《熱式風(fēng)速儀校準(zhǔn)規(guī)范》 征求意見稿

熱式風(fēng)速儀至今沒有國(guó)家級(jí)的校準(zhǔn)規(guī)范，長(zhǎng)期以來一直在參照住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部主管的《熱球式風(fēng)速儀計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)程》JJG0001(建設(shè))-92的部門計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)程。本次制訂國(guó)家級(jí)校準(zhǔn)規(guī)范。
熱式風(fēng)速儀具有啟動(dòng)風(fēng)速小，靈敏度高，攜帶簡(jiǎn)便，讀數(shù)穩(wěn)定等特點(diǎn)。經(jīng)過近二十年的發(fā)展，它的使用范圍越來越廣泛，包括國(guó)防、航天、醫(yī)藥衛(wèi)生、疾病控制、廠礦系統(tǒng)、公共場(chǎng)所、消防、暖通空調(diào)、質(zhì)監(jiān)部門都在使用熱式風(fēng)速儀。并且使用的計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)程是住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部主管的JJG0001(建設(shè))-92《熱球式風(fēng)速儀計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)程》。熱式風(fēng)速儀生產(chǎn)企業(yè)也按照該規(guī)程對(duì)本企業(yè)生產(chǎn)的風(fēng)速儀進(jìn)行校準(zhǔn)和校準(zhǔn)。
從本次制訂的校準(zhǔn)規(guī)范的技術(shù)層面來講，主要包括風(fēng)洞、標(biāo)準(zhǔn)器、校準(zhǔn)室。這三項(xiàng)的技術(shù)要求均為國(guó)際領(lǐng)先水平。并且在國(guó)外的計(jì)量過程中已經(jīng)獲得了成功。
熱式風(fēng)速儀計(jì)量校準(zhǔn)原理：本規(guī)范中采用的是直流式風(fēng)洞，風(fēng)速范圍由0.10m/s～30.00m/s連續(xù)可調(diào)，并在不同風(fēng)速段配以不同的裝置作為標(biāo)準(zhǔn)器。如：1） 激光流速計(jì)的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到測(cè)速范圍為0.10m/s～50m/s，準(zhǔn)確度優(yōu)于0.5%；2）標(biāo)準(zhǔn)熱線風(fēng)速儀的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到測(cè)速范圍為1.0m/s～50m/s，準(zhǔn)確度優(yōu)于0.5%；3）皮托靜壓管技術(shù)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到測(cè)速范圍為5.0m/s～50m/s，準(zhǔn)確度優(yōu)于0.5%。
根據(jù)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和全國(guó)流量計(jì)量技術(shù)委員會(huì)的要求，《熱式風(fēng)速儀校準(zhǔn)規(guī)范》國(guó)家校準(zhǔn)規(guī)范的編寫是根據(jù)規(guī)程編寫規(guī)則要求的結(jié)構(gòu)進(jìn)行編寫。
四、編制過程及校準(zhǔn)規(guī)范內(nèi)容的說明
本次制訂的校準(zhǔn)規(guī)范主要內(nèi)容：
1、結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)建筑等領(lǐng)域?qū)︼L(fēng)速儀的要求和使用現(xiàn)狀，校準(zhǔn)只包括熱式風(fēng)速儀，即恒定電流式和恒定溫度式風(fēng)速儀兩種，不含壓差式風(fēng)速儀。經(jīng)過課題組近三年的實(shí)驗(yàn)研究，熱式風(fēng)速儀風(fēng)速的測(cè)試起始點(diǎn)大約為0.12m/s，在小于0.12m/s范圍內(nèi)，風(fēng)速測(cè)量偏差較大，當(dāng)風(fēng)速大于等于0.15m/s后，測(cè)試數(shù)據(jù)較為穩(wěn)定。因此從被校準(zhǔn)風(fēng)速范圍來講，本規(guī)程適用于0.15m/s～30m/s的熱式風(fēng)速儀。根據(jù)風(fēng)速儀的顯示方式，本規(guī)范包括兩種風(fēng)速儀即指針式風(fēng)速儀和數(shù)顯風(fēng)速儀。
2、對(duì)指針風(fēng)速儀和數(shù)顯風(fēng)速儀的物理特性，分別進(jìn)行了規(guī)定。如，指針風(fēng)速儀的儀表的刻度盤應(yīng)平整，不應(yīng)有影響讀數(shù)的污跡、劃痕等缺陷，刻度盤的分度線應(yīng)清楚、勻直、標(biāo)字應(yīng)正確。數(shù)顯風(fēng)速儀接通電源后，數(shù)字顯示器應(yīng)能正常清晰的顯示。
3、對(duì)風(fēng)洞進(jìn)行了規(guī)定，風(fēng)速儀被測(cè)儀器傳感器的迎風(fēng)面積與風(fēng)洞工作段截面積之比不大于0.05。工作段內(nèi)氣流的穩(wěn)定度（1min）應(yīng)優(yōu)于0.5%。工作段內(nèi)氣流的湍流度應(yīng)優(yōu)于1%。風(fēng)速在0.15m/s～50m/s范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。風(fēng)洞應(yīng)嚴(yán)密，無漏氣現(xiàn)象。
