JJG(气象) 003-2011 自动气象站湿度传感器检定规程

中国气象局部门计量检定规程JJG(气象)003-2011自动气象站湿度传感器HumiditySensorofAutomaticMeteorologicalStation2011-06-13发布2011-10-01实施中国气象局发布JJG(气象)003-2011自动气象站湿度传感器检定规程VerificationRegulationofHumiditySensorofAutomaticMeteorologicalStation本规程经中国气象局于2011年6月13日批准，并自2011年10月1日起施行。归口单位：中国气象局主要起草单位：国家气象计量站参加起草单位：辽宁省气象计量站陕西省气象计量站安徽省气象计量站本规程委托国家气象计量站负责解释JJG（气象）003-2011JJG(气象)003-2011本规程主要起草人：朱乐坤（国家气象计量站）周昌文（安徽省气象计量站）贺晓雷（国家气象计量站）参加起草人：王军（辽宁省气象计量站）陈征（陕西省气象计量站）温晓清（国家气象计量站）JJG(气象)003-2011目录1.范围.............................................................12.术语和计量单位...................................................12.1湿度均匀性.................................................12.2湿度稳定性..................................................12.3湿度检定箱..................................................12.4湿度发生装置................................................13.概述.............................................................14.计量性能要求.....................................................25.通用技术要求.....................................................26.计量器具控制.....................................................26.1检定条件....................................................26.2检定项目....................................................26.3检定方法....................................................36.4检定结果处理................................................46.5检定周期....................................................4附录A..............................................................5附录B..............................................................6附录C..............................................................7JJG(气象)003-2011自动气象站湿度传感器检定规程1.范围本规程适用于高分子薄膜湿敏电容传感器(电压输出型)的首次检定、后续检定及修理后的检定。2.术语和计量单位2.1湿度均匀性degreeofhumidityhomogeneity在湿度控制条件下，湿度箱(测试室)工作区域中任意两点间的湿度差值的绝对值。2.2湿度稳定性degreeofhumidityfluctuate在湿度控制条件下，湿度箱(测试室)工作区域中任一点在规定时间内的湿度变化量。用规定时间内所有测试点最大和最小湿度差平均值的1/2加“±”号表示。2.3湿度检定箱hygrostat采用自动或手动控制方法，使干空气和湿空气按照一定的比例充分混合，在一个箱体内形成稳定、均匀的湿度条件，对湿度测量仪器或传感器进行校准用的箱体。2.4湿度发生装置equipmentforhumiditygeneration采用使饱和湿空气与干空气定比混合，或直接将高压饱和湿空气扩散，或改变饱和湿空气温度等方法，以得到不同湿度条件的测试设备。2.5计量单位measurementunit湿度计量检定用“％RH”作计量单位3.概述高分子薄膜湿敏电容传感器内部结构是:感湿部分平铺在一片玻璃基片（a）上，在基片上真空喷涂一层金属膜作为电容器的基底电极（b），然后在基底电极上均匀喷涂0.5—1μm厚的吸湿材料——醋酸纤维素（c），最后在吸湿材料上真空喷镀上表面电极（d），表面电极的厚度为0.02μm，保证水汽分子能通过表面电极渗透进入吸湿层。在外界相对湿度变化时，作为感应膜的高分子聚合物能对水汽分子进行吸附和释放，其介电常数ε随之发生变化，促使湿敏电容量发生变化。内部结构如图1所示。图1湿敏电容内部结构湿敏电容量的变化,经过信号变换器电路转换，再经过运放电路进行放大处1JJG(气象)003-2011理,输出电压信号。当相对湿度由0%～100%变化时，信号变换电路输出0～100mv电压，经放大后得到0～1V的直流电压输出给数据采集器,经转换后在显示终端上显示相对湿度。测湿原理如图2所示。图2湿敏电容测湿原理图4.计量性能要求测量范围：（0～100）％RH分辨力：0.1％RH最大允许误差：±4％RH（≤80％RH时）±8％RH（＞80％RH时）5.