温盐深测量仪检定规程

JJG763—20191温盐深测量仪检定规程1范围本规程适用于温盐深测量仪的首次检定、后续检定和使用中检查。2引用文件本规程引用了下列文件:JJG875数字压力计凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规程;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规程。3术语和计量单位3.1术语3.1.1温盐深测量仪conductivity-temperature-depthmeasuringinstrument;CTD能自动测量海水温度、电导率(或盐度)和深度的仪器。3.1.2海水电导率conductivityofseawater海水导电性能的物理量,定义长度为1m,截面积为1m2海水的电导,它与海水盐度、温度、压力等要素有关。3.2计量单位温度单位:摄氏度,符号为℃。电导率单位:西[门子]每米,符号为S/m;毫西[门子]每厘米,符号为mS/cm。压力单位:帕[斯卡],符号为Pa。4概述温盐深测量仪(以下简称CTD)主要用于现场测量海水温度、电导率(盐度)和深度要素,按记录形式的不同分为自容式和直读式两种。自容式CTD设有存储器和独立的电源,待测量结束后在实验室内进行数据读取,通常在近岸浅海区长期使用;直读式CTD的水下单元没有存储器和独立的电源,其电源由甲板上的水上单元通过铠装电缆供给,水下机测量的参数实时传输到水上机显示和记录,常与多路取样器组合进行剖面快速测量,主要应用在大型船舶海洋科考活动的各站点短期使用。自容式CTD和直读式CTD的外形结构基本相同,水下单元外形结构示意图如图1所示。JJG763—20192图1CTD水下单元工作结构示意图5计量性能要求5.1示值误差不同等级CTD的温度示值误差、电导率示值误差和压力示值误差均应不超过表1中最大允许误差要求。5.2测量重复性不同等级CTD的温度重复性、电导率和压力重复性均应不超过表1中测量重复性要求。表1CTD计量性能要求准确度等级一级二级三级温度℃范围-2~40-2~40-2~40最大允许误差±0.003±0.02±0.1测量重复性≤0.001≤0.006≤0.03电导率mS/cm范围0~700~700~70最大允许误差±0.005±0.02±0.1测量重复性≤0.0016≤0.006≤0.03压力MPa最大允许误差±0.05%FS±0.1%FS±0.5%FS测量重复性≤0.016%FS≤0.03%FS≤0.16%FS6通用技术要求CTD的外壳的表面漆层应均匀牢固,不得有影响正常性能测试的外观损伤。CTDJJG763—20193应有下列标记:名称和型号、制造厂名、生产日期、出厂编号。CTD的紧固件、接插件不应有松动和损伤。7计量器具控制计量器具控制包括CTD的首次检定、后续检定和使用中检查。7.1检定条件7.1.1计量标准器及配套设备7.1.1.1CTD温度和电导率检定所用的计量标准器及配套设备不同等级的CTD温度和电导率检定所使用的主要计量器具及配套设备见表2。表2CTD温度和电导率检定所需主要计量器具及配套设备的技术指标准确度等级设备名称技术指标一级CTD标准铂电阻温度计工作基准测温电桥电阻比:±5×10-7海水恒温槽控温波动性:≤0.001℃温场均匀性:≤0.001℃水三相点瓶差值<0.4mK中国一级标准海水一级实验室盐度计MPE:±0.002二级CTD标准铂电阻温度计一等测温电桥电阻比:±2×10-6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:±0.002三级CTD标准铂电阻温度计二等测温电桥±1×10-5海水恒温槽控温波动性:≤0.02℃温场均匀性:≤0.02℃中国系列标准海水二级实验室盐度计MPE:±0.005注:1标准铂电阻温度计、中国一级标准海水和中国系列标准海水为检定使用的主要计量器具;测温电桥、海水恒温槽和实验室盐度计为主要配套设备。2海水恒温槽为盐度值约为35的天然大洋海水。JJG763—201947.1.1.2CTD压力检定所用的计量标准器及主要配套设备CTD压力检定用标准器参照JJG875《数字压力计》选择,可选择活塞式压力计或数字式压力计,选用的压力标准器的测量范围应大于或等于CTD压力的测量范围,压力标准器最大允许误差绝对值应不大于CTD压力最大允许误差绝对值的1/3。大气压力测量仪表,测量范围不小于(600~1100)hPa,最大允许误差不大于±0.3hPa。温度补偿性能检定可选用空气恒温箱,测量范围不小于(-2~35)℃,温度波动度不大于1℃。7.1.2检定环境环境温度:(20±5)℃,其中一级CTD压力检定环境温度(20±1)℃;相对湿度:20%~80%;电源电压:(220±22)V;电源频率:(50±2)Hz。