中华人民共和国国家计量技术规范
JJF2311—2025
称重式降水传感器校准规范
CalibrationSpecificationforWeighingPrecipitationSensors
2025-09-08发布2026-03-08实施
国家市场监督管理总局 发布
归口单位:全国气象专用计量器具计量技术委员会
主要起草单位:宁夏回族自治区大气探测技术保障中心
山东省气象局大气探测技术保障中心
参加起草单位:内蒙古自治区气象数据中心
本规范委托全国气象专用计量器具计量技术委员会负责解释
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本规范主要起草人:
张红英(宁夏回族自治区大气探测技术保障中心)
杨茂水(山东省气象局大气探测技术保障中心)
王锡芳(山东省气象局大气探测技术保障中心)
参加起草人:
黄玉学(宁夏回族自治区大气探测技术保障中心)
宫 军(宁夏回族自治区大气探测技术保障中心)
韩广鲁(山东省气象局大气探测技术保障中心)
郑树芳(内蒙古自治区气象数据中心)
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目 录
引言……………………………………………………………………………………… (Ⅱ)
1 范围…………………………………………………………………………………… (1)
2 引用文件……………………………………………………………………………… (1)
3 术语和计量单位……………………………………………………………………… (1)
3.1 术语………………………………………………………………………………… (1)
3.2 计量单位…………………………………………………………………………… (1)
4 概述…………………………………………………………………………………… (1)
5 计量特性……………………………………………………………………………… (2)
6 校准条件……………………………………………………………………………… (2)
6.1 环境条件…………………………………………………………………………… (2)
6.2 测量标准及其他设备……………………………………………………………… (2)
7 校准项目和校准方法………………………………………………………………… (2)
7.1 校准项目…………………………………………………………………………… (2)
7.2 校准方法…………………………………………………………………………… (3)
7.3 数据处理…………………………………………………………………………… (4)
8 校准结果表达………………………………………………………………………… (5)
9 复校时间间隔………………………………………………………………………… (6)
附录A 传感器校准记录格式………………………………………………………… (7)
附录B 传感器校准证书内页格式…………………………………………………… (9)
附录C 质量示值误差不确定度评定示例…………………………………………… (11)
附录D 降水量示值误差不确定度评定示例………………………………………… (13)
Ⅰ
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引 言
JJF1071—2010 《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001 《通用计量术语及定义》、
JJF1059.1—2012 《测量不确定度评定与表示》共同构成本规范制定工作的基础性系列
规范。
本规范为首次发布。
Ⅱ
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称重式降水传感器校准规范
1 范围
本规范适用于以数字量输出的称重式降水传感器的校准。以数字量输出的称重式降
水测量系统的校准也可参照使用。
2 引用文件
本规范引用了以下文件:
JJG30—2012 通用卡尺检定规程
JJG99—2022 砝码检定规程
JJF1847—2020 电子天平校准规范
GB/T35228—2017 地面气象观测规范 降水量
QX/T320—2016 称重式降水测量仪
凡是注明日期的引用文件,仅注明日期的版本适用于本规范;凡不注明日期的引用
