《流速儀校準規范》征求意見稿

《流速儀校準規范》編制說明

一、           任務來源

根據原國家質量監督檢驗檢疫總局文件《質檢總局關于做好國家計量技術規范制定、修訂及宣貫計劃有關事項的通知》（國質檢量函[2016]163號），以及全國流量容量計量技術委員會文件《關于2016年規程及規范起草的通知》（國流容計技委函[2016]008號）的要求，重慶市計量質量檢測研究院組織成立了《轉子式流速儀校準規范》國家計量校準規范起草小組，承擔校準規范的制定工作。

二、           制定的必要性

隨著國家環境保護相關的法律法規出臺，流速儀的計量性能檢測受到高度重視。流速儀是用來測定水流流動速度的計量器具，是一種專為水文監測、江河流量監測、農業灌溉、市政給排水、工業污水等行業明渠管道流速/流量測量的一種便攜式測量儀表，是目前各水文儀器檢測機構不可缺少的重要設備。

流速儀的種類主要有機械、電測和超聲三種類型，機械型以轉子式為主，有旋槳式和旋杯式流速儀；電測型有電磁式流速儀，超聲型有超聲波時差法和多普勒法流速儀。我國在1985年5月21日由部以（85）水電水文字第5號文“關于頒發《直線明槽中轉子式流速儀的檢定》（SD145-85）的通知”的形式下發，并從1986年1月1日開始實施。有關流速儀的制造、檢定、校準、檢測等方法，國家有關部門制定了國家標準及相關技術規范，目前現行有效的主要有：GB/T 11826-2002《轉子式流速儀》、GB/T 21699-2008《直線明槽中的轉子式流速儀檢定/校準方法》、GB/T 24558-2009《聲學多普勒流速剖面儀》、JJG(水利) 001-2009《轉子式流速儀》、JJG(交通) 030-2004《水運工程 超聲波流速儀》、JJG(交通) 031-2004《水運工程 旋漿式流速儀》。

從上述標準及法規可以看出，市場上常用的轉子流速儀和超聲波流速儀有相應的國家標準，并有著檢測方法的國家標準，在計量檢定上只有交通部和水利部發布的行業檢定規程。但是，如果其它使用單位（不是水利行業或交通行業）要對本部門使用的流速儀進行計量性能校準，將沒有響應的校準依據，即沒有國家層面的計量校準規范。

因此，制定《流速儀校準規范》這個國家計量校準規范是非常必要的。

三、           制定過程

在全國流量容量計量技術委員會的批準下，規范承擔單位重慶市計量質量檢測研究院于2015年6月填報《流速儀校準規范》的國家計量技術法規項目計劃任務書，2016年4月獲得國家質檢總局下達的制定計劃通知，2016年6月全國流量容量計量技術委員會發放規范的起草通知。

收到文件后，在承擔單位的主持下，《流速儀校準規范》起草小組于2016年6月組建成立并開始進行校準規范的制定，校準規范起草單位主要由多年從事流速儀計量檢測的技術檢測機構、國家站、檢測裝置及流速儀生產單位等組成。起草單位分別是：重慶市計量質量檢測研究院、國家水運工程檢測設備計量站、水利部水文儀器及巖土工程儀器質量監督檢驗測試中心、重慶華正水文儀器有限公司、成都英迪德科技有限公司、重慶兆洲科技發展有限公司。

規范起草小組于2016年9月形成初次草稿，并且征求了部分流速儀生產廠家和使用部門（主要涉及環保部門）的意見和建議。起草小組最開始的規范制定囊括機械、電測和超聲三種類型的流速儀檢測，但每種類型的流速儀的結構及工作原理大相徑庭，計量性能檢測方式無法統一，經過與國家計量院及相關檢測技術機構相關專家探討后，起草小組決定依據國際標準ISO 3455:2007 Hydrometry — Calibration of current meters in straight open tanks（水文測驗—直線明槽中流速儀的校準），流速儀的校準范圍限定為轉子式流速儀和電磁式流速儀。

因此，經過申請在流速儀校準范圍限定后，起草小組于2017年8月形成初稿，經過起草小組多次討論和對外咨詢，并經多次修改草稿后，于2018年8月形成征求意見稿。

四、           修訂主要技術依據及原則

本規范根據JJF1071-2010《國家計量校準規范編寫規則》進行編制，將流速儀的計量性能作為計量校準的主要項目。本規范所用術語，除在規范中專門定義的外，均采用JJF1001《通用計量術語及定義》和JJF1004《流量計量名詞術語及定義》。

本規范主要參照國際標準ISO 3455:2007 Hydrometry — Calibration of current metersin straight open tanks（水文測驗—直線明槽中流速儀的校準）和國家標準GB/T 11826-2002《轉子式流速儀》、GB/T 21699-2008《直線明槽中的轉子式流速儀檢定/校準方法》、JJG(水利) 001-2009《轉子式流速儀》、JJG(交通) 030-2004《水運工程 超聲波流速儀》、JJG(交通) 031-2004《水運工程 旋漿式流速儀》。并結合我國流速儀的生產、使用和校準現狀進行制訂，主要的技術指標與國際標準和相關規程規范相一致。

本規范依據的主要技術文件有：

GB/T11826-2002 轉子式流速儀

GB/T 19677-2005 水文儀器術語及符號

GB/T 21699-2008 直線明槽中的轉子式流速儀檢定校準方法

ISO3455-2007 Hydrometry— Calibration of current meters in straight open tanks （水文測驗—直線明槽中流速儀的校準）

