JJF 2105-2024 海水温盐测量仪校准规范.docx

中华人民共和国国家计量技术规范海水温盐测量仪校准规范(eatl22®施Zffi2映布国家市场监督管理总局发布海水温盐测量仪校准规范&J2E&-3rT)BtlM4n曲归口单位: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）林煦溟国家海洋标准计量中心）目录引言(II)1范围2引用文件3概述4计量特性(2)5校准条件(2)31环境条件(2)出测量标准及其他设备(2)6校准项目和校准方法(3)61校准项目(3)笈校准方法(3)7校准结果表达(5)Zl校准记录(5)正校准结果处理(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®附录E海水温盐测量仪回归处理示例e附录F海水温盐测量仪校准证书内页参考格式0测量不温盐深测本规范依据Jra5通用计量术语及定义、JHB例确定度评定与表示和即如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JG潞骸量仪检定规程的部分内容进行制定。本规范为首次发布。Il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：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)适用于本规范。3概述海水温盐测量仪供下简称温盐仪库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。温盐仪皿图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)是以高稳定性鳗Ii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行感器测量电导率,使用模数转换器通和单片机采集并获取温度、电导率信号,国帝唱集满薪题由温度和电导率值应用FSSk标公式参见附录A)i暮鼐堪龌俱小舞&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图2温盐仪工作原理示意图4计量特性41温度示值误差。下盐度示值误差。手温度测量重复性。41盐度测量重复性。5校准条件51环境条件环境温度:(53C相对湿度:虫周围无影响温盐仪正常工作的机械振动、电磁干扰等。出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4=+注血注/h-*Zltt¾P珀怀米思拜道且的怀在指。表1测量标准及其:他设备技术指标设备名称技术指标标准钝电阻温度计一等测温电桥MP曰困睡阻比)控温波动性姬C海水恒温槽温场均匀性姬C中国系列标准海水实验室盐度计注: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8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8温盐仪盐度最大允许误差。6校准项目和校准方法61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。后校准方法Q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。国温度示值误差在温盐仪量程范围内，可根据常用温度测量范围选取校准点。选取40、3B,C.30、25、20,15,10,5、0,-2oC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。海水恒温槽内的海水初始盐度值约为勇也可根据实际需要和工作范围选择合适的盐度值。命温盐仪的温度传感器全部浸入海水恒温槽内，将标准钳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。豳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311i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。记录格式见表Bl您按照公式财算温盐仪校准后温度示值误差：伸式中：i第个温度校准点的温度示值误差,°C;1.第i个温度校准点的温盐仪温度示值fc第i个温度校准点的标准温度值,°C。播参照附录C进行温度校准结果的不确定度评定。出盐度示值误差出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©五H豆&笈阱不少于3个盐度点作为盐度校准点，的选择需覆盖常用测量范围。盐度校准点通过天然海水蒸发或利用蒸储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。阳海水恒温槽的温度固定在某一温度点,温度点范围为（1&幻C通过改变海水盐度值实现盐度校准。SB温盐仪的电导率传感器用蒸馅水充分清洗后，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,盖好海水恒温槽待海水恒温槽内温度稳定后，温盐仪测量时间不少于3ni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。记录格式见表也强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应用中国系列标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，止,盖好取样瓶盖备用。灌至取样瓶颈部为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施用高精度电导率传感器作为盐度标准器，按照的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。卷按照公式豺算温盐仪校准后的盐度示值误差：J-0ZS=S-S式中：能i第i个盐度校准点上的盐度示值误差；S第i个盐度校准点上的温盐仪盐度示值；3第i个盐度校准点上的标准盐度值。的参照附录D进行盐度校准结果的不确定度评定。明温度测量重复性：按照搬定温度校准点15°C进行温度重复性校准,按照公式0飞计算温度测量重复性：=n-1式中：_温度测量重复性t第i次测量的温盐仪温度示值,;tn次测量的温度平均值,°C;nM量次数。海出盐度测量重复性在温度校准点15且盐度值为领条件下进行。依据出同时读取对应温度校准点下的温盐仪盐度示值,按照公式豺算盐度测量重复性：nC6=r6i-S)11-19式中：Cfe盐度测量重复性;S第i次测量的温盐仪盐度示值；SA次测量的盐度平均值；11测量次数出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EO7校准结果表达Zl校准记录校准记录格式参见附录民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）进行校准的地点做果与实验室的地址不同）d）证书的唯一性标识&口编号海页及总页数的标识；游户的名称和地址；懒校对象的描述和明确标识；g）三行校准的日期,如果与校准结果的有效性和应用有关时,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；般准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号；许次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；瞰准环境的描述；般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漱准证书校准员、核验员和签发人的签名；。漱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师购置或修理后的温盐仪,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附录A盐度值计算公式Al通过现场测量的电导率计算海水电导率比值,根据公式砥算：R=C断式中：R海水电导率比值；Ctp）海水电导率值,11ac脚一常量,取知r8R海水在温度t的电导率比值；Rp海水深度任力）的函数,其中：Rp=O=（Ap+Ap2+ApjJ4伴仍P海水电导率测量仪测得的压力值。A=2DcIOBA2=BCXorfK?=Db,=3B<U=46k10二担1O1,r海水电导率与温度的函数其中：FCoOQ-O-HSiCO三S2y,C三3KM,Qj二=CEBl×1（o用海水盐度值根据公式冏计算：S:¾4F+aRe+aF-+M51帆目b）RtRatf海水的实用盐度值F四式中:S系数k=(ffiE,a=(11三),a=0E=2®,a=1fl,a=jJC05fe=23,b)=G115,b=11E=QOsfe=ABRS两是建立在PTS6温础上的，在温度(6WyC范围内，可利用公式蛾行Pre断AITS印温度换算：式中：Ib在PTO0环同一温度状态下的表达值,;fa在11S9(JF现场温度测量值,;系数二fflK)xzo6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仇衷B海水温盐测量5E温度校准记录表产品名称出厂编万型号测量范围传感器编号不确定度或准确度一、。一.分辨力等级或最大允许误差送校单位制造单位校准依据外观检查校准明使用的王要TKl八d向BlrG不确定度或准确度等级名称测量范围或最大允许俣差证书编号有效期至溯源单位Jl1.JtT攸<N'JIHJ、坦与、取基卬观采什地点时间环境温J匿标准温度值温度示值误差校准结果温盐仪温度示值示值误差序号演度.冽重里至温盐仪温度示值J主权性给米温度平均值测量重复性海水温盐测量仪盐度校准记录表见表&产品名称5日海水温盐测量6W盐度校准记录表->f=>-型号测量范围传感器编号不确定度或准确度2分辨力等级或最大允许误差送校单位制造单位校准依据外观检查所使用的主要计量少准确度等级名称测量范且校准Jr不确定度目H,一,崩果证书编号有效期至溯源单位或取大兀计乐立校准时间、地点及其环境条件地点环境温度+K11'JI三J相对湿度标准温度值mi标准电导率值反<J、仪/比R,标准盐度值温盐仪示值误差mSfcn盐度不值处有刈泉街指枇垓鑫心士电岸7三l浪b栉处笆示值卦灯平均值涮事重售性TTP11SXx1X»Iuijc.、1且Ifit反干Tlfi次IX里a三.fc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Cl测量模型班q式中：在各个校准点上海水温盐仪的示值误差,；V在各个校准点上海水温盐仪的示值,°C;k在各个校准点的标准温度值,。C。以某型温盐仪在温度点15°C下的测量结果为例,进行温度校准结果不确定度评定。C2温度测量结果不确定度来源根据m现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添盐仪测量重复性引入的不确定度；b标准钳电阻温度计引入不确定度；C激J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。C3温度测量结果不确定度评定C3温盐仪测量重复性引入的不确定度分量u0测量重!复性引入的不确定度分量3。再过在连续条件下测量数据411,用不确定度的A类评定方法获得。温盐仪在15。力所得数据如袤C所示C:准点上,控温达到稳定后,进行6组测量。表G温度重复性测量数据1温盐仪温度示值QCSo示值平均值重复性2BC85GO600重复性利用贝塞尔公式计算:=n-1C?式中：温盐仪温度测量重复性,°C;t温盐仪的第i次测量的温度示值,°C;t温盐仪的n个温度示值的算术平均值C;n重复测量次数0=Q>计算得,即4Mh°CoC2标准的电阻温度计引入的标准不确定度)校准使用的一等标准钳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西nK,从正态分布K=G标准不确定度为：服CS测温电桥引入的标准不确定度咏)测温电桥最大允许误差为电阻比必K,电标测量的电阻值R计算公式如下：R=XRsG式中：R电桥测量的电阻值,Q;X电桥电阻比；Rs标准电阻阻值,d式中电阻比X约为IRS为IOg则测量值的最大允许误差为物O4Q,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2ioq,用在此区间服从均匀分布"3,标准不确定度为:m示准电阻的相对扩展不确定度仅次力标准不确定度为：Ib阳MS即RQ两者互不相关,合成标准不确定度为班内e)M)颜。Q。应用不确定度传播律,转换成温度标准不确定度咏两g°c°海水恒温槽温场均匀性引入的标准不确定度UIK)海水恒温槽温场均匀性为(Iffic,则温场均匀性引入的误差可能值区间半宽为G三C,在此区间服均匀分布,包含因子k=3,标准不确定度为UlK阚Q340°CC5合成标准不确定度CS标准不确定度汇总表见表C2,表G标准不确定度汇总表不确定来源符号标准不确定度ACaik<M>M½uU)4M3标准的电阻温度计uk)测温电桥SScD海水恒温槽温场均勺性CS标准不确定度汇总见表(2各分量互不相关，温度校准结果的合成标准不确定度为：UFW)M()MC)M(而GCCS扩展不确定度包含因子取kN温盐仪温度校准结果的扩展不确定度为UOCo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DI测量模型ZS=Sy-Sx。式中：ZS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,盐度为琢件下的测量结果为例，果不确定度评定。进行盐度校准结出测量不确定评定来源根据以ST2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调盐仪测量重复性引入的不确定度；b标准柏电阻温度计引入不确定度；题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；帙验室盐度计引入的不确定度。ZB不确定度评定田温盐仪测量重复性引入的不确定度分量M）,用不确定度的A类卜定方法获得。参照可以通过在连续条件下测量一组数据列检定规程,选取15。C校准点,进行6次测量。所得数据如表Dl所示。表口盐度重复性测量数据序号温盐仪盐度示值示值平均值标准偏差123S64M3,45却6重复性利用贝塞尔公式计算:2=局-1P?式中：G温盐仪盐度测量重复性；$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一测量次数O=Q计算得=4M即MMo区标准钳电阻温度计引入的标准不确定度30校准使用的一等标准钳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斯K,从正态分布K=3标准不确定度为：服达解°6M°C标准盐度的计算需要按照RS处行，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：咏用M)J国测温电桥引入的标准不确定度4)测温电桥最大允许误差为电阻比功o6,外接Iom准电阻使用，的电阻值R计算公式如下：电桥测量R=XRsR式中：R电桥测量的电阻值q；X电桥电阻比；Rs标准电阻阻值q。式中电阻比X约为IRS为Iar测测量值的最大允许误差为3104,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2×q,用在此区间服从均匀分布k=3,标准不确定度为：联）m8的m100标准电阻的相对扩展不确定度仅冰=3标准不确定度为:两者互不相关,合成标准不确定度为跳汽冷加坊跖QQ利用不确定度传播律,转换成温度标准不确定度尿咫Q°C。利用不确定度传播律,转化为盐度标准不确定度为咏那口。CSl海水恒温槽温场均匀性引入的标准不确定度UlK）海水恒温槽温场均匀性为（11EC,则温场均匀性引入的误差可能值区间半宽为/25C,在此区间服从均匀分布,包含因子k=3,标准不确定度为:*陋。3心。利用不确定度传播律,转化为盐度标准不确定度为赋卿b。区中国系列标准海水引入的标准不确定度分量球）盐度计测量前用中国系列标准海水标定U=鳏N标准不确定度为：咏国膻:81QjB实验室盐度计引入的标准不确定分量咏）使用前对盐度计进行校准,盐度计最大允许误差为期合均匀分布,盐度计引入的标准不确定度为：H合成标准不确定度力标准不确定度汇总见表Ca标准不确定度汇总表不确定来源符号标准不确定度温盐仪测量重复性W4t<Q.标准钳电阻温度计联）©<0测温电桥联）海水恒温槽温场均匀性联）9中国系列标准海水*K）皿实验室盐度计UiK）ME标准不确定度汇总见表西分量互不相关，盐度测量结果的合成标准不确定度为：it=B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=GDl附录E海水温盐测量仪回归处理示例El介绍以某型温盐仪为例,利用Xa表格进行温度校准结果的回归处理。温盐仪温度传感器的回归公式见公式日1=o+Bo×N4C0×N2+D0×N3+E0×N4+F0×N5日式中：t温盐仪温度示值,；Ao、氏、Co、Do、Eo、Fo温度传感器系数；N温盐仪温度N值。段实验按照邈度示值误差的方法进行校准实验,选取石C、30C、左C、20C、5、10、5、0等8个温度校准点。在每个温度校准点,读取标准温度值匕温度不值厢温盐仪温度N值,经过初步数据处:理,结果见表El表任温盐仪温度校准初步处理结果标准温度女源部仪潟唐示值t示值误差AI温盐仪温度N值卿融遍.(11B3S©3DB3S®明2EBI20B¾S2-Gffi2>8W2S06-(H11035匈230rGBDSffiBS851753(11D包IlffiDaDI-(SB颍6®（三）I温盐仪温度的最大允许误差为琐C,而表日中温度示值误差A的绝对值最大值为（EBC,超过温盐仪温度的最大允许误差，可通过回归公式进行回归处理，重新计算传感器系数。日回归处理将表EI中温盐仪温度N值和标准温度值tX代入公式日利用最小二乘法进行回归，重新计算传感器系数,具体操作为：在Xa羲格中,将表日值k对应的数据列作为Y轴系列值,表日中标准温度中温盐仪温度N值对应的数据列作为X轴系列值,插入散点图”形成回归趋势线;根据公式日及系数表达格式,见图SO中选取回归分析类型国回归结果图日中公式的系数即为温盐仪温度传感器此次回归处理的新系数,即:Ao=-®BBo=10Ek1O,Co=-yESIl,Do=lEo=SSBMDtFo三三B利用新系数、温值误差,见表明归及I盐仪温度N值和标t程完成。隹温度值，可计算回归后温盐仪温度示值和示表E温盐仪温度校准回归处理结果标准温度1.回归后温盐仪温度示值回归后示值误差温盐仪温度N值雌4SJ田-GH三939®®Bm2EBI瑕Kn-GB72)ffi斯(II5W523EW5OED3陶g®-GHB侬1W砌0B2-(SB68E-G®-(11附录F海水温盐测量仪校准证书内页参考格式校准项目：（要素）校准中使用的主要计量器具名称测量范围最大允许误差不确定度/证书编号有效期至准确度等级校准日期,地点及环境条件地点：日期：偎素）测量结果序号标准值温盐仪要素）示值示值误差能素）校准结果的扩展不确定度为U=K=以下空白注：1 XXXXX仅对加盖*xxxx校准专用章”并签字的完整证书负责。23 4本证书的校准结果仅适用于被校准计量器具。被校准计量器具经修理后,应立即进行校准。在使用过程中，如对被校准计量器具的技术指标产生怀疑,请重新进行校准。