文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。
3 术语和计量单位
3.1 术语
3.1.1 承水口 bearingnozzle
降水测量仪器收集降水的器口。
[来源:QX/T320—2016,3.1]
3.1.2 降水量 precipitationamount
某一时段内的未经蒸发、渗透、流失的降水,在水平面上积累的深度。
注:记录取1位小数,以毫米(mm)为单位。
[来源:GB/T35228—2017,3.1]
3.1.3 降水称重单元 precipitationweighingunit
将降水质量转换为电信号的装置。
注:由载荷元件和信号变换电路组成。
[来源:QX/T320—2016,3.3]
3.2 计量单位
使用的计量单位:毫米(mm),克(g)。
4 概述
以数字量输出的称重式降水传感器(以下简称传感器)主要用于测量降水量,一般
由承水口、外壳、集水筒(内筒)、降水称重单元、数据处理单元、底座及防风圈等部
件组成。传感器通过降水称重单元测量集水筒和筒内所收集降水的总质量,经数据处理
1
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单元进行数据运算后,以克为单位输出对应的总质量或以毫米为单位输出对应的降
水量。
5 计量特性
计量特性见表1。
表1 传感器计量特性
序号计量特性技术指标
1 承水口径制造公差:(0~ +0.6)mm
2 质量示值误差最大允许误差:±4%
3 降水量示值误差最大允许误差:±4%
4 质量重复性—
5 降水量重复性—
注:
1 技术指标不用于合格性判定,仅供参考。
2 质量重复性和降水量重复性用多次测量结果的标准偏差表示。
6 校准条件
6.1 环境条件
环境温度:(15~35)℃。
环境相对湿度:小于80%。
无对校准结果造成影响的有害振动。
6.2 测量标准及其他设备
校准使用的测量标准和配套设备见表2。
表2 校准使用的测量标准和配套设备
序号仪器名称主要技术指标用途
1 砝码组M3等级及以上主标准器
2 游标卡尺
测量范围:(0~300)mm;
分辨力:0.05mm;MPE:±0.08mm 用于测量传感器承水口径
7 校准项目和校准方法
7.1 校准项目
校准项目见表3。
2
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表3 校准项目
序号校准项目校准方法条款
1 承水口径7.2.2
2 质量示值误差7.2.4
3 降水量示值误差7.2.5
4 质量重复性7.2.6
5 降水量重复性7.2.6
7.2 校准方法
7.2.1 校准前准备
清空并清洁集水筒,避免水或油脂污染砝码。调整仪器水平。
7.2.2 承水口径
用游标卡尺在互成120°角的三个方向上测量承水口的内径并记录。记录格式见附
录A。
7.2.3 降水量值对应的砝码质量计算方法
按式(1)计算校准时应加载的砝码质量MR 。
MR =π×R ×ρw ×r2 (1)
式中:
MR ———与降水量R 对应的砝码质量,g;
π ———圆周率,取3.14;
R ———需要加载的降水量值,mm;
ρw ———水的密度,取0.001g/mm3;
r ———被校传感器承水口标称半径,mm。
7.2.4 质量示值误差
7.2.4.1 质量示值误差校准点选择
表4为推荐选择的校准点,也可按用户要求选择其他校准点。
表4 校准点的选择
校准点i 加载的降水量/mm 累计加载的砝码总质量/g
第i 校准点需加载的砝码
质量Mi/g
1 0 0 0
2 10 M10 M10
3 30 3M10 2M10
4 12
a 12
Ma 12
Ma -3M10
5 12
a+10 12
Ma +M10 M10
3
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表4 (续)
校准点i 加载的降水量/mm 累计加载的砝码总质量/g
第i 校准点需加载的砝码
质量Mi/g
6 12
a+30 12
Ma +3M10 2M10
7 a-10 Ma -M10 12
Ma -4M10
8 a Ma M10
注:
1 a 为传感器标称量程的上限降水量,单位mm。
2 M10、Ma 分别为与10mm 和降水量a 对应的砝码质量,单位g。
7.2.4.2 质量示值误差的校准
接通传感器电源,预热5min,初始化传感器。从零载荷开始,依次加载标准砝码
mi,直到最大载荷,中途不卸载砝码。每次加载后应等待输出值稳定后读取并记录传
