规程JJG763讲了什么?

Posted on 2017-08-30

规程JJG763讲了什么?

注:JJG 763-2002 是指 《温盐深测量仪检定规程》,JJG763-2016更新版的规程,内容进行了部分更新,索丽丽牵头。

检定校准分类

首次检定、后续检定、使用中检验。

CTD分类

自容式、直读式。

计量性能要求

对仪器的【温】、【盐】、【压】三个参数,在【测量范围】、【重复性】、【示值误差】这三个维度上进行评定,从而可以划分为【优级】、【一级】、【二级】、【三级】等一共4个级别。参数见规程中列表。

通用技术要求

外观、标示、插接件进行了要求。

计量器具控制

检定条件

检定设备

【优级的CTD检定系统的主要技术指标】

标准设备 测量范围 技术指标
精密交流测温电桥 (-5~35)℃ MPE:±0.0001℃
工作基准铂电阻温度计 (-5~35)℃ MPE:±0.0003℃
恒温海水槽(槽内海水必须经检验确认是纯净的天然海水) 海水介质:-2~40℃,乙醇介质可达到-5℃ 温度波动度:≤0.0003℃;温场均匀度:≤0.0003℃
实验室盐度计 2~42 MPE:±0.001
IAPSO国际标准海水 35 U=0.001(k=3)
标准双活塞压力计 0.04MPa~60MPa MPE:±0.005%

注1:压力值为测量上限10%~100%时,示值误差是指实际测量值的±0.005%; 测量值在测量上限10%以下时,示值误差是测量上限值10%的±0.005%。

注2:用实验室盐度计测量海水样品的温度系数, 应符合天然海水的要求; 用制备标准海水的 过滤装置过滤水槽 中的海水, 使其达到标准海水的洁净程度。 》:上面这段话需要反复体会。

【一~三级的CTD检定系统的主要技术指标】

|标准设备|测量范围|技术指标| |:—:|:—:|:—-:| |精密测温电桥|(-5~35)℃|MPE:±0.001℃| |一等标准铂电阻温度计|(-5~35)℃|MPE:±0.002℃| |恒温海水槽(槽内海水必须经检验确认是纯净的天然海水)|海水介质:-2~40℃,乙醇介质可达到-5℃|温度波动度:≤0.002℃;温场均匀度:≤0.001℃| |实验室盐度计|2~42|MPE:±0.005| |中国标准海水|35|U=0.003(k=3)| |标准双活塞压力计|1~60MPa|MPE:±0.005%|

注1:压力值为测量上限10%~100%时,示值误差是指实际测量值的±0.005%; 测量值在测量上限10%以下时,示值误差是测量上限值10%的±0.005%。 注2:用实验室盐度计测量海水样品的温度系数, 应符合天然海水的要求; 用制备标准海水的 过滤装置过滤水槽 中的海水, 使其达到标准海水的洁净程度。 注3: 恒温槽温度稳定后, 以每分钟不少于一次的均匀间隔读取温度示值至少 15min,在读取的 温度数值中,最大值与最小值之差的1/2, 加 “士” 符号即为恒温槽的温度波动度。 温场温度均 匀度是指工作区域内任意两点之间的温差。 》:上面这段话需要反复体会。

环境条件
室温
  • 检定优级仪器压力时20±1℃;
  • 优级温度和电导率时20±2℃;
  • 检定其他级仪器时20±2℃。
  • 相对湿度≤70%
电压

(220±22)V

检定项目

  • V外观检查
  • V温度示值误差
  • 温度重复性
  • V电导率示值误差
  • 电导率重复性
  • V压力示值误差
  • 压力重复性

注:加v的项目是必须检定的项目,其他是可选的项目。

检定方法(VIP)

外观检查

依据规程 【外观】的要求,采用目测和手感的方法检查CTD的外观。

温度示值误差 和仪器 温度重复性 的检定(T)
  • 1.将CTD吊入恒温海水槽内全浸,小心地插人标准铂电阻温度计和海水取样管,并且尽量靠近被检传感器, 然后盖好恒温海水槽的保温盖, 按照恒温海水槽的操作规程实施控温。
  • 2.温度检定点规定为 -5, 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 ℃。 在 -5℃点上恒温槽中的介质应当换成 10% 的乙二醇水,满足低温要求。(-5℃点一般不检。)
  • 3.水槽温度稳定在检定点上 (控温波动度达到表2 或 表3 要求)后,标准测温电桥与CTD同时在3min之内读取至少10 组温度数据, 作为该检定点上的测量值。
  • 4.依照下述公式 (1) 计算温度示值误差: △Ti=tjp-Tjp……(1)

