JJF 2105-2024 海水温盐测量仪校准规范.docx

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1、学兔兔标准下载中华人民共和国国家计量技术规范JJF21052024海水温盐测量仪校准规范iiiiiCalbratonSpecfcatonforSeawaterTemperatureitsitandSalniyMeasurngInsrument-20240207发布20240807实施国家市场监督管理总局发布􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀧣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀧣学兔兔标准下载􀥣􀥣

2、;􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀧣JJF21052024海水温盐测量仪校准规范iiiiiCalbratonSpecfcatonforitSeawaterTemperatureandSalniyistMeasurngInsrument􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣

3、􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀧣JJF21052024归口单位:全国海洋专用计量器具计量技术委员会起草单位:国家海洋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学兔兔标准下载JJF21052024本规范起草人:康莹(国家海洋标准计量中心)胡波(国家海洋标准计量中心)林煦淏(国家海洋标准计量中心)学兔兔标准下载JJF21052024目录111引言()1范围(1)2引用文件

4、(1)3概述(1)4计量特性(2)5校准条件(2)5.1环境条件(2)5.2测量标准及其他设备(2)6校准项目和校准方法(3)6.1校准项目(3)6.2校准方法(3)7校准结果表达(5)7.1校准记录(5)7.2校准结果处理(5)8复校时间间隔(5)附录A盐度值计算公式(6)附录B海水温盐测量仪校准记录表参考格式(7)附录C海水温盐测量仪温度校准结果的测量不确定度评定示例(9)附录D海水温盐测量仪盐度校准结果的测量不确定度评定示例(2)附录E海水温盐测量仪回归处理示例(5)附录F海水温盐测量仪校准证书内页参考格式(7)学兔兔标准下载JJF21052024引言本规范依据JJF10012011通用

5、计量术语及定义、JJF1059.12012测量不确定度评定与表示和JJF10712010国家计量校准规范编写规则等进行制定。本规范结合海水温盐测量仪的发展和使用现状,参考了JJG7632019温盐深测量仪检定规程的部分内容进行制定。本规范为首次发布。学兔兔标准下载JJF21052024海水温盐测量仪校准规范1范围本规范适用于海水温盐测量仪及其独立温度测量传感器、盐度测量传感器的校准。本规范中的盐度指实用盐度,为无量纲的量。2引用文件本规范引用下列文件:JJG7632019温盐深测量仪凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本

6、规范。3概述海水温盐测量仪(以下简称“温盐仪”)是海水温度和盐度的测量仪器,常用于海洋台站、浮标及海洋科学调查。温盐仪(见图1)由温度测量传感器和盐度测量传感器通过水密接插件连接到主机,可实时、连续测量海水温度、盐度数据。部分温盐仪具有可拆卸的独立温度测量传感器、盐度测量传感器,可通过辅助设备完成温度、盐度数据的测量。温盐仪工作原理(见图2)是以高稳定性的热敏电阻或其他类型传感器测量水温,采用电磁感应式、电极式探头或其他类型传感器测量电导率,使用模数转换器(ADC)和单片机采集并获取温度、电导率信号,通过串口与外界通信。由温度和电导率值应用PSS-78盐标公式(参见附录A)计算得出盐度值,温盐

7、仪可最终输出温度值和盐度值。图1温盐仪及其测量传感器示意图1设备名称技术指标标准铂电阻温度计一等测温电桥-6MPE:210(电阻比)海水恒温槽控温波动性:0.005温场均匀性:0.005中国系列标准海水二级实验室盐度计MPE:0.002注:1温度标准器也可选用高精度温度传感器,其最大允许误差优于1/3温盐仪温度最大允许误差。2盐度标准器也可选用高精度电导率传感器,其盐度最大允许误差优于1/3温盐仪盐度最大允许误差。表1测量标准及其他设备技术指标2兔学兔标准下载JJF21052024图2温盐仪工作原理示意图4计量特性4.1温度示值误差。4.2盐度示值误差。4.3温度测量重复性。4.4盐度测量重复

8、性。5校准条件5.1环境条件1环境温度:(530);相对湿度:80%;周围无影响温盐仪正常工作的机械振动、电磁干扰等。5.2测量标准及其他设备温盐仪校准所需主要计量器具及配套设备宜不低于表1的规定,也可根据温盐仪的指标来选择适宜的标准器。标准下学兔兔载JJF210520246校准项目和校准方法6.1校准项目温度示值误差、盐度示值误差、温度测量重复性和盐度测量重复性。6.2校准方法6.2.1校准前准备工作用目测或手感等方法进行外观检查。温盐仪的紧固件、接插件等不应有松动现象,表面不得有影响正常性能测试的外观损伤。6.2.2温度示值误差6.2.2.1在温盐仪量程范围内,可根据常用温度测量范围选取校