4、對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行了分段規(guī)定。第一種標(biāo)準(zhǔn)器為激光多普勒流速計(jì)，其特點(diǎn)如1）激光多普勒測(cè)量?jī)x應(yīng)用多普勒頻差效應(yīng)的原理，結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、容易安裝操作、容易對(duì)光調(diào)校；2）激光多普勒測(cè)量?jī)x可以在恒溫，恒濕，防震的計(jì)量室內(nèi)檢定量塊，量桿， 刻尺和坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、速度等。3）激光多普勒測(cè)量?jī)x既可以對(duì)幾十米甚至上百米的大量程進(jìn)行精密測(cè)量，也可以對(duì)氣體微小運(yùn)動(dòng)進(jìn)行精密測(cè)量；既可以對(duì)幾何量如長(zhǎng)度、角度、直線度、平行度、平面度、垂直度等進(jìn)行測(cè)量，也可以用于特殊場(chǎng)合，諸如半導(dǎo)體光刻技術(shù)的微定位和計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器上記錄槽間距的測(cè)量等等，且測(cè)量誤差范圍小。基于激光多普勒效應(yīng)的物理特性和近幾年的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本校準(zhǔn)規(guī)程中規(guī)定激光流速計(jì)的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到的測(cè)速范圍為0.10m/s～50m/s，準(zhǔn)確度優(yōu)于0.5%；第二種標(biāo)準(zhǔn)器為標(biāo)準(zhǔn)熱線熱膜風(fēng)速計(jì)，其特點(diǎn)為1）標(biāo)準(zhǔn)熱線長(zhǎng)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(cè)量液體流速。熱線風(fēng)速儀還可以用以測(cè)量各個(gè)方向的速度分量。從熱線輸出的電信號(hào)，經(jīng)放大、補(bǔ)償和數(shù)字化后輸入計(jì)算機(jī)，可提高測(cè)量精度，自動(dòng)完成數(shù)據(jù)后處理過程，擴(kuò)大測(cè)速功能。熱線風(fēng)速儀具有探頭體積小，對(duì)流場(chǎng)干擾小；響應(yīng)快，能測(cè)量非定常流速，因此標(biāo)準(zhǔn)熱線風(fēng)速計(jì)的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到測(cè)速范圍為1.0m/s～50m/s；準(zhǔn)確度優(yōu)于0.5%；第三種標(biāo)準(zhǔn)器為皮托管。其特點(diǎn)為皮托管是測(cè)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(cè)速時(shí)頭部對(duì)準(zhǔn)來流，頭部中心處小孔（總壓孔）感受來流總壓，經(jīng)內(nèi)管傳送至壓力計(jì)。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(jīng)外套管也傳至壓力計(jì)。對(duì)于不可壓縮流動(dòng)，根據(jù)伯努利方程和能量方程可求出氣流馬赫數(shù)，進(jìn)而再求速度。對(duì)于低速流動(dòng)（風(fēng)速小于51m/s的氣體，其流體可近似地認(rèn)為是不可壓縮的），皮托靜壓管技術(shù)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到測(cè)速范圍為5.0m/s～50m/s，準(zhǔn)確度優(yōu)于0.5%。
4、在規(guī)范初稿中，編制組將測(cè)試精確度優(yōu)于5%滿量程的儀器規(guī)定為A級(jí)；將精確度優(yōu)于5~10%滿量程的儀器規(guī)定為 B級(jí)。在報(bào)審稿討論會(huì)上，編制組部分專家提出，對(duì)于被校準(zhǔn)儀器，國(guó)際上通普遍不劃分儀器等級(jí)，因此本規(guī)范中取消儀器等級(jí)劃分。
5、對(duì)于不同量程的風(fēng)速儀，規(guī)范中規(guī)定了校準(zhǔn)點(diǎn)的風(fēng)速值和校準(zhǔn)數(shù)量。編制組根據(jù)近年來的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合市場(chǎng)上的風(fēng)速計(jì)特點(diǎn)，對(duì)風(fēng)速儀校準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行了仔細(xì)的劃分，具體劃分規(guī)則見下表。
  
序號(hào)
         
風(fēng)速計(jì)測(cè)試范圍（m/s）
測(cè)點(diǎn)數(shù)
  
(個(gè))
測(cè)點(diǎn)
  
（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(guó)建筑科學(xué)研究院召開了《熱式風(fēng)速儀校準(zhǔn)規(guī)范》報(bào)審稿討論會(huì)，包括計(jì)量部門、生產(chǎn)廠家、科研部門等主編單位。會(huì)議上大家對(duì)規(guī)范的全文進(jìn)行認(rèn)真的討論，提出了很多切實(shí)可行的寶貴意見。此報(bào)審稿即按照大家的意見進(jìn)行了全面的修改。
7、2017年10月形成最終報(bào)并報(bào)送全國(guó)流量計(jì)量技術(shù)委員會(huì)。

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