式中: tjp——CTD在第j个温度检定点上温度读数的算术平均值,℃; Tj— 标准测温电桥在第j个温度检定点上温度读数的算术平均值,℃; △Tj— CTD在第j个温度检定点上温度示值误差,℃。 取其绝对值最大的△Ti为CTD的温度示值误差。

翻译成人话:从35~0℃,每5℃取1个校准点,这个校准点取一组稳定示值(一般是10个以上)进行算数平均,获得该温度点的标准值,CTD仪器的测量值也是取稳定数值的平均值做测量值。。然后算出各个温度点的示值误差。

  • 5.依照公式 (2) 计算仪器温度重复性:

【此处是公式2:一个复杂的公式(时候看,不过是贝塞尔公式)】

tji— CTD在第J 个温度检定点上第i个温度读数值,℃; tjp- CTD在第I个温度检定点上温度读数的算术平均值,℃; n- CTD在该温度检定点上温度读数的个数, n = 10; ajt- CTD在第J 个温度检定点上的温度重复性。 取其数值最大的ajt为CTD的温度重复性。

翻译成人话:在某个温度点上按照贝塞尔公式进行计算(n=10)可以得到重复性。

电导率 示值误差 和 重复性 的检定 (C)
  • 1 按照降温顺序进行; 槽中的海水盐度值通常为35; 无水泵型CTD吊入水槽前,要用海水冲洗电导池3~5次。

  • 2 在每个检定点上读取数据之前,对感应式电导池应用毛刷刷洗导流孔3次;对无泵的长电极式电导池应使仪器上下移动3次。然后在3min之内读取至少10组电导率数据, 同时用带有编号的取样瓶从取样管里抽取海水样品二瓶,先冲洗取样瓶3次,然后灌至瓶子颈部为止, 最后盖好瓶塞并登记取样记录表。

  • 3 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3次,取其算术平均值为该瓶海水样品的盐度测量值, 然后根据附录 A 计算出相应温度下的标准电导率值。

  • 4 电导率示值误差——依据公式 (3) 计算CTD的电导率示值误差:

△Cj=Cp-Co…… (3)

式中: Cp——示值,盐深测量仪在第j个温度检定点上电导率示值的算术平均值,mS/cm ; Co—— 标准值,在第j个温度检定点上标准电导率示值的算术平均值,mS/cm ; △Cj——CTD在第j个温度检定点上的电导率示值误差,mS/cm . 取其绝对值最大的△Cj为CTD的电导率示值误差。

  • 5 电导率重复性——依据公式 (4) 计算仪器电导率重复性 【这里是公式(4)——一个贝塞尔公式,用于计算各个点的实验标准差】 △jc=SQRT[E(Cji-Cjp)^2/(n-1)]……(4)

    式中: Cji 盐深测量仪在第i个温度检定点上第i个电导率读数, ms/cm; Cjp— CTD在第j个温度检定点上电导率读数的算术平均值, ms/cm; n- CTD在该温度检定点上电导率读数的个数,n=10; △jc,- CTD在第j个温度检定点上的电导率重复性,mS/cm。 取其数值最大的aj}为CTD的电导率重复性。

压力示值误差和重复性的检定
  • 1 压力检定点在CTD压力范围内等间隔选取,压力检定要遵循先升压检定后降压检定的顺序进行。

  • 2 检定:
    • 将CTD置于标准活塞压力计的工作台上, 用特制的快速连接管路把标准活塞压力计和CTD压力接口连接起来 (先要 排除管路内的空气 );

    • 在每个检定点上都要按顺序轻拿轻放祛码、缓慢加压,压力稳定后在3min内读取至少10组压力数据。

    • 检定优级CTD时, 应当按照附录B 《祛码、活塞及其连接零件质量的计算公式》 进行空气 浮力修正。

  • 3 温度补偿:

    当CTD的压力测量具有温度补偿时, 需要做温度补偿性能检定。

    • 在CTD吊入恒温水槽之前, 用专用紫铜管与CTD的压力传感器接口连接, 紫铜管的另一端与活塞压力计连接。
    • 然后将CTD吊入恒温海水槽内,调整活塞压力计的高度与CTD压力传感器处在一个水平面上,避免形成位差。
    • 补偿温度点选在30℃和0℃点, 在每个补偿温度点上要做一个升、 降压全程, 操作步骤同“2.检定”。
  • 4 示值误差的获得:

    • 依据公式 (5) 计算压力示值误差:△Pi= Pjp一Pio…… (5)
    • 式中: Pjp—— CTD在第j个压力检定点上压力读数的算术平均值,MPa;
    • Pjo——标准活塞压力计在第j个压力检定点上的标准压力读数,MPa;
    • △Pj——CTD在第j个压力检定点上的压力示值误差,MPa.