9、准点。选取40、35、30、25、20、15、10、5、0、-2中不少于5个温度点作为温度校准点,温度校准点的选择需覆盖常用测量范围。6.2.2.2海水恒温槽内的海水初始盐度值约为35,也可根据实际需要和工作范围选择合适的盐度值。6.2.2.3温盐仪的温度传感器全部浸入海水恒温槽内,将标准铂电阻温度计或高精度温度传感器放置在尽量靠近温盐仪温度传感器位置,盖好海水恒温槽保温盖。6.2.2.4水槽内温度控制在达到表1要求后,测温电桥或高精度温度传感器与温盐仪同时测量,测量时间不少于3min且不少于10组测量数据,取对应测量结果的算术平均值分别作为该校准点上的标准温度值和温盐仪温度示值,并记录。记录

10、格式见表B.1。16.2.2.5按照公式()计算温盐仪校准后温度示值误差:tii1i=tY-tX()式中:tiii第i个温度校准点的温度示值误差,;tY第i个温度校准点的温盐仪温度示值,;tX第i个温度校准点的标准温度值,。6.2.2.6参照附录C进行温度校准结果的不确定度评定。6.2.3盐度示值误差6.2.3.1在温盐仪量程范围内,可根据常用盐度测量范围选取校准点。选取海水盐度值约为40、35、30、25、20、15、5中不少于3个盐度点作为盐度校准点,盐度校准点的选择需覆盖常用测量范围。通过天然海水蒸发或利用蒸馏水稀释的方法进行不同海水盐度值的制备,将其置于海水恒温槽内,搅拌均匀后待用。1

11、6.2.3.2海水恒温槽的温度固定在某一温度点,温度点范围为(525),通过改变海水盐度值实现盐度校准。6.2.3.3温盐仪的电导率传感器用蒸馏水充分清洗后,全部浸入海水恒温槽内。将取样管或高精度电导率传感器放置在尽量靠近温盐仪电导率传感器位置,盖好海水恒温槽3标准下学兔兔载t=(t-t)2n-1()3JJF21052024保温盖。6.2.3.4待海水恒温槽内温度稳定后,温盐仪测量时间不少于3min且不少于10组测量数据,取对应测量结果的算术平均值作为该校准点上的温盐仪盐度示值,并记录。记录格式见表B.2。6.2.3.5依据盐度标准器的不同,选择对应方式完成标准盐度值的获取。a)选用中国系列标

12、准海水和实验室盐度计作为盐度标准器,需用带有编号的取样瓶通过取样管抽取海水样品1瓶2瓶。取样时冲洗取样瓶3次,灌至取样瓶颈部为止,盖好取样瓶盖备用。按照实验室盐度计的操作规程测量采集的海水样品,每瓶海水样品测量2次,取其算术平均值作为该校准点的标准盐度值,并记录。b)选用高精度电导率传感器作为盐度标准器,按照6.2.3.4记录温盐仪测量数据的同时,记录高精度电导率传感器的电导率测量数据,取其算术平均值,通过附录A计算得到标准盐度值。26.2.3.6按照公式()计算温盐仪校准后的盐度示值误差:2Si=SiY-SiX()式中:Si第i个盐度校准点上的盐度示值误差;SiY第i个盐度校准点上的温盐仪盐

13、度示值;SiX第i个盐度校准点上的标准盐度值。6.2.3.7参照附录D进行盐度校准结果的不确定度评定。6.2.4温度测量重复性3按照6.2.2选定温度校准点15进行温度重复性校准,按照公式()计算温度测量重复性:nii=1式中:t温度测量重复性,;it第i次测量的温盐仪温度示值,;tn次测量的温度平均值,;nn测量次数(6)。6.2.5盐度测量重复性在温度校准点15且盐度值为35的条件下进行。依据6.2.3,同时读取对应温度4校准点下的温盐仪盐度示值,按照公式()计算盐度测量重复性:S=(S-S)2n-1()4式中:S盐度测量重复性;ni=1i4学兔兔标准下载JJF21052024nSi第i次

