LJ20A型旋桨式流速仪校准

1. 目的

规范LJ20A型旋桨式流速仪的校准操作流程，核准仪器常数K（桨叶水力螺距相关参数）与C（流速仪常数），确保流速测量数据的准确性，满足水文测验及明渠流量监测的技术要求。

2. 适用范围

适用于LJ20A型旋桨式流速仪（磁钢-干簧管信号、每20转输出1个信号）在出厂检验、首次使用、周期性维护及维修后的校准。LJ20C型（每1转1个信号）可参照执行，信号处理逻辑按说明书调整。

3. 校准依据

GB/T 11826 《转子式流速仪》

GB/T 21699 《直线明槽中的转子式流速仪校准方法》

JJG 644 《河流流速仪检定规程》

设备制造商技术手册及产品检定证书。

4. 校准环境条件

4.1 检定槽校准（实验室）

水槽类型： 直线明渠检定槽，长度≥30m，槽宽≥0.5m，水深≥0.5m。

车速稳定性： 牵引车速度相对误差≤±0.2%。

水温： 10℃ ~ 30℃，校准过程中水温变化≤±1℃。

水体： 清洁淡水，悬移质含沙量≤50 kg/m³，无漂浮物及气泡干扰。

4.2 现场比对校准（野外）

水流条件： 流态平稳，无明显漩涡、回流，水深0.2m ~ 50m。

气象： 风速≤3级，无雷电、暴雨。

参照仪器： 使用同期经检定合格的同类型流速仪或标准电磁流速仪作比对。

5. 校准前准备

检查旋桨外观：桨叶无变形、裂纹，曲面清洁，无缠绕物及泥沙附着。

用手轻拨旋桨，转动应灵活无卡顿；对准旋桨迎水面轻吹气，旋桨应能起转，松气后无急停现象。

检查信号部件：干簧管触点无氧化，接线端子紧固，裸露信号线用绝缘胶带包裹。

准备标准设备：

检定槽牵引车系统（带标准测速装置，精度≤±0.2%）。

流速仪计数器（与LJ20A配套，可自动计算 V=KN/T+C）。

万用表或音响器（用于信号占空比测试）。

高标号清洁汽油（120#航空汽油，用于轴承清洗）。

备用干簧管及D级精度轴承（如需拆洗）。

6. 校准项目及方法

6.1 外观与机械检查

旋桨回转直径应为120mm（允许偏差±1mm），用水准器检查旋桨平面与安装轴的垂直度。

旋桨为螺旋曲面双叶片、左旋结构，检查桨叶螺距是否在200mm~250mm标称范围内（由厂家出厂证书确认）。

尾翼部件平衡螺钉调整到位，使流速仪入水后旋桨轴线与流向平行，偏差≤3°。

6.2 信号特性测试

将LJ20A信号线接入计数器，用手匀速拨转旋桨，观察计数器是否正常计信。

LJ20A型每20转输出1个信号，使用万用表或音响器监听，信号占空比约为7/20（即信号导通时间占单周期7/20）。

快速拨转旋桨后松开，旋桨应依靠惯性持续转动，无急停，说明轴承无卡滞、干簧管无粘连。

6.3 检定槽率定（K、C值核准）

LJ20A流速公式为：

V =    T   K ⋅ N   +  C (m/s)

式中： K为桨叶水力螺距（与b相关）， C为流速仪常数， N为测速历时 T内计数器接收的信号数。

在检定槽中设置不少于7个车速点，覆盖低、中、高速段，建议选点：0.03m/s、0.05m/s、0.10m/s、0.50m/s、1.00m/s、3.00m/s、5.00m/s、8.00m/s（上限不超过10m/s）。

每个车速点牵引车速稳定后，记录牵引车标准速度 V s 与流速仪计数得到的 V m ，每个点重复3次。

以 V s 为自变量、 V m 为因变量，按最小二乘法拟合直线  V m  =  b ⋅  n +  a，换算得K、C值，并与出厂检定证书比对。

6.4 临界速度vk及分段误差校验

LJ20A的检定曲线临界速度 v k  ≈  0.13 m/s（直线公式起点）。

v ≥  v k 段： 各测点相对误差  E =  (V m  −  V s )/V s  ×  100%，应 < ±1.5%。

v <  v k 段： 相对误差  E 应 < ±3%（部分厂家指标为±5%，以出厂证书为准）。

全线相对均方差  ∣m∣ ≤  1.5%。

6.5 重复性校准

在1.00m/s车速点，连续进行6次率定，计算6次 V m 的算术平均值与标准差。

重复性以变异系数 CV表示，应≤2%。

6.6 现场比对校准（可选）

在稳定河道中，将待校LJ20A与已检定的参照流速仪安装于同一测杆，间距≥0.5m避免相互干扰。

同步测量同一测点流速，每点测速历时 T ≥  100s（消除水流脉动影响）。

比对差值应≤±3%。

7. 校准结果处理

合格： K、C值与上次检定偏差在允许范围内，各车速点分段误差符合要求，出具校准/检定证书，注明K、C值、vk值、检定日期及有效期。

不合格： 若 v ≥  v k 段误差超±1.5%或信号异常，需拆洗轴承及密封室（用120#航空汽油清洗，更换D级精度以上无防尘圈轴承），或更换干簧管部件后重新率定。

校准记录存档，包含：仪器编号、率定车速点、标准值、测量值、K/C拟合结果、环境温度及水温。

8. 校准周期

正常情况下，流速仪公式的有效期为1年。

未满1年但累计工作时间已达300小时的，应提前送检定机构重新率定K、C值。

以下情况应立即校准：

旋桨受撞击变形或轴承进沙卡滞后。

干簧管信号异常（如漏计、连计）。

用于高含沙水体（含沙量>50kg/m³）或水温>40℃环境后。

存放超过1年未使用前。

9. 注意事项

校准及使用全程避免旋桨受侧向撞击，提出水面时不可使旋桨迎水面背离流向，防止松脱。

入水前信号接线裸露处必须用绝缘胶带裹紧，避免水体导通造成误信号。

悬杆或悬索安装时，应通过尾翼平衡螺钉调整水中水平度；流速较大时必须安装尾翼且尾翼先入水。

球轴承结构流速仪每隔6个月应检查并加油一次；LJ20系列油室密封性较好，可根据当地含沙情况酌情增减频次。

拆洗时使用120#航空汽油，橡胶密封圈避免长时间浸泡于汽油中；轴承建议选用D级精度以上且无防尘圈型号。

干簧管为易损件，工作寿命约7000万次（或10⁷次），汛期前应专项检查信号可靠性。