取其 绝对值最大的△P,为CTD的压力示值误差。

  • 5 计算重复性

  • 依据公式 (6)计算仪器压力重复性: 【此处是一个贝塞尔公式】……(6) 式中: Pji——CTD在第j个压力检定点上的第i个压力读数值,MPa; Pjp——CTD在第j个压力检定点上压力读数的算术平均值,MPa; n——CTD在该压力检定点上压力读数的个数,n=10 ; △jp——CTD在第j个压力检定点上的压力重复性,MPa. 取其数值最大的% 为CTD的压力重复性。

检定结果处理

按照本规程要求检定合格的CTD,发给检定证书; 检定不合格的,发给检定结果通知书, 并注明不合格项目

检定周期

CTD的检定周期一般不超过 1 年。 为了保证海洋环境监测数据的质量, 一 般在出海前后都要进行后续检定。

附录A 盐度和电导率换算公式

此处有2个函数:

  • 函数1:海水实用盐度S(PSS78)——海水在温度t时的电导率比值Rt:S—-Rt的一个函数。
  • 函数2:CTD的测量电导率比R(仪器的电导率比:这里是个定义的变量)——海水在温度t时的电导率比Rt(这是海水的电导率和一个常数的比值:这其实是一个自变量,本质是海水电导率)——海水深度(压力)的函数,Rp=1+α(本质上是压力p的函数)——标准海水温度的函数rt(本质上是一个海水温度t的函数)。

附录B 砝码、活塞及连接零件质量的计算公式

此处也是有2个函数:

  • 函数1:m=pA(1+ρμ/ρm)/g:m是砝码活塞连接件质量:
  • 函数2:ρa=f(p,h,t)

    附录C~H

    6个表格:分别是CTD温度、电导率、压力的示值误差、重复性的检定记录表格式

    附录J

    证书内页格式


作业文件《CTD校准方法》说的是什么

作业文件 “HBJ03.49-2011《CTD校准方法》”是胡波第一作者写的一个作业文件。文件是对于JJG 763的一个细化和补充,补充的内容是关于不确定度的部分。细化的部分目前还没有做深入的研究和探讨。

1 范围:

本方法适用于CTD在校准工作中的温度、电导率和压力的 校准结果不确定度评定

2 概述

CTD按记录形式不同分为自容式直读式两种

3 计量性能

范围-仪器重复性-示值误差

CTD的计量特性如表1所示。

准确度级别 优级 一级 二级 三级  
温度-范围 -2~35 -2~35 -2~35 -2~35  
温度-仪器重复性 ≤0.0007 ≤0.006 ≤0.016 ≤0.033  
温度-示值误差 ±0.002 ±0.02 ±0.05   ±0.10
电导率(mS/cm)—范围 0~65 0~65 0~65 0~65  
电导率-仪器重复性 ≤0.001 ≤0.006 ≤0.016 ≤0.033  
压力-示值误差 ±0.003 ±0.02 ±0.05   ±0.10
压力——(MPa)范围 0.04~60 0~30 0~30 0~30  
压力-仪器重复性 ≤0.003 ≤0.01 ≤0.05 ≤0.2  
压力——示值误差 ±0.015%FS ±0.1%FS ±0.5%FS ±2.0%FS  

4 校准条件

4.1 环境条件

室温:(20±2)℃; 相对湿度:≤80%; 电源电压:(220±22)V。

4.2 标准设备及其技术指标

5 校准项目和校准方法

5.1 校准项目

5.1.1 温度示值误差
5.1.2 电导率示值误差
5.1.3 压力示值误差

5.2 校准方法

5.2.1 温度示值校准

5.2.1.1 将CTD吊入恒温海水槽内全浸,小心地插入标准铂电阻温度计和海水取样管,并且尽量靠近被校仪器传感器,然后盖好恒温海水槽的保温盖,按照恒温海水槽的操作程序实施控温。 5.2.1.2 温度校准点为:35℃、30℃、25℃、20℃、15℃、10℃、5℃、0℃。 5.2.1.3 在各校准点上,海水槽控温达到表2要求后,精密测温电桥与CTD同时在至少2min内分别读取至少10组温度数据,记录表格形式见附录F.1。 精密测温电桥测量的电阻值根据一等标准铂电阻检定证书给出的分度表转换成相应的温度值,取其算术平均值作为该校准点的标准温度值。 5.2.1.4 CTD温度可根据实验室校准的实际情况选择是否进行回归处理,回归模型根据被校准仪器的特点来选择,回归后给出回归系数。 5.2.1.5 依照公式(1)计算校准后温度示值误差。 △Ti=tip-Ti0 (1) 式中: △Ti —— CTD校准后在第i个温度校准点上温度示值误差,℃; tip —— CTD校准后在第i个温度校准点上温度读数的算术平均值,℃; Ti0 —— 精密测温电桥在第i个温度校准点上的标准温度值,℃。 5.2.1.6 按JJF 1059-1999《测量不确定度评定与表示》,进行温度校准结果的不确定度评定,具体评定方法参考附录B。