14、测量的温盐仪盐度示值;Sn次测量的盐度平均值;n测量次数(6)。6.2.6回归处理温盐仪校准结果的示值误差大于最大允许误差时,可通过校准公式进行回归处理,重新计算传感器系数,也可返厂进行校准处理。回归方法参见附录E。7校准结果表达7.1校准记录校准记录格式参见附录B。7.2校准结果处理校准证书由封面和内页组成。校准证书内页格式参见附录F。校准证书至少包含以下内容:a)标题:“校准证书”;b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;e)客户的名称和地址;f)被校对象的描述和明确标识;g)进行校准的日期,如果与校准结果的有

15、效性和应用有关时,应说明被校对象的接收日期;h)如果与校准结果的有效性或应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;i)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;k)校准环境的描述;l)校准结果及其测量不确定度的说明;m)对校准规范的偏离的说明;n)校准证书校准员、核验员和签发人的签名;o)校准结果仅对被校对象有效的说明;p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。8复校时间间隔由于温盐仪的使用情况、使用者、温盐仪本身质量等直接影响温盐仪的计量性能,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。根据温盐仪的实际情况建议如下:a)新购置或

16、修理后的温盐仪,宜及时校准。b)为确保温盐仪准确可靠,通常情况下建议温盐仪出海前后校准。c)复校时间间隔由用户根据使用情况自行确定,推荐为1年。5学兔兔标准下载=(1p+A2p+A3p)1+t+t+3R+tR)AA1=2.07010,A2=-6.37010,A3=3.98910-18,1=3.42610,2=4.46410,3=4.21510,4=-3.10710;C3=-6.969810,4=1.003110-9。CS=a0+a1Rt+a2Rt+a3Rt+a4Rt+a5Rt+t-15tR=(,)=RtRprt(A.1)1+k(-15)(0+b1R1/2t+b2Rt+b3R3/2t+b4R2t

17、+b5R5/2t)(A.2)t68=1t90+2t90(A.3)JJF21052024附录A盐度值计算公式A.1通过现场测量的电导率计算海水电导率比值,根据公式(A.1)计算:StpC(,)C35150式中:R海水电导率比值;Stp310C(,)海水电导率值,mS/cm;C(5,5,)常量,取42.914mS/cm;Rt海水在温度t的电导率比值;Rp海水深度(压力)的函数,其中:Rp=1+23kp海水电导率测量仪测得的压力值,Pa;-6-12-2-4-1-3tr海水电导率与温度的函数,其中:t1223344r=C0+Ct+Ct+Ct+CtCCC0=0.6766097,1=2.0056410-2

18、,2=1.10425910-4,-7A.2海水盐度值根据公式(A.2)计算:1/23/225/2b式中:PS海水的实用盐度值(SS-78);系数k=0.0162,a0=0.0080,a1=-0.1692,a2=25.3851,a3=14.0941,a4=-7.0261,a5=2.7081,b0=0.0005,b1=-0.0056,b2=-0.0066,b3=-0.0375,b4=0.0636,b5=-0.0144。A.3PSS-78是建立在IPTS-68基础上的,在温度(-540)范围内,可利用公式(A.3)进行IPTS-68和ITS-90温度换算:2式中:t68在IPTS-68下同一温度状态

19、下的表达值,;t90在ITS-90下现场温度测量值,;系数1=1.000240;2=4.010-7。6产品名称出厂编号型号传感器编号测量范围不确定度或准确度等级或最大允许误差分辨力送校单位制造单位校准依据外观检查校准所使用的主要计量器具名称测量范围不确定度或准确度等级或最大允许误差证书编号有效期至溯源单位校准时间、地点及其环境条件地点时间环境温度相对湿度温度示值误差校准结果标准温度值温盐仪温度示值示值误差温度测量重复性校准结果序号温盐仪温度示值温度平均值测量重复性兔兔学标准下载JJF21052024附录B海水温盐测量仪校准记录表参考格式海水温盐测量仪温度校准记录表见表B.1。.表B1海水温盐测

20、量仪温度校准记录表校准员核验员7产品名称出厂编号型号传感器编号测量范围不确定度或准确度等级或最大允许误差分辨力送校单位制造单位校准依据外观检查校准所使用的主要计量器具名称测量范围不确定度或准确度等级或最大允许误差证书编号有效期至溯源单位校准时间、地点及其环境条件地点时间环境温度相对湿度盐度示值误差校准结果标准温度值标准电导率值mS/cm标准盐度值温盐仪盐度示值示值误差盐度测量重复性校准结果序号温盐仪盐度示值盐度平均值测量重复性标准兔兔学下载JJF21052024海水温盐测量仪盐度校准记录表见表B.2。.表B2海水温盐测量仪盐度校准记录表校准员核验员8序号温盐仪温度示值示值平均值重复性115.1