通用技术要求传感器外型结构应完好，表面不应有明显的凹迹、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。传感器应有型号、出厂编号等明显标志。对于使用过的湿度传感器，重点检查过滤膜保护层是否有污染现象。若污染严重应更换新的过滤膜。6.计量器具控制计量器具控制包括首次检定、后续检定和使用中的检验。6.1检定条件6.1.1标准器精密露点仪测量范围：(10～100)%RH分辨力：0.1%RH最大允许误差:露点温度≤±0.2℃相对湿度≤±1%RH6.1.2检定设备6.1.2.1调温调湿箱湿度调节范围：（10～95）%RH；工作温度范围：（-30～+50）℃；湿度场波动度：±1.5%RH（-10℃以上）；湿度场均匀度：±1.5%RH6.1.2.26位半多通道数据采集器直流电压测量测量范围：0.0V～10.0V分辨力：1.0μV最大允差:±(读数的ppm+量程的ppm)6.2检定项目6.2.1外观检查按照通用技术要求进行外观检查.目测湿度传感器外型结构是否完好;传感2JJG(气象)003-2011器表面不应有明显的凹迹、外伤、裂缝、变形。传感器型号、出厂编号应清晰，对于使用过的湿度传感器，重点检查过滤膜保护层是否有污染现象并用毛刷清除灰尘。若污染严重应更换新的过滤膜。6.2.2示值误差检定经过外观检查合格的湿度传感器，才能进行示值误差检定，检定项目见表1。表1检定项目表检定项目首次检定后续检定使用中检验外观检查+++示值误差检定+++注:“+”表示必须检定的项目6.3检定方法6.3.1检定前准备按照露点仪的使用说明，将露点传感器与露点仪相连；将被检湿度传感器,按照使用说明要求与扫描开关及数据采集器连接;检定开始前，先将被检湿度传感器、露点传感器，置入到调温调湿箱中,要求所有传感器头部同高并互不相碰。打开标准数据采集器、扫描开关、精密露点仪电源开关，预热30min后再开始检定。检定开始前和检定结束后，分别读取（采集）环境温度、湿度和大气压力值，用两次读取（采集）的环境条件的平均值，作为检定时的环境条件，填写到检定记录表格中。6.3.2检定湿度点的选择湿度检定点及顺序为30％、40％、55％、75％、95%RH。6.3.3检定数据读取(采集)方法先设定箱内温度值(根据需要),再按6.3.2条规定的检定点调整箱内湿度，其顺序为先低湿逐点到高湿，再从高湿逐点降至低湿（一次循环检定）。在调湿过程中，必须保持整个过程的变化趋势。即在降湿的整个过程中，不能有升湿趋势。相反，在升湿过程中，不能有降湿趋势。当箱内湿度(读取或采集露点仪示值)达到设定值(目标值),并且当湿度波动值为±1.5％RH时，才能开始检定,检定时每30秒钟读取(或采集)一次被检湿度传感器的输出值和精密露点仪的示值，每个检定点等间隔读取3次。一个检定点检定完毕，紧接着调整下一个检定点，以下各检定点的稳定时间和数据读取方法与上一个检定点相同。检定记录格式见附录A。6.3.4示值误差计算用被检湿度传感器3次输出值的平均值，作为该湿度检定点上的测量值，用精密露点仪3次测量值的平均值加上修正值后作为标准值，用被检湿度传感器测量值减去标准值，得出被检湿度传感器在该湿度检定点上的示值误差(如果湿度传感器输出值是电压、电流或频率值,要换算成相对湿度值)，计算方法如公式(1)。siihhh−=∆(1)式中：ih∆—被检湿度传感器在各检定点上的测量误差，％RH；ih—被检湿度传感器在各检定点上3次输出值的平均值，％RH；sh—精密露点仪在各检定点上3次测量值的平均值，％RH；3JJG(气象)003-2011当被检湿度传感器在正、反行程各检定点上的示值误差均满足技术要求时视为检定合格。当被检湿度传感器一点或多点示值误差不能满足技术要求时，视为不合格。检定不合格的湿度传感器，应进行调整，经过调整后的湿度传感器，必须重新进行全程检定，检定后仍不合格的作不合格处理。示值误差超差调整方法见附录B。6.4检定结果处理经检定合格的湿度传感器，发给检定证书(检定证书格式见附录C)。检定不合格的湿度传感器，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湿度点。6.5检定周期湿度传感器的检定周期一般为1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）当发现湿度测量值出现异常时。4JJG(气象)003-2011附录A湿度传感器检定记录表检定证书号：检定记录流水号：第页共页检测环境项目检定开始时检定结束时平均值空气温度（℃）相对湿度（％RH）大气压力（hPa）检定点％RH标准器被检湿度传感器名称：型号/规格：生产单位：编号：准确度等级/最大允差：名称：型号/规格：编号：生产单位：送检单位：准确度等级/最大允差：正程反程正程平均反程平均正程反程正程平均反程平均正程误差反程误差检定依据检定结论检定人：复核人：检定日期：年月日5JJG(气象)003-2011附录BHMP45D湿度测量误差超差后的调整方法B.1技术要求B1.1环境条件要求调整工作宜在湿度检定/校准实验室内进行，其环境条件应满足以下要求。a环境温度：25℃±2℃b环境湿度：60％RH±2％RHB1.2标准与设备要求a吸出式精密露点仪测量范围:(20～100)％RH；分辨力：0.1％RH；最大允差：±1％RH。b湿度发生装置（湿度发生器或饱和盐湿度发生器）测量范围:(20～100)％RH；最大允差：±1％R。c数据采集器测量范围：(0～5.0)v；最大允差：≤±0.1mv。d直流稳压电源直流电压输出范围：(0～50)v；分辨力：0.1v。B.2调整方法与步骤B.2.1把待调整的湿度传感器输出端，正确接入采集器的直流电压输入端；湿度传感器的电源输入端接到直流稳压电源（DC12V）的输出端。B.2.2将标准器的传感器和待调整的湿度传感器，同时放入湿度发生装置中的工作区内，使湿度传感器的调整孔位于工作区之外。对工作区采取密封措