5.2.2 电导率示值校准

5.2.2.1 电导率示值误差校准与5.2.1同时进行,但必须按照降温顺序,恒温海水槽中的海水盐度值通常为35;CTD吊入恒温海水槽前,需用海水冲洗电导池3~5次。 5.2.2.2 在各校准点上,海水槽控温达到表2要求后,在至少2min内读取被校准仪器至少10组电导率数据,同时用带有编号的取样瓶从取样管里抽取海水样品1瓶,先冲洗取样瓶3次,然后灌至瓶子颈部为止,最后盖好瓶塞并登记取样。 5.2.2.3 按照实验室盐度计的操作程序测量采集海水样品,每瓶海水样品测量2次,取算术平均值作为该校准点海水样品的盐度测量值,然后根据附录D计算出相应标准温度下的标准电导率值。记录表格形式见附录F.2。 5.2.2.4 CTD电导率可根据实验室校准的实际情况选择是否进行回归处理,回归模型根据被校准仪器的特点来选择,回归后给出回归系数。

5.2.2.5 依据公式(2)计算CTD校准后的电导率示值误差。 ΔCi=Cip-Cio (2) 式中:ΔCi —— CTD校准后在第i个温度校准点上的电导率示值误差,mS/cm; Cip —— CTD校准后在第i个温度校准点上电导率测量值的算术平均值,mS/cm; Cio —— 在第i个温度校准点上标准电导率值,mS/cm。

5.2.2.6 按JJF 1059-1999《测量不确定度评定与表示》,进行电导率校准结果的不确定度评定,具体评定方法参考附录B。

5.2.3 压力示值校准

5.2.3.1 压力校准点在CTD压力范围内选取,不少于6点。压力校准要遵循先升压,后降压的顺序进行。 5.2.3.2 将CTD先置于标准活塞压力计的工作台上,用特制的快速连接管路把标准活塞压力计和CTD接口连接起来(先要排除管内的空气);在每个校准点上按顺序轻拿轻放砝码,缓慢加压,在每个校准点上,压力稳定后在至少2min内读取被校仪器至少10组压力数据。按照附录E进行标准压力值的计算以及修正。 5.2.2.3 CTD压力可根据实验室校准的实际情况选择是否进行回归处理,回归模型根据被校准仪器的特点来选择,回归后给出回归系数。 5.2.3.4 依据公式(3)计算校准后压力示值误差。 ΔPi=Pip-Pio (3) 式中:ΔPi —— CTD校准后在第i个压力校准点上压力示值误差,MPa; Pip —— CTD校准后在第i个压力校准点上压力读数的算术平均值,MPa; Pio —— 标准活塞压力计在第i个压力校准点上标准压力值,MPa。 5.2.3.5 按JJF 1059-1999《测量不确定度评定与表示》,进行压力校准结果的不确定度分析评定,具体评定方法参考附录B。

6 不确定度评定方法(见附录B)

7 复校时间间隔

7.1 仪器设备修理后,请立即进行校准;

7.2 在使用过程中,如对校准仪器的技术指标产生怀疑,请重新校准;

7.3 为确保被校仪器技术指标的准确可靠,通常情况下仪器出海前后应校准。

8 附录

附录A:《编制说明》 附录B:《不确定度评定方法》
附录C:《不确定度评定记录表格》
附录D:《盐度电导率换算公式》 附录E:《砝码、活塞及其连接零件质量计算公式》 附录F:《原始记录表格》

附录A

编制说明 a) 本方法的参考文献如下 JJF 1001-1998 《通用计量术语及定义》 JJF 1071-2000 《国家计量校准规范编写规则》 JJF 1059-1999 《测量不确定度评定与表示》 JJG 763-2002 《CTD检定规程》 b) 跟上一版区别 由于标准设备存在变化,引入的不确定度随之变化。完善了不确定度评定方法。

附录B.1

不确定度评定方法 CTD温度校准不确定度评定方法

附录B.2

盐深测量仪电导率校准结果不确定度评定

附录B.3

CTD压力校准不确定度评定

附录C.1

温度校准结果不确定度记录表

附录C.2

电导率校准结果不确定度记录表

附录C.3

压力校准结果不确定度记录表

附录D

盐度与电导率换算公式

附录E

砝码、活塞及其连接零件质量计算公式

附录F.1

温度原始记录表

附录F.2

盐度(电导率)原始记录表

附录F.3

压力原始记录表

LOG

20180628 将 JJG763-2002的相关部分从“2017-08-30-CTD 部门工作研究.md”中独立出来。等待继续升级。