù)字氣壓計(jì)。

5.1.3開展工作情況：目前國內(nèi)開展數(shù)字氣壓計(jì)測(cè)試校準(zhǔn)的主要集中在計(jì)量部門。

6 主要內(nèi)容的說明

本規(guī)程主要是對(duì)數(shù)字氣壓計(jì)檢定規(guī)程中范圍、概述、計(jì)量性能要求、通用技術(shù)要求、計(jì)量器具控制等內(nèi)容提出了要求和規(guī)定，并給出了對(duì)于這些規(guī)定進(jìn)行的檢查方法。

6.1 關(guān)于規(guī)程1條

由于中國幅員遼闊，地形復(fù)雜，氣象測(cè)量儀器不僅要考慮高空觀測(cè)，也要考慮盆地觀測(cè)。氣壓段高度觀測(cè)范圍從-400m到30000m，用壓高公式進(jìn)行換算，-400m 的高度相當(dāng)于1062 hPa ，30000m的高度相當(dāng)于11.7 hPa，考慮一定的余量，因此，本規(guī)程將測(cè)量范圍下限確定為10hPa，測(cè)量范圍的上限確定為1100hPa，滿足了業(yè)務(wù)需求。

6.2關(guān)于規(guī)程3.1條

6.2.1 最大允許誤差以絕對(duì)誤差表示的理由

a)  由于氣象行業(yè)地面儀器具有量程窄、精度高的特點(diǎn)，又來自國內(nèi)外不同廠商，在技術(shù)指標(biāo)的描述上各不相同，類似于芬蘭Vaisala公司生產(chǎn)的PTB220數(shù)字氣壓計(jì)所給出的技術(shù)指標(biāo)多達(dá)八項(xiàng)，而部分國內(nèi)生產(chǎn)商給出的技術(shù)指標(biāo)僅為一項(xiàng)。在規(guī)程的制訂中，考慮到檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性和檢定業(yè)務(wù)的方便性，不可能對(duì)Vaisala公司所給出的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行逐一檢測(cè)，因此，我們只需將各分項(xiàng)指標(biāo)以方和根的形式進(jìn)行合成，給出一個(gè)總的指標(biāo)，即最大允許誤差。這樣也可以和國內(nèi)生產(chǎn)的儀器統(tǒng)一起來。

b)  氣象行業(yè)使用儀器的技術(shù)指標(biāo)之所以以絕對(duì)誤差表示，是因?yàn)槭澜鐨庀蠼M織—?dú)庀髢x器和觀測(cè)方法指南中氣壓觀測(cè)儀器使用的技術(shù)指標(biāo)就是以絕對(duì)誤差形式表示的，再者國際建議R97中氣壓觀測(cè)儀器使用的技術(shù)指標(biāo)也是以絕對(duì)誤差形式表示的，因此，本規(guī)程在10hPa～1100hPa測(cè)量范圍內(nèi)數(shù)字氣壓計(jì)的誤差也以絕對(duì)誤差形式給出。

c)  再者JJG875—2005數(shù)字壓力計(jì)檢定規(guī)程的最大允許誤差是以量程的百分?jǐn)?shù)表示，關(guān)于量程的定義在JJF1001-1998中是這樣定義的。“量程：標(biāo)稱范圍兩極限的模”，即最大值與最小值之差。按照這樣的理解，JJG875—2005中最大允許誤差很容易理解為壓力計(jì)的量程越小，對(duì)壓力計(jì)最大允許誤差的要求越嚴(yán)格。很顯然，這樣的理解是不合理的。因此，本規(guī)程對(duì)數(shù)字氣壓計(jì)的誤差以絕對(duì)誤差形式給出。

6.2.2 增加0.03級(jí)的必要性

考慮到JJG875—2005數(shù)字壓力計(jì)檢定規(guī)程準(zhǔn)確度等級(jí)的劃分中，未包含0.03級(jí)的數(shù)字壓力計(jì)，由于0.03級(jí)的數(shù)字氣壓計(jì)是氣象部門使用最多的儀器，截至到目前僅氣象部門既已配備三千多套數(shù)字氣壓計(jì)，根據(jù)國家行業(yè)發(fā)展規(guī)劃，本類儀器在未來將達(dá)到兩萬余套。因此，在本規(guī)程的制訂中增加了0.03級(jí)是非常必要的。

6.3 關(guān)于規(guī)程3.2條

本規(guī)程規(guī)定了數(shù)字氣壓計(jì)的長期穩(wěn)定性指標(biāo)不得大于最大允許誤差絕對(duì)值，采納了OIML R97 國際建議對(duì)數(shù)字氣壓計(jì)長期穩(wěn)定性的規(guī)定。

