JJF 1794-2020 岸基海洋环境自动观测系统传感器校准规范

屮华人民共和国国家计量技术规范

JJF1794—2020

岸基海洋环境自动观测

系统传感器校准规范

CaIibrationSpecificationofSensorsofShore-basedMarine

EnvironmentAutomaticObservationSystems

2020-01-17发布2020-04-17实施

国家市场监督管理总局发布

JJF1794—2020

岸基海洋环境自动观测

JJF1794—2020

系统传感器校准规范

CalibrationSpecificationof

SensorsofShore-basedMarine

EnvironmentAutomaticObservationSystems

归口单位：全国海洋专用计量器具计量技术委员会

主要起草单位：国家海洋局北海标准计量中心

参与起草单位：国家海洋局东海标准计量中心

国家海洋局南海标准计量中心

本规范委托全国海洋专用计量器具计量技术委员会负责解释

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本规范主要起草人：

秦平（国家海洋局北海标准计量中心）

苏继琨（国家海洋局北海标准计量中心）

李明君（国家海洋局北海标准计量中心）

参加起草人：

赵秀玲（国家海洋局东海标准计量中心）

胡剑（国家海洋局东海标准计量中心）

翁德显（国家海洋局南海标准计量中心）

钱飞（国家海洋局南海标准计量中心）

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目录

引言(II)

1范围(1)

2引用文件(1)

3概述(1)

4计量特性(2)

4.1外观(2)

4.2计量性能(2)

5校准条件(3)

5.1环境条件(3)

5.2测量标准及其他设备(3)

6校准项目和校准方法(6)

6.1校准项目(6)

6.2外观和功能检査(6)

6.3风向校准方法(6)

6.4风速校准方法(7)

6.5气温校准方法(8)

6.6湿度校准方法(9)

6.7气压校准方法(9)

6.8雨量校准方法(110)

6.9水温校准方法(11)

6.10盐度校准方法(11)

7校准结果的表达(12)

8复校时间间隔(12)

附录A校准记录表参考格式(13)

附录B校准证书内页信息参考格式(19)

附录C校准结果不确定度分析实例(20)

