《熱式風速儀校準規范》 征求意見稿

熱式風速儀至今沒有國家級的校準規范，長期以來一直在參照住房和城鄉建設部主管的《熱球式風速儀計量校準規程》JJG0001(建設)-92的部門計量校準規程。本次制訂國家級校準規范。
熱式風速儀具有啟動風速小，靈敏度高，攜帶簡便，讀數穩定等特點。經過近二十年的發展，它的使用范圍越來越廣泛，包括國防、航天、醫藥衛生、疾病控制、廠礦系統、公共場所、消防、暖通空調、質監部門都在使用熱式風速儀。并且使用的計量校準規程是住房和城鄉建設部主管的JJG0001(建設)-92《熱球式風速儀計量校準規程》。熱式風速儀生產企業也按照該規程對本企業生產的風速儀進行校準和校準。
從本次制訂的校準規范的技術層面來講，主要包括風洞、標準器、校準室。這三項的技術要求均為國際領先水平。并且在國外的計量過程中已經獲得了成功。
熱式風速儀計量校準原理：本規范中采用的是直流式風洞，風速范圍由0.10m/s～30.00m/s連續可調，并在不同風速段配以不同的裝置作為標準器。如：1） 激光流速計的技術指標應達到測速范圍為0.10m/s～50m/s，準確度優于0.5%；2）標準熱線風速儀的技術指標應達到測速范圍為1.0m/s～50m/s，準確度優于0.5%；3）皮托靜壓管技術指標應達到測速范圍為5.0m/s～50m/s，準確度優于0.5%。
根據國家質量監督檢驗檢疫總局和全國流量計量技術委員會的要求，《熱式風速儀校準規范》國家校準規范的編寫是根據規程編寫規則要求的結構進行編寫。
四、編制過程及校準規范內容的說明
本次制訂的校準規范主要內容：
1、結合當前國內建筑等領域對風速儀的要求和使用現狀，校準只包括熱式風速儀，即恒定電流式和恒定溫度式風速儀兩種，不含壓差式風速儀。經過課題組近三年的實驗研究，熱式風速儀風速的測試起始點大約為0.12m/s，在小于0.12m/s范圍內，風速測量偏差較大，當風速大于等于0.15m/s后，測試數據較為穩定。因此從被校準風速范圍來講，本規程適用于0.15m/s～30m/s的熱式風速儀。根據風速儀的顯示方式，本規范包括兩種風速儀即指針式風速儀和數顯風速儀。
2、對指針風速儀和數顯風速儀的物理特性，分別進行了規定。如，指針風速儀的儀表的刻度盤應平整，不應有影響讀數的污跡、劃痕等缺陷，刻度盤的分度線應清楚、勻直、標字應正確。數顯風速儀接通電源后，數字顯示器應能正常清晰的顯示。
3、對風洞進行了規定，風速儀被測儀器傳感器的迎風面積與風洞工作段截面積之比不大于0.05。工作段內氣流的穩定度（1min）應優于0.5%。工作段內氣流的湍流度應優于1%。風速在0.15m/s～50m/s范圍內連續可調。風洞應嚴密，無漏氣現象。
4、對標準器進行了分段規定。第一種標準器為激光多普勒流速計，其特點如1）激光多普勒測量儀應用多普勒頻差效應的原理，結構緊湊、重量輕、容易安裝操作、容易對光調校；2）激光多普勒測量儀可以在恒溫，恒濕，防震的計量室內檢定量塊，量桿， 刻尺和坐標測量機、速度等。3）激光多普勒測量儀既可以對幾十米甚至上百米的大量程進行精密測量，也可以對氣體微小運動進行精密測量；既可以對幾何量如長度、角度、直線度、平行度、平面度、垂直度等進行測量，也可以用于特殊場合，諸如半導體光刻技術的微定位和計算機存儲器上記錄槽間距的測量等等，且測量誤差范圍小。基于激光多普勒效應的物理特性和近幾年的實驗驗證，本校準規程中規定激光流速計的技術指標應達到的測速范圍為0.10m/s～50m/s，準確度優于0.5%；第二種標準器為標準熱線熱膜風速計，其特點為1）標準熱線長度一般在0.5～2毫米范圍，直徑在1～10微米范圍，材料為鉑、鎢或鉑銠合金等。多用于測量液體流速。熱線風速儀還可以用以測量各個方向的速度分量。從熱線輸出的電信號，經放大、補償和數字化后輸入計算機，可提高測量精度，自動完成數據后處理過程，擴大測速功能。熱線風速儀具有探頭體積小，對流場干擾小；響應快，能測量非定常流速，因此標準熱線風速計的技術指標應達到測速范圍為1.0m/s～50m/s；準確度優于0.5%；第三種標準器為皮托管。其特點為皮托管是測量氣流總壓的一種裝置，皮托管頭部為半球形，后為一雙層套管。測速時頭部對準來流，頭部中心處小孔（總壓孔）感受來流總壓，經內管傳送至壓力計。頭部后約3～8D處的外套管壁上均勻地開有一排孔（靜壓孔），感受來流靜壓，經外套管也傳至壓力計。對于不可壓縮流動，根據伯努利方程和能量方程可求出氣流馬赫數，進而再求速度。對于低速流動（風速小于51m/s的氣體，其流體可近似地認為是不可壓縮的），皮托靜壓管技術指標應達到測速范圍為5.0m/s～50m/s，準確度優于0.5%。
4、在規范初稿中，編制組將測試精確度優于5%滿量程的儀器規定為A級；將精確度優于5~10%滿量程的儀器規定為 B級。在報審稿討論會上，編制組部分專家提出，對于被校準儀器，國際上通普遍不劃分儀器等級，因此本規范中取消儀器等級劃分。
5、對于不同量程的風速儀，規范中規定了校準點的風速值和校準數量。編制組根據近年來的實驗數據，結合市場上的風速計特點，對風速儀校準點進行了仔細的劃分，具體劃分規則見下表。
  
序號
         
風速計測試范圍（m/s）
測點數
  
(個)
測點
  
（m/s）
1
0~5
6
0.00、0.20、0.50、1.0、2.0、5.0
2
0~10
0.00、0.20、0.50、1.0、2.0、5.0、10.0
3
0~30
11
0.00、0.20、0.50、1.0、2.0、5.0、10.0、15.0、20.0、25.0、30.0
6、2016年4月在北京中國建筑科學研究院召開了《熱式風速儀校準規范》報審稿討論會，包括計量部門、生產廠家、科研部門等主編單位。會議上大家對規范的全文進行認真的討論，提出了很多切實可行的寶貴意見。此報審稿即按照大家的意見進行了全面的修改。
7、2017年10月形成最終報并報送全國流量計量技術委員會。

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