6.4 關(guān)于氣壓計(jì)回程誤差技術(shù)指標(biāo)

本規(guī)程取消了氣壓計(jì)回程誤差技術(shù)指標(biāo)。由于對(duì)0.01級(jí)和0.02級(jí)數(shù)字氣壓計(jì)的檢定只能使用活塞壓力計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)器，而在絕壓測(cè)量中，活塞壓力計(jì)無法保持連續(xù)上升和下降趨勢(shì)，因此，無法實(shí)現(xiàn)數(shù)字氣壓計(jì)的回程誤差測(cè)量。即使0.01級(jí)氣壓計(jì)在量傳0.03級(jí)氣壓計(jì)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)回程誤差的檢定。但根據(jù)我們對(duì)0.03級(jí)氣壓計(jì)回程誤差的計(jì)算，回程誤差大部分為最大允許誤差的1/10，可以忽略不計(jì)。目前為止，0.01級(jí)和0.02級(jí)氣壓計(jì)是省級(jí)大氣壓力標(biāo)準(zhǔn)器，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器不進(jìn)行回程誤差的要求，對(duì)工作級(jí)氣壓計(jì)也沒有必要在進(jìn)行回程誤差的要求了。

6.5 關(guān)于5.1.1條

明確了標(biāo)準(zhǔn)器的選取原則。其不確定度或最大允許誤差至少要小于被檢儀器不確定度或最大允許誤差的三分之一。

6.6 關(guān)于5.3.2.2條

本規(guī)程包含了沒有壓力接嘴的氣壓計(jì)的檢定。對(duì)于沒有壓力接嘴的氣壓計(jì)要求在氣壓檢定箱中進(jìn)行。而JJG875—2005中未考慮該類儀器的檢定。

6.7 關(guān)于5.3.3.1條（檢定點(diǎn)的選取）

在規(guī)程的編寫中，如何選取壓力點(diǎn)的試驗(yàn)與壓力循環(huán)的試驗(yàn)一起進(jìn)行的。本規(guī)程規(guī)定在氣壓計(jì)的測(cè)量范圍內(nèi)應(yīng)至少均勻或合理地選取7個(gè)檢定點(diǎn)。之所以規(guī)定至少7個(gè)壓力點(diǎn)的原因是：在OIML R97國際建議附錄A.5.1.3中規(guī)定，在儀器測(cè)量范圍內(nèi)至少進(jìn)行4個(gè)壓力點(diǎn)的檢定，壓力點(diǎn)之間的間隔不超過50hPa。本規(guī)程規(guī)定檢定壓力點(diǎn)的數(shù)量大于OIML R97中規(guī)定的數(shù)量。

關(guān)于確定壓力點(diǎn)檢定間隔，本規(guī)程也進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。在試驗(yàn)過程中，每隔50hPa為一個(gè)壓力測(cè)試點(diǎn)，共進(jìn)行了5個(gè)壓力循環(huán)的測(cè)試。對(duì)每臺(tái)氣壓計(jì)，在每個(gè)測(cè)試點(diǎn)上，分別計(jì)算誤差平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在1100hPa、1000hPa、900hPa、800hPa、700hPa、600hPa、500hPa壓力點(diǎn)上的誤差平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差與1050hPa、950hPa、850hPa、750hPa、650hPa、550hPa  誤差平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差無明顯差別，因此，對(duì)數(shù)字氣壓計(jì)只需在整100hPa或整10hPa壓力點(diǎn)上檢定即可。

6.8 關(guān)于5.3.3.2條（壓力循環(huán)次數(shù)的確定）

在規(guī)程編寫過程中，關(guān)于壓力循環(huán)次數(shù)的確定在國家氣象計(jì)量站大氣壓力實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了試驗(yàn)。對(duì)七個(gè)生產(chǎn)廠家不同型號(hào)的21臺(tái)數(shù)字氣壓計(jì)進(jìn)行了為期2周試驗(yàn)。該21臺(tái)數(shù)字氣壓計(jì)測(cè)量范圍為500hPa～1100hPa，最大允許誤差為±0.3hPa，在量程范圍內(nèi)，每隔50hPa為一個(gè)壓力測(cè)試點(diǎn)，包括兩個(gè)端點(diǎn)，進(jìn)行了5個(gè)壓力循環(huán)的測(cè)試，即每個(gè)壓力點(diǎn)分別進(jìn)行了10次讀數(shù)，分別計(jì)算該10次讀數(shù)的誤差值。在這10次誤差值中，先選出最大值和最小值，然后再從剩余的8個(gè)誤差值中任意選出2個(gè)數(shù)據(jù)，與選出的最大值和最小值組合成1組，共有28種這樣的組合。然后對(duì)28種組合分別進(jìn)行誤差平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差的計(jì)算，選出誤差平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差的最大值和最小值，將該最大值和最小值分別代入標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成計(jì)算式中，最后得出該壓力測(cè)試點(diǎn)的擴(kuò)展不確定度值。其它的壓力測(cè)試點(diǎn)按照同樣的方法進(jìn)行計(jì)算，得出每個(gè)壓力點(diǎn)的擴(kuò)展不確定度值。如果上述每個(gè)壓力測(cè)試點(diǎn)的擴(kuò)展不確定度值均小于最大允許誤差的三分之一，即可證明本規(guī)程規(guī)定的2個(gè)壓力循環(huán)測(cè)試方法可靠。