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引言

本校准规范以JJF1001-2011《通用计量术语及定义》、JJF1059-2012

《测量不确定度评定与表示》和JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规

则》为基础型系列规范进行制定。

本规范结合海洋部门岸基海洋环境自动观测系统风向风速、气温、湿度、

气压、雨量、水温、盐度传感器的使用现状，参考了JJF1076-2001《湿度

传感器校准规范》、JJG761-2016《电极式盐度计》、JJG876-1994《船舶气

象仪》、JJG1084-2013《数字式气压计》、JJG（海洋）01-94《FZS2.FZS1

型海洋资料浮标传感器》、JJG（气象）005-2011《自动气象站雨量传感器》、

GB/T14914-2006《海滨观测规范》等技术文件的部分内容进行制定。

本规范为首次制定。

II

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岸基海洋环境自动观测系统传感器校准规范

1范围

本规范适用于岸基海洋环境自动观测系统中风向、风速、气温、湿度、气压、

雨量、水温、盐度等参数传感器的校准。

2引用文件

本规范引用了下列文件：

JJF1001-2011通用计量术语及定义

JJF1059-2012测量不确定度评定与表示

JJF1071-2010国家计量校准规范编写规则

JJF1076-2001湿度传感器校准规范

JJG761-2016电极式盐度计

JJG876-1994船舶气象仪

JJG1084-2013数字式气压计

JJG（海洋）01-1994FZS.FZSi型海洋资料浮标传感器

2

JJG（气象）005-2011自动气象站雨量传感器

GB/T14914-2006海滨观测规范

3概述

岸基海洋环境自动观测系统传感器是岸基海洋环境自动观测系统的重要组

成部分，一般包括风向传感器、风速传感器、温度传感器、湿度传感器、气压传

感器、雨量传感器、水温传感器、盐度传感器等。基于计算机和自动化技术，传

感器向现场采集设备中的数据采集器输出测量信号，采集器得到测量值，通过有

线或无线通讯方式接入专网与岸基控制主机进行通讯。岸基控制主机通过软件程

序读取各测点采集器中的测量数据信息。其工作结构如图1所示。

1

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岸基控制主机

<_____7

4计量特性

4.1外观

传感器的外形结构应完好，说明文字、标志、图形、数字和物理量代号等应

清晰、完整。传感器表面不应有凹痕、外伤、裂缝和变形等现象，金属件不应有

腐蚀及其他机械损伤。通电后能够正常启动并保持工作状态。

4.2计量性能

岸基海洋环境自动观测系统传感器观测要素的测量范围和最大允许误差等

计量特性见表lo

表1计量性能要求

传感器测量范围最大允许误差

风速W10.Om/s时：±0.5m/s

风速传感器(0.5〜60)m/s

风速＞10.Om/s时：±5%X实测值

风向传感器(0—360)°一级：±5°；二级：±10°

气温传感器(-30—+50)°C一级：±0.2°C；二级：±0.5°C

湿度传感器(0—100)%RH湿度>80%RH时：±8%RH

2

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湿度W80%RH时：±4%RH

一级：土0.lhPa；二级：土0.5hPa；

气压传感器（800—1100）hPa

三级：±1.0hPa

雨强范围：（0—4）降雨量WlOmm时：土0.4mm

雨量传感器

mm/min降雨量＞10mm时：土4%

一级：±0.05°C；二级：±0.2°C；

水温传感器（_4〜+40）°C

三级：±0.5°C

一级：±0.02；二级：±0.05；三级：

盐度传感器2〜40

0.2；四级：土0.5

5校准条件

5.1环境条件

岸基海洋环境自动观测系统传感器校准环境条件要求见表20

表2环境条件要求

传感器温度环境要求湿度环境要求

风速传感器（15〜30）°CW85%RH

风向传感器（15〜30）°CW85%RH

气温传感器（15〜30）°CW85%RH

湿度传感器（23+5）°C<85%RH

气压传感器（20±2）°CW85%RH

水温传感器（15〜30）°CW85%RH

盐度传感器（20+2）°CW70%RH

5.2测量标准及其他设备

5.2.1风向、风速传感器校准所用的计量标准器及主要配套设备（见表3）

表3风向、风速传感器校准用标准器及主要配套设备

名称技术性能备注

L型皮托管校准系数：0.998〜1.004

微差压计或差压传测量范围：0（〜2500）Pa

标也可以使用准确度

感器准确度等级：0.02

准等级不低于上述要

测量范围：0（〜360）°

器求的其他标准器

标准方位盘分辨力：r

最大允许误差:±0.5°

主风洞测量范围：0（.5〜60）m/s建立工作段内风速

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要流速均匀性：W1.0%

配流速稳定性：W1.0%

套阻塞比：W5%

设大气压计准确度等级优于0.03级测量工作段内气压

备

温度计最大允许误差：±0.3°C测量工作段内温度

湿度计最大允许误差：±4%RH测量工作段内湿度

5.2.2气温传感器校准所用的计量标准器及主要配套设备（见表4）

表4气温传感器校准用标准器及主要配套设备

名称技术性能备注

标测量范围：-30（〜+50）°C也可以使用准确度

准钳电阻测温仪分辨力：0.019等级不低于上述要

器最大允许误差：±0.05°C求的其他标准器

主

温度控制范围：（-30〜

要

+50）°C

配

恒温水（酒精）槽温场均匀性：±0.02°C用于温度控制