感器在各校准点的质量示值,记录格式见附录A。
读取最大载荷示值后,卸载全部载荷,初始化传感器,重复上述测量过程,总计测
量不少于3次。
校准过程中应注意避免气流对测量结果的影响。
7.2.5 降水量示值误差
7.2.5.1 降水量示值误差校准点的选择
在零载荷、半载及接近满载的状态下测量10mm 降水量的示值。
7.2.5.2 降水量示值误差的校准
在零载荷的状态下,重新接通传感器电源,待稳定后加载M10质量的砝码,待传感
器示值稳定后记录降水量值。
在半载的状态下,重新接通传感器电源,待稳定后加载M10质量的砝码,待传感器
示值稳定后记录降水量值。
在接近满载的状态下,重新接通传感器电源,待稳定后加载M10质量的砝码,待传
感器示值稳定后记录降水量值。
上述测量过程分别重复至少3次。
7.2.6 重复性
一般选择在半载状态下进行质量重复性和降水量重复性的校准。在半载状态下加载
M10质量的砝码,记录质量示值和降水量示值,记录格式见附录A。重复性校准应测量
不少于6次,如用户有特殊要求,亦可选择其他校准点。
7.3 数据处理
7.3.1 质量示值误差
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对于每一个校准点,示值误差Ei 计算方法见式(2)。
Ei =Σ3
j=1(Iij -I0j)
3 -Mi (2)
式中:
Ei ———施加第i 个载荷时的载荷量示值误差,g;
Iij ———施加第i 个载荷第j 次测量时的载荷量显示值,g;
I0j ———第j 次测量初始质量显示值,g;
Mi———施加第i 个载荷的标称质量,g。
7.3.2 降水量示值误差
用式(3)计算降水量示值误差。
ΔR =RC -R (3)
式中:
ΔR ———降水量示值误差,mm;
RC ———降水量测量值的平均值,mm;
R ———标准砝码对应的降水量值,mm。
注:只有降水量输出的传感器,仅计算降水量示值误差。
7.3.3 重复性
采用极差法计算标准偏差s,用式(4)。
s=(xmax -xmin)/dn (4)
式中:
xmax———质量示值或降水量示值最大值,g或mm;
xmin———质量示值或降水量示值最小值,g或mm;
dn ———n=6,取2.53。
8 校准结果表达
8.1 校准完毕出具校准证书,校准证书格式见附录B。
8.2 校准证书内容至少应包括以下信息:
a)标题:“校准证书”;
b)实验室名称和地址;
c)校准的地点(如果与实验室的地址不同);
d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;
e)客户的名称和地址;
f)被校传感器的描述和明确标识;
g)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;
h)本次校准所用试验载荷的溯源性及有效性说明;
i)校准环境的描述;
j)校准结果及其测量不确定度的说明;
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k)校准证书签发人的签名或等效标识;
l)校准结果仅对被校对象有效的声明。
9 复校时间间隔
客户应根据校准结果、使用频次、使用条件等情况自行决定复校时间间隔。建议的
复校时间间隔一般不超过1年。
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附录A
传感器校准记录格式
被
校
仪
器
信
息
送校单位名称送校单位地址
器具编号出厂编号
型号生产厂家
原始记录号校准证书号
校准地点校准依据
量 程mm
标
准
器
信
息
名 称编 号
测量范围/
准确度等级
检定证书编号有效期至
砝码组
游标卡尺
承水口内径/mm
校准环境温度℃ 相对湿度%
质量示值误差单位:g
标准
值Mi
被测值
1 2 3
初始
值I01
示值
Ii1
实际
值
Ii1-I01
初始
值I02
示值
Ii2
实际
值
Ii2-I02
初始
值I03
示值
Ii3
实际
值
Ii3-I03
实际
平均
值
示值
误差
Ei
U
(k=2)
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降水量示值误差单位:mm
负载状态标准值R
示值
R1 R2 R3
示值
平均值RC
示值误差
ΔR
U(k=2)
重复性
序号1 2 3 4 5 6 标准偏差s
质量/g