21、015.10-34.110215.10315.11415.10515.10615.10兔学兔标准下载JJF21052024附录C海水温盐测量仪温度校准结果的测量不确定度评定示例C.1测量模型tC=tY-tX(.1)式中:t在各个校准点上海水温盐仪的示值误差,;tY在各个校准点上海水温盐仪的示值,;tX在各个校准点的标准温度值,。以某型温盐仪在温度点15下的测量结果为例,进行温度校准结果不确定度评定。C.2温度测量结果不确定度来源根据JJF1059.12012测量不确定度评定与表示,就该温盐仪校准结果的测量不确定度进行分析评定,温度校准结果不确定度来源主要有5个因素:a)温盐仪测量重复性引入的不

22、确定度;b)标准铂电阻温度计引入不确定度;c)测温电桥引入的不确定度;d)海水恒温槽温场均匀性引入的不确定度;e)海水恒温槽控温波动性引入的不确定度。由于海水恒温槽控温波动性引入的不确定度在被校温盐仪的测量重复性中有所体现,因此不做重复评定,从4个方面进行温度测量的不确定度评定。C.3温度测量结果不确定度评定yC.3.1温盐仪测量重复性引入的不确定度分量u1()y测量重复性引入的不确定度分量u1(),通过在连续条件下测量数据列,用不确定度的A类评定方法获得。温盐仪在15校准点上,控温达到稳定后,进行6组测量。所得数据如表C.1所示。.表C1温度重复性测量数据重复性利用贝塞尔公式计算:9学兔兔标

23、准下载2Ct=(t-t)n-1(.2)JJF21052024nii=1式中:t温盐仪温度测量重复性,;it温盐仪的第i次测量的温度示值,;t温盐仪的n个温度示值的算术平均值,;nn重复测量次数(=6)。tyx计算得=4.110-3,即u1()=4.110-3。C.3.2标准铂电阻温度计引入的标准不确定度u2()x校准使用的一等标准铂电阻温度计在检定周期内使用,依据标准温度计在水三相点的电阻值,用不确定度的B类评定方法获得。其复现周期内的稳定性为2.5mK,服从正态分布,k=3,标准不确定度为:u2()=0.0025/38.310-4xC.3.3测温电桥引入的标准不确定度u3()测温电桥最大允许

24、误差为电阻比210-6,电桥测量的电阻值R计算公式如下:CR=XRS(.3)式中:R电桥测量的电阻值,;X电桥电阻比;RS标准电阻阻值,。a式中电阻比X约为1,RS为100,则测量值的最大允许误差为210-4,用不确定度的B类评定方法评定。引入的误差可能值区间半宽为210-4,在此区间服从均匀分布,k=3,标准不确定度为:u3()=210-4/31.210-4100标准电阻的相对扩展不确定度1.010-4,k=3,标准不确定度为:bu3()=1.010-40.25100/38.610-43xabx两者互不相关,合成标准不确定度为u()=u23()+u23()=8.710-4。应用不确定度传播律

25、,转换成温度标准不确定度u3()=8.710-4。xC.3.4海水恒温槽温场均匀性引入的标准不确定度u4()海水恒温槽温场均匀性为0.005,则温场均匀性引入的误差可能值区间半宽为0.0025,在此区间服均匀分布,包含因子k=3,标准不确定度为xu4()=0.0025/31.510-3C.3.5合成标准不确定度C.3.5.1标准不确定度汇总表见表C.2。10不确定来源符号标准不确定度/温盐仪测量重复性u1(y)-34.110标准铂电阻温度计u2(x)-48.310测温电桥u3(x)-48.710海水恒温槽温场均匀性u4(x)-31.510学兔兔标准下载JJF21052024.表C2标准不确定度

26、汇总表C.3.5.2标准不确定度汇总见表C.2,各分量互不相关,温度校准结果的合成标准不确定度为:xxxyuc=u21()+u22()+u23()+u24()=4.510-3C.3.6扩展不确定度包含因子取k=2,温盐仪温度校准结果的扩展不确定度为:U=0.01。11序号温盐仪盐度示值示值平均值标准偏差135.3635.36-34.110235.36335.36435.36535.37635.36兔兔标学准下载JJF21052024附录D海水温盐测量仪盐度校准结果的测量不确定度评定示例D.1测量模型S=SY-SX(D.1)式中:S校准点上被校海水温盐仪的盐度示值误差;SY校准点上被校温海水盐仪