按照以上的數(shù)據(jù)處理方法，對(duì)21臺(tái)數(shù)字氣壓計(jì)分別進(jìn)行了不確定度計(jì)算，結(jié)果表明，這21臺(tái)數(shù)字氣壓計(jì)在各壓力測(cè)試點(diǎn)上的擴(kuò)展不確定度均小于最大允許誤差的三分之一，不確定度計(jì)算結(jié)果見試驗(yàn)報(bào)告表3。由表3可以證明，本規(guī)程規(guī)定的2個(gè)壓力循環(huán)測(cè)試方法可靠。

本規(guī)程規(guī)定進(jìn)行兩個(gè)壓力循環(huán)的測(cè)試采納了OIML R97附錄A.5.3條的建議。

6.9 關(guān)于規(guī)程5.3.4.2條

a) 調(diào)整方法的不同

本規(guī)程5.3.4.2條與JJG875-2005數(shù)字壓力計(jì)檢定規(guī)程5.3.6.1 a)有很大的區(qū)別。主要表現(xiàn)在調(diào)整方法的不同。JJG875-2005規(guī)定，如果壓力計(jì)示值超差，升壓（或疏空）到壓力計(jì)滿量程處并比照標(biāo)準(zhǔn)壓力值，通過壓力計(jì)的手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)將壓力計(jì)示值調(diào)整到最佳狀態(tài)，再進(jìn)行示值誤差檢定。這樣的調(diào)整方法更適合表壓儀器的調(diào)整。而數(shù)字氣壓計(jì)主要是絕壓型的，絕壓型數(shù)字氣壓計(jì)調(diào)整一般都通過調(diào)整零點(diǎn)和斜率來實(shí)現(xiàn)，應(yīng)先調(diào)整氣壓計(jì)的零點(diǎn)，再調(diào)整滿量程。零點(diǎn)的調(diào)整有時(shí)是通過使用真空泵來輔助完成的。

b)  JJG875-2005中明確規(guī)定，對(duì)穩(wěn)定性合格，示值誤差合格的壓力計(jì)，也將其示值誤差調(diào)整到最佳狀態(tài)，再進(jìn)行示值誤差檢定。本規(guī)程只對(duì)穩(wěn)定性合格、示值誤差不合格的氣壓計(jì)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整完成后再重新進(jìn)行示值誤差檢定。而對(duì)示值誤差合格的氣壓計(jì)在使用時(shí)使用修正值即可，因?yàn)閷?duì)氣壓計(jì)的調(diào)整所花費(fèi)的時(shí)間和精力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于壓力計(jì)（表壓）的調(diào)整。

c) 明確了氣壓計(jì)調(diào)整的最佳狀態(tài)。該最佳狀態(tài)可理解為氣壓計(jì)各壓力點(diǎn)示值誤差小于最大允許誤差。當(dāng)氣壓計(jì)示值誤差大于最大允許誤差時(shí)，按氣壓計(jì)的說明書的調(diào)整方法對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整到小于最大允許誤差即可。調(diào)整合格后，重新進(jìn)行示值檢定。

6.11 關(guān)于規(guī)程5.4條

當(dāng)氣壓計(jì)穩(wěn)定性指標(biāo)合格，示值誤差超差，可對(duì)氣壓計(jì)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整完成后重新檢定合格的，仍可出具檢定證書。主要是考慮了這部分氣壓計(jì)在上次檢定時(shí)，示值誤差合格后未對(duì)其調(diào)整。如果在本次檢定時(shí)，氣壓計(jì)穩(wěn)定性指標(biāo)合格，示值誤差不合格，將這部分氣壓計(jì)判為不合格，就造成了誤判。但是對(duì)于穩(wěn)定性指標(biāo)不合格的氣壓計(jì)，判為不合格，出具檢定結(jié)果通知書。

                                   編寫組

                               2012年3月2日