7.2检定项目检定项目见表3。表3检定项目一览表序号检定项目首次检定后续检定使用中检查1外观检查+++2温度示值误差+++3温度测量重复性+--4电导率示值误差+++5电导率测量重复性+--6压力示值误差+++7压力测量重复性+--注:1“+”表示应检项目,“-”表示可不检项目。2经维修后对CTD的计量性能有重大影响时,其后续检定须按照首次检定项目进行。7.3检定方法7.3.1外观检查用目测和手感的方法检查CTD的外观,应符合第6章中的要求。7.3.2温度示值误差和温度测量重复性7.3.2.1一级CTD温度示值误差的检定点为35℃、30℃、25℃、20℃、15℃、10℃、5℃、0℃、-2℃,对于二级CTD和三级CTD应从中选择不少于5个温度点。7.3.2.2将海水恒温槽中的海水温度控制在35℃,同时将标准铂电阻温度计和CTD置于海水恒温槽内,标准铂电阻温度计尽量靠近CTD温度传感器位置。JJG763—201957.3.2.3待检定点上的温度稳定后,测温电桥与CTD同时测量3min,测量不少于10组读数,取对应温度读数的算术平均值分别作为该检定点上的标准温度值和CTD温度示值,并记录,记录格式见附录A。7.3.2.4按照降温的顺序进行下一个检定点,直到完成全部温度点的检定。7.3.2.5依照公式(1)计算示值误差。Δti=ti-tis(1)式中:Δti———CTD在第i个检定点的温度示值误差,℃;ti———CTD在第i个检定点的仪器温度示值,℃;tis—第i个检定点的标准温度值,℃。取绝对值最大的Δti作为CTD温度示值误差。7.3.2.6温度测量重复性的检定点为15℃,待检定点上温度稳定后,重复7.3.2.3,完成6次测量。7.3.2.7依照公式(2)计算温度测量重复性。(2)式中:σt———CTD温度测量重复性,℃;;ti———CTD在第i次测量的温度值,℃; t—CTD在n次测量的算术平均值,℃;n—测量次数(n=6)。7.3.3电导率示值误差和电导率测量重复性7.3.3.1电导率示值误差与温度示值误差同时在海水恒温槽中进行。7.3.3.2待7.3.2.3检定点上的温度稳定后,CTD电导率测量3min,测量不少于10组读数,同时用取样管取海水样品1瓶,盖紧瓶塞并编号待用。7.3.3.3用实验室盐度计测量海水样品,每瓶海水样品测量2次,取其算术平均值作为该检定点的标准盐度值,并根据附录C计算出相应温度下的标准电导率值。7.3.3.4依据公式(3)计算示值误差:Δci=ci-cis(3)式中:Δci———CTD在第i个检定点的电导率示值误差,mS/cm;ci———CTD在第i个检定点的电导率示值,mS/cm;cis—第i个检定点的标准电导率值,mS/cm。取绝对值最大的Δci作为CTD电导率示值误差。7.3.3.5电导率测量重复性与温度测量重复性同步进行,待检定点上温度稳定后,重复7.3.3.2、7.3.3.3,完成6次测量。JJG763—201967.3.3.6依照公式(4)计算电导率测量重复性。(4)式中:σc—CTD电导率测量重复性,mS/cm;ci———CTD在第i次测量的电导率值,mS/cm; c—CTD在n次测量的算术平均值,mS/cm;n—测量次数(n=6)。7.3.4压力示值误差和压力测量重复性7.3.4.1压力检定点在CTD压力范围内均匀选取不少于7个点。压力检定要遵循先升压,后降压的顺序进行。7.3.4.2将CTD先置于压力标准器的工作台上,调整升降平台使CTD压力传感器位置尽量与压力标准器参考位置一致(特别是使用油介质的压力标准器),将压力标准器和CTD压力传感器连接起来,对具备零位修正功能的CTD连接前需进行调零,对不具备零位修正功能的CTD则无需此操作。7.3.4.3在每个压力检定点上稳定后,CTD测量数据不少于10组,取其算术平均值作为压力示值。7.3.4.4当CTD压力测量具有温度补偿时,需要做温度补偿性能检定。将CTD放置于空气恒温箱中,调整仪器位置使压力传感器尽量与压力标准器参考位置一致(特别是使用油介质的压力标准器),把压力标准器和CTD压力传感器连接起来,补偿温度点选在30℃和0℃,每个补偿温度点上要做一个升、降压过程,操作步骤同7.3.4.3。7.3.4.5依照公式(5)计算示值误差。Δpi=pi-pis(5)式中:Δpi———CTD在第i个压力检定点的压力示值误差,Pa;pi———CTD在第i个压力检定点的压力示值,Pa;pis—第i个压力检定点的标准压力值,Pa。取绝对值最大的Δpi作为CTD压力示值误差。7.3.4.6压力测量重复性选择压力值最大的检定点,重复7.3.4.3,完成6次测量,每次测量后需压力标准器重新平衡后再进行下一次测量。7.3.4.7依据公式(6)计算压力测量重复性。(6)式中:σp—CTD压力测量重复性,Pa;pi———CTD在第i次测量的压力值,Pa;JJG763—20197 p—CTD在n次测量的算术平均值,Pa;n—测量次数(n=6)。