五、           重點說明

本規范對轉子式流速儀和電磁式流速儀的計量性能進行校準，現對規范的主要內容進行說明。

1、本規范限定范圍

本規范適用于直線明槽中轉子式流速儀和電磁式流速儀的校準。

通常情況下，流速儀的種類主要分為機械、電測和超聲三種類型，機械型以轉子式為主，有旋槳式和旋杯式流速儀；電測型有電磁式流速儀，超聲型有超聲波時差法和多普勒法流速儀。這三種類型的流速儀檢測原理和檢測方法有所不同，使用的檢測介質要求不一樣（如超聲波流速儀需要水中有示蹤粒子等）。

限于裝置以及結構因素，本規范不能一概寫之，所以特別對校準范圍進行了限定。同時，國際標準ISO3455-2007 Hydrometry— Calibration of current meters in straight open tanks （水文測驗—直線明槽中流速儀的校準）中，其流速儀檢測范圍也是限定為轉子式流速儀和電磁式流速儀。

因此，本規范對流速儀范圍進行了限定，該限定和ISO 3455:2007相一致。

2、直線明槽的規格

直線明槽的長度應充分考慮檢測車的加速段、穩定段、測量段和制動段，主要由校準流速儀的類型、檢測車的設計方案、信號傳輸和測量方法等決定。加速段和制動段的長度主要由檢測車的設計指標、流速儀在明槽中校準的最大速度以及安全要求等決定，測量段的長度應能保證流速儀的誤差在最高速度下校準時不超過允許值。

直線明槽的水深可影響試驗結果，尤其當檢測車的速度與水面波的傳播速度一致時，影響更大。明槽的水深應按最高校準速度來選定，選擇時應保證最高校準速度處于產生干擾的臨界流速之前，或是使最高校準速度遠遠超過這個臨界區域。

明槽寬度應根據最高校準速度和同時校準的流速儀數量來確定。愛潑爾效應的大小決定于流速儀和懸吊設備的形狀尺寸，并于水槽橫斷面面積有關，對于在狹窄的水槽里愛潑爾效應表現的更為明顯。當使用流線型測桿校準很小的流速儀時，可忽略愛潑爾效應產生的影響

目前還沒有相關實驗研究或經驗公式來計算愛潑爾效應，本規范也只是按照相關標準對明槽規格做個大致規定和計算以避免愛潑爾效應帶來的系統誤差。直線明槽規格的規定主要參考國家標準GB21699-2008和國際標準ISO3455:2007，計算舉例和計算公式是等同參照ISO3455:2007。

3、轉子式流速儀低流部分的數據處理

對于轉子式流速儀的低速部分，GB/T 21699-2008規定可以采用兩種方式，一種是統一處理（全部測速范圍內，用一個擬合的直線方程作為校準結果）；一種是分為低速和中高速兩部分處理（曲線圖、數據表格、數學方程式、直線方程等）。

起草組多次咨詢生產廠家和使用單位，表示由于流速儀目前準確度不高，將低速部分和中高速部分擬合成一個曲線是切實可行的，目前也沒有單位使用低速曲線圖或查詢相關表格，都是直接使用擬合曲線。因此，本規范采用全部測速范圍統一采用一個擬合公式，實驗數據也表明一個公式是可行的，也符合國家標準的規定。

4、流速儀起轉速度和臨界速度問題

對于轉子式流速儀的轉速度和臨界速度，行業規程JJG(水利) 001-2009做了相關檢定要求。

起草組認為：本規范是校準規范，不涉及這兩個速度的測試，只對計量性能做出測試和評價。同時國家標準GB/T 21699-2008也沒有對這兩個指標做要求，因此本規范不涉及起轉速度和臨界速度的測試。

5、流速儀全線相對均方差問題

對于轉子式流速儀的全線相對均方差，GB/T 21699-2008列出了計算公式和要求。起草組成員有GB/T 11826-2002《轉子式流速儀》國家標準修訂的主要起草人，該標準的報批稿已經舍去了全線相對均方差的要求，具體原因是現在一般沒有該種概念提法，另外由于規定了速度級誤差，該均方差的使用意義不大。

因此，本規范也不使用全線相對均方差概念。

6、參數測量不確定度

對于直線明槽裝置，校準流速儀時，需要同時測量三個參數：距離、時間、流速儀信號（或脈沖數）。

檢測車距離測量的擴展不確定度應不超過0.1%；時間測量的擴展不確定度應不超過0.1%；流速儀信號測量的擴展不確定度應不超過0.1%。

幾個參數不確定度的規定與國家標準GB21699-2008和國際標準ISO3455:2007是等同的。

7、復校時間間隔

對于復校時間間隔的確定，主要依據下述文件：

對于轉子式流速儀的規定，行業規程JJG(水利) 001-2009 5.5條規定：“流速儀的檢定周期為一年或累計工作300h，兩者取其時間間隔較短者”；另外，JJG(交通) 031-2004 6.5條規定“旋槳式流速儀的檢定周期為一年或累計工作300h，二者取其時間間隔較短的應進行檢定”。

對于電磁式流速儀的時間間隔，依據ISO3455:2007 7.2.2條的規定：“由于老化的影響，電磁流速儀電流表組件中電子元件的性能可能會隨時間改變。因此不管使用情況如何，電磁式流速儀贏每年重新校準一次”。

因此，本規范規定：建議流速儀的復校時間間隔不超過一年。

同時依據JJF1071-2010《國家計量校準規范編寫規則》的要求，添加：“注：由于復校時間間隔的長短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質量等諸因素所決定的，因此，送校單位可根據實際使用情況自主決定復校時間間隔”。

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