旋桨式流速仪校准

1.目的

本文件规定了旋桨式流速仪的校准流程与技术指标，旨在确定仪器的检定公式参数（K、C值），修正转子旋转速率与水流行进速度之间的系统偏差，确保流速测量数据的准确性和溯源性。

2.适用范围

适用于明渠、管道、河流及实验室水槽中使用的各类旋桨式流速仪（含直读式流速仪）的校准。不适用于声学多普勒、电磁式等非机械转子类流速仪的校准。

3.引用标准

JJG098-2022《流速仪检定规程》

GB/T11826-2019《水文仪器流速仪》

ISO3455:2020《Hydrometry—Calibrationofcurrentmetersintowingtanks》

4.校准条件

4.1环境条件

环境温度：15℃～30℃

相对湿度：≤85%RH

水槽水体洁净，无杂草、油污及悬浮颗粒。

实验室检定槽内水流平稳，紊动度低于3%。

4.2标准装置

直线检定槽：有效长度不小于10m，行车速度范围0.03m/s～6.00m/s，速度不确定度≤0.2%。

光电计数器：计时分辨率≤0.001s，计数误差≤±1个脉冲。

标准转速装置：用于信号触发检查，频率精度≤0.01Hz。

水准仪：用于调整检定槽导轨水平度，偏差≤0.05‰。

4.3被测仪器准备

检查旋桨叶片有无变形、缺损，桨毂转动是否灵活。

清洁轴承部位，确保无泥沙阻滞。

检查信号输出线及接头导通性，确认信号传输正常。

5.校准前检查

外观检查：确认仪器铭牌清晰，转子轴向间隙符合说明书要求。

信号模拟测试：使用标准转速装置向流速仪发送脉冲信号，验证计数系统响应正常。

零速检查：在静止水体中，观察并记录旋桨因水流脉动产生的误计数，该数值应在后续数据处理中予以剔除或修正。

6.校准项目与方法

6.1检定公式确定

旋桨式流速仪的流速v与转子转速n（每秒转数）之间的关系通常采用线性公式：

v=K⋅n+C

其中，K为仪器常数（每转代表的水流距离，m），C为起始流速临界值（m/s）。

6.2拖曳法校准（实验室）

布点：在检定槽有效速度范围内，选取不少于10个校准点，均匀分布在对数坐标纸上。典型速度点为：0.03、0.06、0.10、0.20、0.50、1.00、1.50、2.00、3.00、4.00、5.00m/s。

拖曳运行：

将流速仪固定于检定车悬臂上，旋桨轴线与水流方向平行，入水深度不小于300mm。

启动检定车，保持匀速直线运动。

记录检定车通过标准长度L（通常为2m或5m）的时间t，计算实际拖曳速度vs=L/t。

数据采集：

同步记录流速仪在时间段t内的总转数N。

计算转子转速n=N/t。

重复测量：每个速度点重复测量3次，取转数平均值计算转速n。

6.3数据处理

线性回归：以实际拖曳速度vs为纵坐标，转子转速n为横坐标，采用最小二乘法拟合直线方程vs=K⋅n+C。

相关性检验：计算相关系数r，∣r∣应大于0.999。

均方差计算：计算各校准点的残差，均方根误差应≤±1.0%。

不确定度评定：合成标准不确定度应优于1.5%（k=2）。

6.4临界速度检查

检查流速仪在最低校准点（通常0.03m/s）下的信号稳定性。若在该速度下信号断续或停转，则该点数据无效，需在报告中注明该仪器的适用流速下限。

6.5信号性能检查

接触率：对于触点式流速仪，检查每转的信号通断比，应为50%±10%。

绝缘电阻：使用500V兆欧表测量信号线对外壳的绝缘电阻，应≥20MΩ。

7.校准结果处理

参数赋值：将计算得出的K值和C值录入流速仪配套的测算仪或软件系统中。

证书出具：出具校准证书，明确给出检定公式、相关系数、各校准点数据、扩展不确定度及有效期。

标签粘贴：在仪器非测量部位粘贴校准合格标签，注明下次校准日期。

异常处理：若K值相对历史数据变化超过2%，或出现非线性特征，判定为不合格，需停用检修。

8.复校周期

常规使用环境下，复校间隔不超过24个月。

若流速仪经历强烈撞击、转子拆解维修，或在含沙量大于10kg/m³的浑水中使用后，应立即重新校准。

累计工作时长超过200小时，建议提前进行校准。

9.注意事项

安装流速仪时，必须确保旋桨轴线与流向一致，偏角误差控制在±5°以内。

拖曳启动时，应避免急加速，防止冲击力损伤旋桨轴承。

校准结束后，应用清水冲洗仪器，特别是轴承部位，并涂抹专用防锈油脂。

存放时应将旋桨卸下单独包装，避免受压变形。