降水量/mm
校准员: 核验员: 校准日期: 年 月 日
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附录B
传感器校准证书内页格式
B.1 校准证书第2页
证书编号:××××××-××××
校准机构说明
校准所依据/参照的技术文件(代号、名称)
校准环境条件及地点:
温 度: ℃ 地 点:
相对湿度: % 其 他:
校准使用的计量基(标)准装置(含标准物质)/主要仪器
名称测量范围
不确定度/
准确度等级
证书编号有效期至
第2页 共×页
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B.2 校准证书结果页
校准结果
1. 标称承水口径: mm。
2. 校准结果:
质量示值误差单位:g
校准点质量示值示值误差U(k=2)
降水量示值误差单位:mm
校准点降水量示值示值误差U(k=2)
重复性:
质量/g
降水量/mm
3. 备注:
(1)未经校准机关书面授权同意,部分复制本证书无效。
(2)本证书封面未加盖“校准机关校准专用章”无效。
第 页 共 页
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附录C
质量示值误差不确定度评定示例
C.1 概述
C.1.1 校准依据
JJF1059.1—2012 《测量不确定度评定与表示》。
C.1.2 校准方法
采用M3等级及以上砝码作为标准,按选定的校准点,对传感器进行质量示值误差
校准。在各校准点上,用被校传感器3次质量示值平均值减去标准质量值作为质量示值
误差测量结果。
C.2 测量模型
测量模型见式(C.1)。
Ei =Σ3
j=1(Iij -I0j)
3 -Mi (C.1)
式中:
Ei ———施加第i 个载荷时的载荷量示值误差,g;
Iij ———施加第i 个载荷第j 次测量时的载荷量显示值,g;
I0j ———第j 次测量初始质量显示值,g;
Mi———施加第i 个载荷的标称质量,g。
C.3 测量不确定度来源
主要是由重复性引入的标准不确定度u(Ii)和标准砝码不稳定性引入的标准不确定
度u(Mi)。偏载误差引入的不确定度包含在重复性引入的不确定度中,不重复计算。
合成标准不确定度用式(C.2)计算。
u2(Ei)=u2(Ii)+u2(Mi) (C.2)
C.4 各输入量的不确定度分量
C.4.1 重复性引入的标准不确定度u(I)
对被校准传感器重复6次校准,用极差法计算单次测量的质量示值误差的实验标准
偏差s(I),校准采用3次平均值作为测量结果,计算各校准点重复性引入的标准不确定
度u(I)=s(I)/3,测量数据见表C.1。
表C.1 测量数据单位:g
加载砝码标称值
被测传感器示值
1 2 3 4 5 6
314 319.4 319.6 319.6 319.5 319.5 319.6
示值误差重复性引入的标准不确定度见表C.2。
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表C.2 示值误差重复性引入的标准不确定度单位:g
加载砝码
标称值
示值误差
1 2 3 4 5 6
dn
重复性
s(I)
重复性引入的
标准不确定度u(I)
314 5.4 5.6 5.6 5.5 5.5 5.6 2.53 0.0790 0.0456
C.4.2 标准砝码引入的标准不确定度u(M )
在校准中,使用的标准砝码最大允许误差绝对值为5mg,k= 3,由砝码引入的标准
不确定度u(M ):
u(M )=5mg/ 3 ≈2.9mg
C.5 标准不确定度汇总
各输入量标准不确定度汇总表见表C.3。
表C.3 输入量标准不确定度汇总表单位:g
输入量估计值标准不确定度概率分布灵敏系数不确定度分量
u(M ) 314 0.0029 均匀-1 0.0029
u(I) 313.95 0.0456 正态1 0.0456
C.6 合成标准不确定度
合成标准不确定度:
uc(E)=0.05g
C.7 扩展不确定度
取k=2,则扩展不确定度用U =2uc(E)计算,结果见表C.4。
表C.4 示值误差的扩展不确定度
校 准 点314g
uc(E) 0.05g
U(k=2) 0.1g
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附录D
降水量示值误差不确定度评定示例
D.1 概述
D.1.1 校准依据
JJF1059.1—2012 《测量不确定度评定与表示》。
D.1.2 校准用标准器和配套设备
主要技术指标见表D.1。
表D.1 测量标准器和配套设备
序号仪器名称主要技术指标
1 砝码组M3等级及以上
2 游标卡尺
测量范围:(0~300)mm;
分辨力:0.05mm;MPE:±0.08mm
D.1.3 校准方法
采用M3等级及以上砝码作为标准,用按选定的校准点,对传感器进行降水量示值
误差校准。在各校准点上,用被校传感器3次降水量示值平均值减去标准雨量值作为降
水量示值误差测量结果。
D.2 测量模型
降水量示值误差的测量模型如下:
ΔR =RC -R (D.1)
式中:
ΔR ———降水量示值误差,mm;
RC ———降水量测量值的平均值,mm;
R ———标准砝码对应的降水量值,mm。
由于式(D.1)中的变量都是通过独立的方法观测或者计算得到的,因此所有变量
之间是相互独立的,没有相关性。
D.3 测量不确定度来源
主要有传感器测量重复性引入的标准不确定度u(RC)、标准砝码引入的标准不确定
度u(M )、ρw 受温度影响引入的标准不确定度、传感器承水口制造误差引入的标准不确
定度u(r)、分辨力引入的标准不确定度u(τ)。根据规范要求,在(15~35)℃环境下校
准,ρw 变化范围为(0.000999126~0.000994230)g/mm3,对重复性影响不大,可忽略。
根据公式
ΔR = M
ρw ×(π×r2)
CM =?ΔR
?M = 1
ρwπr2 =0.00003
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Cr=?ΔR
?r =- 2M
ρwπr3 =-0.0002
u2c(ΔR)=C2Mu2(M )+u2(RC)+C2ru2(r)+u2(τ) (D.2)
D.4 各输入量的不确定度分量
D.4.1 降水量示值误差重复性引入的标准不确定度u(RC)
对被校准传感器降水量重复进行6次校准,应用式(D.1)分别计算降水量误差值,用
极差法计算单次测量误差值的实验标准偏差s(RC),校准采用3次平均值作为测量结果,
测量数据见表D.2。示值误差重复性引入的标准不确定度见表D.3。
表D.2 测量数据单位:mm
校准点
示值
1 2 3 4 5 6
10 10.2 10.1 10.1 10.2 10.1 10.1
表D.3 示值误差重复性引入的标准不确定度单位:mm
校准点
示值误差
1 2 3 4 5 6
dn
重复性
s(RC)
重复性引入的
标准不确定度
u(RC)
10 0.2 0.1 0.1 0.2 0.1 0.1 2.53 0.0395 0.0161
D.4.2 标准砝码引入的标准不确定度u(M )
在校准中,使用的标准砝码最大允许误差绝对值为5mg,根据式(1)对应降水量的不
确定度为0.00016mm,k= 3,由砝码引入的标准不确定度u(M ):
u(M )=Uk
=0.00009mm (D.3)
D.4.3 传感器承水口制造误差引入的标准不确定度u(r)
传感器承水口标称口径为200 mm,服从均匀分布,k = 3,其最大允许误差为
0.6mm,则:
u(r)=0.6mm
2 3 ≈0.1732mm (D.4)
D.4.4 分辨力引入的标准不确定度u(τ)
传感器分辨力为0.1mm,服从均匀分布,k= 3,则:
u(τ)=0.1mm
2 3 ≈0.0288mm (D.5)
D.5 标准不确定度汇总
标准不确定度汇总见表D.4。
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表D.4 标准不确定度汇总表
输入量估计值标准不确定度概率分布灵敏系数不确定度分量
M 10mm 0.00009mm 均匀0.00003 0.0000mm
r 100mm 0.1732mm 均匀-0.0002 0.0000mm
τ 0.1mm 0.0288mm 均匀1 0.0228mm
RC 10.0mm 0.0161mm 正态1 0.0161mm
D.6 合成标准不确定度
合成标准不确定度按式(D.2)求得,则有:
uc(ΔR)=0.03mm
D.7 扩展不确定度
取k=2,则扩展不确定度用U =2uc(ΔR)计算,计算结果见表D.5。
表D.5 降水示值误差的扩展不确定度
校准点10mm
uc(ΔR) 0.03mm
U(k=2) 0.1mm
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