27、的盐度示值;SX校准点的标准盐度值。以某型温盐仪在温度点15,盐度为35条件下的测量结果为例,进行盐度校准结果不确定度评定。D.2测量不确定评定来源根据JJF1059.12012测量不确定度评定与表示,就该温盐仪校准结果的测量不确定度进行分析评定,盐度校准结果不确定度来源主要有6个因素:a)温盐仪测量重复性引入的不确定度;b)标准铂电阻温度计引入不确定度;c)测温电桥引入的不确定度;d)海水恒温槽温场均匀性引入的不确定度;e)中国系列标准海水引入的不确定度;f)实验室盐度计引入的不确定度。D.3不确定度评定yD.3.1温盐仪测量重复性引入的不确定度分量u1()可以通过在连续条件下测量一组数据列

28、,用不确定度的A类评定方法获得。参照检定规程,选取15校准点,进行6次测量。所得数据如表D.1所示。.表D1盐度重复性测量数据重复性利用贝塞尔公式计算:12学兔兔标准下载s=(s-s)2n-1(D.2)JJF21052024nii=1式中:s温盐仪盐度测量重复性;ins温盐仪在第i次测量的盐度示值;s温盐仪在n次测量的算术平均值;n测量次数(=6)y计算得s=4.110-3,即u1()=4.110-3。xD.3.2标准铂电阻温度计引入的标准不确定度u2()2x校准使用的一等标准铂电阻温度计在检定周期内使用,依据标准温度计在水三相点的电阻值,用不确定度的B类评定方法评定。其复现周期内的稳定性为2

29、.5mK,服从正态分布,k=3,标准不确定度为:u()=0.0025/38.310-4标准盐度的计算需要按照PSS78进行,其中温度测量值由温度校准时获取的标准值提供。利用不确定度传播律,转化为盐度标准不确定度为:xu2()=8.310-4xD.3.3测温电桥引入的标准不确定度u3()测温电桥最大允许误差为电阻比210-6,外接100标准电阻使用,电桥测量的电阻值R计算公式如下:R=XRS(D.3)式中:R电桥测量的电阻值,;X电桥电阻比;RS标准电阻阻值,。a式中电阻比X约为1,RS为100,则测量值的最大允许误差为210-4,用不确定度的B类评定方法评定。引入的误差可能值区间半宽为210-

30、4,在此区间服从均匀分布,k=3,标准不确定度为:u3()=210-4/31.210-4100标准电阻的相对扩展不确定度1.010-4,k=3,标准不确定度为:bu3()=1.010-40.25100/38.610-43xab3xx两者互不相关,合成标准不确定度为u()=u23()+u23()=8.710-4利用不确定度传播律,转换成温度标准不确定度u()=8.710-4。利用不确定度传播律,转化为盐度标准不确定度为u3()=8.710-4。xD.3.4海水恒温槽温场均匀性引入的标准不确定度u4()海水恒温槽温场均匀性为0.005,则温场均匀性引入的误差可能值区间半宽为0.0025,在此区间服

31、从均匀分布,包含因子k=3,标准不确定度为:13不确定来源符号标准不确定度温盐仪测量重复性u1(y)-34.110标准铂电阻温度计u2(x)-48.310测温电桥u3(x)-48.710海水恒温槽温场均匀性u4(x)-31.510中国系列标准海水u5(x)-31.510实验室盐度计u6(x)-31.210学兔兔标准下载JJF210520244xu()=0.0025/31.510-3x利用不确定度传播律,转化为盐度标准不确定度为u4()=1.510-3。xD.3.5中国系列标准海水引入的标准不确定度分量u5()盐度计测量前用中国系列标准海水标定,U=0.003,k=2,标准不确定度为:xu5()

32、=0.003/2=1.510-3xD.3.6实验室盐度计引入的标准不确定分量u6()使用前对盐度计进行校准,盐度计最大允许误差为0.002,符合均匀分布,盐度计引入的标准不确定度为:xu6()=0.002/31.210-3D.3.7合成标准不确定度D.3.7.1标准不确定度汇总见表D.2。.表D2标准不确定度汇总表D.3.7.2标准不确定度汇总见表D.2,各分量互不相关,盐度测量结果的合成标准不确定度为:xxxxxyuc=u21()+u22()+u23()+u24()+u25()+u26()=4.910-3。D.3.8扩展不确定度包含因子取k=2,温盐仪盐度校准结果的扩展不确定度为:U=0.01。14标准温度tiX温盐仪温度示值ti温盐仪温度N值示值误差ti34.88834.88244856-0.00630.00930.013398880.00425.05125.03834522-0.01320.14820.14729045-0.00115.12615