套

温场稳定性：±0.04°C

设

/lOmin

备

5.2.3湿度传感器校准所用的计量标准器及主要配套设备（见表5）

表5湿度传感器校准用标准器及主要配套设备

名称技术性能备注

露点测量范围：（-20〜

标也可以使用准确度

+40）°C

准精密露点仪等级不低于上述要

露点测量扩展不确定度：

器求的其他标准器

庐0.2°CA=3

主

要

湿度控制范围：10-90）%RH

配

湿度检定装置（20°C时）用于湿度控制

套

稳定性：1%RH

设

备

5.2.4气压传感器校准所用的计量标准器及主要配套设备（见表6）

表6气压传感器校准用标准器及主要配套设备

名称技术性能备注

标范围：（600—1100）hPa；也可以使用准确度

准数字式气压计准确度等级：0.01（一级）、等级不低于上述要

器0.02（二级及以下）求的其他标准器

主气体压力控制装压力捌范围：（800~1100）hPa

用于压力控制

要置葩性：由的压力差不

4

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配得®允许魅的十

套分之一

设

备

5.2.5雨量传感器校准所用的计量标准器及主要配套设备（见表7）

表7雨量传感器校准用标准器及主要配套设备

名称技术性能备注

标测量范围:50ml为一满量程，也可以使用准确度

液体体积测量标

准可连续加液至1000ml等级不低于上述要

准设备

器最大允许误差：0,1%（50ml）求的其他标准器

主

要流量控制范围：（50〜1000）

配雨量传感器自动ml用于流量、流速控

套检测系统流速控制范围：制

设（0.05〜150）ml/min

备

5.2.6水温传感器校准所用的计量标准器及主要配套设备（见表8）

表8水温传感器校准用标准器及主要配套设备

名称技术性能备注

测量范围：-30（〜+50）°C

标分辨力：0.001C也可以使用准确度

准钳电阻测温仪最大允许误差：±0.01°C（—等级不低于上述要

器级）、±0.05°C（二级及以求的其他标准器

下）

温度控制范围：（-30〜

主+50）°C

要温场均匀性：±0.01°C（—

配级）、±0.029（二级及以

恒温水（酒精）槽用于温度控制

套下）

设温场稳定性：±0.02°C

备/lOmin（一级）、±0.04°C

/lOmin（二级及以下）

5.2.7盐度传感器校准所用的计量标准器及主要配套设备（见表9）

表9盐度传感器校准用标准器及主要配套设备

名称技术性能备注

标

准系列标准海水庐0.003,k=2标准物质

器

主测量范围：2〜42

实验室盐度计标定参考溶液

要最大允许误差：±0.005（—

5

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配级）

套最大允许误差：±0.01（二

设级及以下）

备

6校准项目和校准方法

6.1校准项目

表10校准项目一览表

序号校准项目外观检测量值校准

1风向++

2风速++

3气温++

4湿度++

5气压++

6雨量++

7水温++

8盐度++

6.2外观和功能检

用目测和通电检查的方法检查岸基海洋环境自动观测系统传感器的外观和

传感器功能，确认传感器工作状态正常。

6.3风向校准方法

6.3.1风向测量值校准

风向校准点依次为：0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°、210°、

240°、270°、300°、330°和355°。稳定后的风向校准点不得偏离该校准点

±2°o

对螺旋桨式和三杯式风传感器进行校准时，将标准方位盘放置于风洞工作段

下方平坦的工作台面上，使被校准传感器处在风场环境内。被校准传感器尾翼支

撑座的中心与标准方位盘同心且指北标线与标准方位盘0。刻度线重合。保持尾

翼支撑与标准方位盘的相对位置不变，调节风洞工作段风速为5m/s,转动标准

6

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方位盘使被校准仪器风向值为0。o以此为起始位，至每个风向校准点，读取被

校准仪器风向测量值。

对超声式风传感器进行校准时，将标准方位盘安装在风洞工作段下壁。安装

被校准仪器时，使指北标线与标准方位盘0。刻度线重合。标准方位盘应能带动

超声式风传感器整体转动。调节风洞工作段风速为5m/s,转动标准方位盘使被

校准仪器风向值为0。o以此为起始位，至每个风向校准点，读取被校准仪器风

向测量值。

全部校准点完成1次操作后，反向转动标准方位盘进行重复测量，共完成正

反各1次风向测量误差校准。测量完成后，取绝对值较大的误差值作为该校准点

风向测量误差。

6.3.2风向测量值计算

各校准点风向测量误差按公(1)计算。

AD=D-D(7=1,2,•••,“)(1)

;tsi

式中：

4——被校准仪器第了个风向校准点的测量误差，。；

D,——被校准仪器在第了个风向校准点的测量值，。；

Dsi——在第z•个校准点标准风向值，。。

如在0°校准点出现校准顺序以0°为起点的反向测量值，或在355°校准

点出现校准顺序以0。为起点的正向测量值时

2严360—D：(2)

6.4风速校准方法

6.4.1风速测量值校准

测量上限为60m/s的风速传感器，校准点为5m/s、10m/s、20m/s、30m/s、

40m/s、50m/s、60m/s。测量范围上限为其他值的，均匀设置包括上下限测量

点在内的7个点。上限测量点可根据实际工作需要选择确定。

设定的风洞工作段标准风速与对应校准点的差值应在：±lm/s的范围内，

在上限测量点风洞工作段标准风速与对应校准点的差值应在(-2-0)m/s的范围

内。

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将L型皮托管安装在风洞工作段，测头轴线与风洞工作段轴线平行，总压孔