7.4检定结果的处理7.4.1经检定各项指标均符合要求的CTD为合格,有任意一项不符合的即为不合格,检定合格的发给检定证书。7.4.2经检定不合格的CTD,可以降级使用。降到下一级时,必须符合下一级CTD的各项技术指标,降级后仍然不合格,发给检定结果通知书,并注明不符合项。7.5检定周期CTD的检定周期一般不超过1年。为了保证CTD测量数据的质量,建议在出海前后进行后续检定。JJG763—20198附录A检定记录表参考格式表A.1温度示值误差检定记录表产品名称出厂编号型号传感器编号仪器测量范围不确定度或准确度等级或最大允许误差检定依据检定项目序号检定项目结论检定所使用的主要计量器具和设备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检定时间、地点及其环境条件时间:地点:温度:相对湿度:检定结果检定点℃标准温度值℃仪器温度示值℃示值误差℃JJG763—20199表A.2温度测量重复性检定记录表检定结果序号仪器温度值℃温度平均值℃测量重复性℃检定员:核验员:JJG763—201910表A.3电导率示值误差检定记录表产品名称出厂编号型号传感器编号仪器测量范围不确定度或准确度等级或最大允许误差检定依据检定项目序号检定项目结论检定所使用的主要计量器具和设备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检定时间、地点及其环境条件时间:地点:温度:相对湿度:检定结果检定点℃标准温度值℃标准电导率值mS/cm仪器电导率示值mS/cm示值误差mS/cmJJG763—201911表A.4电导率重复性检定记录表检定结果序号仪器电导率值mS/cm电导率平均值mS/cm测量重复性mS/cm检定员:核验员:JJG763—201912表A.5压力示值误差检定记录表产品名称出厂编号型号传感器编号仪器测量范围不确定度或准确度等级或最大允许误差检定依据检定项目序号检定项目结论检定所使用的主要计量器具和设备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检定时间、地点及其环境条件时间:地点:温度:相对湿度:气压:温度补偿检定□无(室温)□0℃□30℃检定结果升压降压标准压力值Pa仪器压力示值Pa示值误差Pa标准压力值Pa仪器压力示值Pa示值误差PaJJG763—201913表A.6压力重复性检定记录表检测结果序号仪器压力值Pa压力平均值Pa测量重复性Pa检定员:核验员:JJG763—201914附录B检定证书/检定结果通知书内页信息参考格式表B.1检定证书内页信息参考格式(第2页)证书编号:××××检定所使用的主要计量器具名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差证书编号有效期至检定地点及其环境条件地点:环境温度:℃相对湿度:%气压:hPa检定结果检定项目技术指标检定结果结论外观检查温度示值误差温度测量重复性电导率示值误差电导率测量重复性压力示值误差压力测量重复性15表B.2检定结果通知书内页信息参考格式(第2页)证书编号:××××检定所使用的主要计量器具名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差证书编号有效期至检定地点及其环境条件地点:环境温度:℃相对湿度:%气压:hPa检定结果检定项目技术指标检定结果结论外观检查温度示值误差温度测量重复性电导率示值误差电导率测量重复性压力示值误差压力测量重复性检定结果不合格项:JJG763—2019附录C盐度与电导率换算公式C.1依据PSS-78,利用公式(C.1)计算标准盐度值。S=a0+a1R/2+a2Rt+a3R/2+a4R+a5R/2+t-15(C.1)1+k(t-15)(b0+b1R/2+b2Rt+b3R/2+b4R+b5R/2)式中:系数———k=0.0162,a=2.7081,b=0.0005,b1=-0.0056,b2=-0.0066,b3=-0.a=2.7081,b=0.0005,b1=-0.0056,b2=-0.0066,b3=-0.0375,SS4Rt———由实验室盐度计测得的海水样品的电导率比值;t———被测海水样品温度值(即盐度计水浴温度值),℃。C.2由海水样品的标准盐度值S、标准温度值ts、按公式(C.1)利用牛顿迭代法反算出Rts或自《国际海洋学常用表》第3卷中查算出各标准温度点的海水样品与盐度为35.000的海水与相同温度下的电导率比值Rt。sC.3海水样品在标准温度值ts,压力为p时的电导率与实用盐度为35.000的标准海水在温度为15℃、海水压力为0时的电导率比值R的计算见公式(C.2)。