自动雨量站校准

1. 范围

本规范规定了自动雨量站的校准条件、项目、步骤、数据处理及结果判定。适用于翻斗式、光学式、压电式等各类自动雨量站的现场及实验室校准工作。

2. 规范性引用文件

GB/T 21978.1-2014 《降水量观测仪器 第1部分：雨量传感器》

JJF 1059.1-2012 《测量不确定度评定与表示》

3. 术语和定义

降雨量：指一定时段内降落在水平面上的液态水或融化后的固态水厚度，单位为毫米（mm）。

分辨力：雨量站能够识别的最小降水量变化值，常见规格为0.1mm、0.2mm、0.5mm。

测量误差：雨量站指示值与标准值之差。

4. 校准前准备

4.1 环境条件

实验室校准：温度控制在15℃~30℃，相对湿度不大于85%，无强电磁干扰，无震动。

现场校准：选择天气晴朗时段，风速不大于2m/s，确保现场供电稳定，防雷接地可靠。

4.2 标准器具

标准雨量计：翻斗式标准雨量计，精度等级不低于0.1mm，须经计量检定合格且在有效期内。

标准量器：量程不小于500mL，分度值1mL，用于注水法校准。

计时器：分度值0.01s，用于记录降水历时。

水平仪：用于调整仪器底座水平度。

4.3 被测设备检查

清除承水口、过滤网及传感器内部的灰尘、杂物。

检查设备底座水平气泡，确保处于居中位置。

检查信号线缆连接紧固，数据采集器通讯正常，电源供电电压符合设备额定要求。

5. 校准项目与操作方法

5.1 外观与结构性检查

检查承水口边缘是否锋利、无变形，内壁光滑无毛刺。检查外壳防护等级标识，确认密封件完好无损。

5.2 分辨力校准（单点法）

操作：使用标准量器向量程的10%处缓慢注水，观察数据采集器显示值的变化。

判定：显示值的跳变间隔应与设备标称分辨力一致。例如，标称分辨力为0.1mm的仪器，每注入0.1mm对应的水量，显示值应增加0.1mm。

5.3 测量精度校准（多点法）

操作：分别选取小雨（0.5mm/min）、中雨（2.0mm/min）、大雨（4.0mm/min）三个典型雨强进行校准。

注水：采用恒流注水方式，每个雨强持续注水10min。注水前记录标准量器初始读数，注水结束后记录终止读数。

记录：同步记录标准量器的实际注水量（换算为毫米）与数据采集器记录的累计降雨量。

5.4 重复性校准

在相同环境条件下，选取2.0mm/min的雨强，重复进行6次连续测试。计算6次测量值的算术平均值及标准差，评估仪器的短期稳定性。

5.5 环境适应性检查

温度影响：分别在10℃、20℃、30℃环境下进行精度测试，分析温度变化对测量值的影响量。

雨量计倾斜：将雨量计底座人为倾斜3°，测试其对小强度降雨的测量误差，误差应符合技术指标要求。

6. 数据处理与结果判定

6.1 计算公式

单次测量误差： δ i  =  R i  −  S i

式中： δ i 为第i次测量误差（mm）； R i 为雨量站显示值（mm）； S i 为标准值（mm）。

相对误差： E r  =    ∑ S i    ∑ R i −∑ S i    ×  100%

6.2 判定标准

单次测量误差绝对值不大于0.4mm。

全量程累计相对误差不大于±4%。

重复性限（r）不大于0.2mm。

若各项指标均符合要求，则判定该自动雨量站校准合格。

7. 校准周期与记录

7.1 校准周期

自动雨量站的校准周期一般为12个月。在多沙尘、高湿度或台风多发地区，建议缩短至6个月。每次强降雨过程后应进行现场核查。

7.2 校准记录

校准记录应包含以下内容：

设备名称、型号、出厂编号、安装地点。

标准器具名称、型号、编号、检定有效期。

校准环境温度、湿度、气压。

各校准项目的原始数据、处理结果。

校准结论、校准日期、校准人员签名。

记录保存期限不得少于3年。

8. 安全注意事项

现场作业时，必须先断开电源再进行接线检查，防止短路。

登高作业须佩戴安全帽及安全带，确保人身安全。

校准用水应保持清洁，防止杂质堵塞传感器进水孔。

校准结束后，恢复设备防水胶圈及防尘罩，确保密封性。