位于工作段有效区域内，并对准气流来向。总压输出口连接微差压计的总压输入

口，静压输出口连接微差压计的静压输入口。将被校准传感器安装固定在风洞工

作段的有效区域内。

风速测量误差的校准按照从低风速到高风速的顺序进行。调整微差压计至正

常工作状态，并读取微差压计零位，读到0.1Pa。调节风洞工作段风速达到设

定的风速点，并稳定1min后开始读数。先读取标准器读数，后读被校准仪器风

速测量值。lmin内均匀读数3次。第一次读数时，同时读取工作段内温度、相

对湿度和气压值。计算微差压计3次读数的算术平均值，然后减去零位，得到实

际风压，计算标准风速值（计算方法参照JJG431-2014轻便三杯风向风速表）。

6.4.2风速测量值计算

各校准点风速测量误差按公式（3）计算。

Av=v.-v（7=1,2,•••,n）（3）

z（si

式中：

Av,.——被校准仪器第z•个风速校准点的测量误差，m/s；

v——被校准仪器在第z•个风速校准点测量值的平均值，m/s；

;

vsi在第7个风速校准点的标准风速值，m/s=

6.气温校准方法

6.5.1气温测量值校准

在气温传感器的测量范围内，根据实际使用情况选择包括（TC在内的连续整

10°C点作为校准点，校准点不应少于6个。校准一般从低温向高温顺序逐点进行。

根据所校准的温度点，将钳电阻测温仪、被校准温度传感器（注意避免传感

器直接接触液体）放入恒温槽工作区域内。当标准器和被校准传感器同时感温稳

定后，每隔lmin读取一次标准器读数和被校准传感器的测量值，连续读取2次。

取2次读数的算术平均值分别作为该校准点的标准温度值和被校准气温传感器

测量值。接着进行下一个温度点的校准，至所有校准点校准完毕。

6.5.2气温测量值计算

各校准点气温测量误差按公式（4）计算。

-t（7=1,2,…，Z2）⑷

si

8

JJF1794—2020

式中：

虫——被校准仪器第/个温度校准点的测量误差，°C；

t——被校准仪器在第，个温度校准点的测量值，°C；

t

tsi——在第，个温度校准点的标准温度值，°C。

6.6湿度校准方法

6.6.1湿度测量值校准

在湿度传感器的测量范围内，根据实际使用情况选择连续10%RH点作为校准

点，校准点应不少于5个。校准一般从低湿点到高湿点顺序逐点进行。

设定湿度校准装置的温度值为23°Co当温度平衡后，再设定湿度校准装置

的湿度值。每个校准点的温湿度达到设定值并稳定后，每隔30s读取精密露点仪

的读数和被校准湿度传感器的测量值，重复3次，取3次读数的算术平均值分别

作为该校准点的标准湿度值和被校准湿度传感器测量值。然后做下一个校准点，

至所有的校准点测试完毕。

6.6.2湿度测量值计算

各校准点湿度测量误差按公式（5）计算。

=h-h（7=1,2,•••,n~）（5）

tsi

式中：

W——被校准仪器第z•个湿度校准点的测量误差，％RH；

h——被校准仪器在第z•个湿度校准点的测量值，%RH；

t

hsi——在第z•个湿度校准点的标准湿度值，%RHo

6.7气压校准方法

6.7.1气压测量值校准

在气压传感器的测量范围内，根据实际使用情况均匀地选取至少6个整

10hPa校准点。按校准点的顺序逐点升压（或降压）进行校准，然后再逐点降压

（或升压）进行校准。

在校准过程中，应平稳地升压或降压。稳定后的压力值不得偏离该校准点土

5hPa。在各校准点上，压力稳定后分别读取并记录标准器读数和被校准气压传感

9

JJF1794—2020

器测量值。接着进行下一个点的校准，至所有校准点校准完毕。

6.7.2气压测量值计算

a）正行程气压测量值计算

计算方法如公式（6）:

^>Di^Pm-Pusi（启1,2,…，n）（6）

式中：

Ap——被校准仪器正行程第/个气压校准点的测量误差，hPa；

Di

p——被校准仪器正行程在第z•个气压校准点的测量值，hPa；

Di

pDsi——正行程在第了个校准点的标准气压值，hPa。

b）反行程气压测量值计算

计算方法如公式（7）:

^PRi=PR-PR（戶1，2,…，n）（7）

iSi

式中：

^p——被校准仪器反行程第z•个气压校准点的测量误差，hPa；

Ri

p——被校准仪器反行程在第z•个气压校准点的测量值，hPa；

Ri

反行程在第z•个校准点标准气压值，hPa。

6.8雨量校准方法

6.&1雨量测量值校准

降雨量选择10mm,降水强度选择lmm/min、4mm/min。或根据需要进行30mm

降雨量的校准。

将被校准雨量传感器安装在检测台上，导水管置入雨量传感器的承水口，加

液器主机按程序运行，数据采集器记录翻斗的翻动次数，程序结束后察看数据采

集器读数。加液器按设定雨强和雨量自动校准。每种雨强和雨量分别校准3次。

取3次校准的算术平均值作为该校准点雨量传感器测量值。

6.&2雨量测量值的计算

各校准点雨量测量误差按公式（8）计算。

乂胡-心（8）

10

JJF1794—2020

式中：

A2?.该雨强下雨量的测量误差，mm；

(

R：——该雨强下被校准仪器3次测量值的平均值，mm；

Rsi该雨强下的标准雨量值，nrnio

6.9水温校准方法

6.9.1水温测量值校准

在水温传感器的测量范围内，根据实际使用情况选择包括0C在内的连续整

10°C点作为校准点，校准点不应少于5个。校准一般从低温向高温顺序逐点进行。

根据所校准的温度点，将钳电阻测温仪、被校准水温传感器放入恒温槽工作

区域内。当标准器和被校准水温传感器同时感温稳定后，每隔lmin读取一次标

准器读数和被校准水温传感器的测量值，连续读取2次。取2次读数的算术平均

值分别作为该校准点的标准水温值和被校准水温传感器测量值。接着进行下一个

温度点的校准，至所有校准点校准完毕。

6.9.2水温测量值计算

各校准点水温测量误差按公式(9)计算。

=t-t(7=1,2,•••,n)(9)

tsi

式中：

U——被校准仪器第z•个校准点温度测量误差，°C；

t——被校准仪器在第了个校准点温度的测量值，°C；

t

tsi——在第z•个校准点标准温度值，°Co

6.10盐度校准方法

6.10.1盐度测量值校准

将天然洁净海水通过蒸发或加入蒸馅水配置为盐度值分别为35±1、30±1、

20±1和5±1的标定参考溶液。

盐度传感器放入恒温海水槽前，要用海水冲洗电导池3〜5次。将配制的标

定参考溶液按盐度值分别加入恒温海水槽，搅拌均匀后将被校准盐度传感器放入

恒温海水槽(在放入恒温海水槽之前，需用相同盐度的海水冲洗导流孔3遍)。

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JJF1794—2020

恒温海水槽内温度稳定后，在3min内读取至少10组被校准传感器盐度测量值,

同时用带有编号的取样瓶从取样管里抽取海水标准溶液样品2瓶,先冲洗取样瓶

3次，然后灌至瓶子颈部位置，最后盖好瓶塞并登记取样记录表。

使用中国系列标准海水对高精度盐度计进行定标。使用定标后的高精度盐度

计测量采集的标定参考溶液样品，每瓶样品测量3次，取其算数平均值为该瓶样

品的标准盐度值。

6.10.2盐度测量值计算

各校准点盐度测量误差按公式（10）计算。

£=S厂Sst（7=1,2,…，Z7）（10）

式中：

——被校准仪器第Z•个校准点盐度测量误差；

&——被校准仪器在第了个校准点盐度测量值的平均值；

S——在第7个校准点标准盐度值。

si

取其绝对值最大的为盐度传感器的盐度测量误差。

7校准结果的表达

经校准的岸基海洋环境自动观测系统传感器发给校准证书，其内页格式见

附录B中的表B.1。

8复校时间间隔

岸基海洋环境自动观测系统传感器复校时间间隔的长短是由仪器的使用情

况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的，因此，送校单位可根据实际使用

情况自主决定复校时间间隔。建议复校时间间隔一般不超过1年。新购置或更换

或经过调试维修后的传感器应及时进行校准。

12

JJF1794—2020

附录A

校准记录表参考格式

（资料性附录）

表A.1风速风向传感器校准记录表

送检单位生产厂

传感器名称出厂编号

传感器型号校准依据

校准使用的计量（基）标准装置

不确定度/准确度等级计量（基）标准

名称测量范围亠宀有效期至

/最大允许误差证书编号

校准使用的标准器

不确定度/准确度等级检定/校准亠

名称测量范围4亠有效期至

/最大允许误差证书编号

校准时间、地点及其环境条件

时间：地点：

温度：相对湿度：气压：空气密度：

风速校准结果

序标准器读数（QPaDm/s）标准风速仪器测量值m/s）（测量误差

号123平均(m/s)123平均(m/s)

0零位

0零位

风向校准结果

正向（°）0306090120150180210240270300330355

测量值（。）

测量误差（°）

反向（°）0306090120150180210240270300330355

测量值（。）

测量误差（°）

风速不确定度：风向不确定度：证书编号

检定员:核验员: