GB/T 33691-2017 杯式测风仪测试方法

　　ICS 07 . 060 A 47

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 33691—2017

　　杯式测风仪测试方法

　　Testmethodforcupanemometer

　　2017-05-12 发布 2017-12-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 33691—20 17

　　GB/T 33691—20 17

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由中国气象局提出。

　　本标准由全国气象仪器与观测方法标准化技术委员会(SAC/TC 507)归口 。

　　本标准起草单位：中国气象局气象探测中心、新疆气象技术装备保障中心、湖北省气象信息与技术保障中心、黑龙江省大气探测技术保障中心、江苏省无线电科学研究所有限公司。

　　本标准主要起草人：边泽强、陈曦、李松奎、刘昕、吴宁、曾涛、李帅、施继伟、朱庆春、徐群。

　　GB/T 33691—20 17

　　杯式测风仪测试方法

　　1 范围

　　本标准规定了杯式测风仪实验室风洞测试方法。

　　本标准适用于杯式测风仪的主要性能测试。

　　2 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　2.1

　　风杯 windcup

　　由于风速测量的半球状或锥状空杯。 常用三个这样的风杯构成风速感应器。

　　[ QX/ T 8—2002,定义 5 . 4 . 26]

　　2.2

　　风向标 windvane

　　用来指示风向带有尾翼的装置。

　　[ QX/ T 8—2002,定义 5 . 4 . 29]

　　2.3

　　风杯起动风速 startingwindvelocityofcup

　　风杯由静止开始变为能够连续转动，风速表能指示或显示速度变化的最低风速。

　　注：风杯起动风速的测量单位为米每秒(m/s )。

　　[JJG 431—2014,定义 3 . 1]

　　2.4

　　风向标起动风速 startingwindvelocityofvane

　　风向标由某一偏角释放返回到与气流方向相同时的最低风速。

　　注：风向标起动风速的测量单位为米每秒(m/s )。

　　[JJG 431—2014,定义 3 . 2]

　　2.5

　　阻塞比 blockageratio

　　风洞试验段内仪器(包括安装支架、风速表起动杆等控制件)迎风面积与试验段均匀区横截面积之比。

　　[JJG 431—2014,定义 3 . 3]

　　3 测试条件

　　3 . 1 实验室环境

　　温度：15 ℃ ~30 ℃ ;

　　相对湿度：不大于 85% ;

　　大气压力：500 hPa~1 060 hPa。

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　　3 . 2 标准仪器及配套设备

　　标准器及配套设备主要技术指标见表 1 。

　　表 1 标准器及配套设备主要技术指标

　　4 测试方法

　　4 . 1 测试项目至少包括：

　　a) 风向标起动风速;

　　b ) 风向测量误差;

　　c) 风杯起动风速;

　　d) 风速测量误差。

　　4 . 2 测试前准备

　　4 . 2 . 1 外观检查

　　用 目测的方法，对杯式测风仪的外观进行检查。 表面完好，标牌和标记完整、清晰;杯式测风仪风速传感器三个风杯及杯臂的几何形状应相同且无变形，风向标结构应完整，风向标平直。

　　4 . 2 . 2 机械性能检查

　　风杯旋转时应无异响，转动平稳，无跳动现象;风杯转轴处于水平状态时，拨动风杯至随机选择的位置，在自由状态下，风杯能随遇平衡。

　　风向标转动应灵活平稳，风向标处于水平状态时，拨动风向标，应能自然停止在水平任意状态。

　　4 . 2 . 3 标准器的安装

　　将皮托静压管牢固安装在风洞工作段流场均匀区内，皮托静压管探头朝向气流的来向，并与风洞轴线平行。 皮托静压管的总压接头、静压接头分别与微压计的测试端、参考端通过管路相连。

　　数字微压计通电预热后至稳定并置零。

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　　4 . 3 风向测试

　　4 . 3 . 1 风向标起动风速

　　将风向标垂直固定在风洞底座的水平旋转平台上，调节高度使风向标位于风洞工作段截面积中心位置，风向标转动平面位于皮托静压管后端(相对气流来向)，避免风向标转动对皮托静压管测量造成影响。

　　将风向标分别转动至与风洞轴向成 20°及 340°的位置，用制动装置固定风向标，从 0 .1 m/s 开始逐

　　级提升风速进行试验，当给定风速稳定后释放制动装置，如风向标可以运动到风向与气流方向一致时，记录微压计示值和工作段内温度、湿度及气压值，计算标准风速(计算方法见附录 A) 。重复测量三次。

　　取不同位置测得的标准风速平均值中的最大值作为风向标起动风速。

　　4 . 3 . 2 风向测量误差

　　测试点：0°、30°、90°、180°、240°、270°。也可根据要求自主选择测试点。

　　将风向标垂直固定在风洞底座的水平旋转平台上，调节高度使风向标位于风洞工作段截面积中心位置，风向标转动平面位于皮托静压管后端(相对气流来向)，避免风向标转动对皮托静压管测量造成影响。

　　以 5 m/s 风速进行试验，按照风向测试点顺序转动旋转平台，用制动装置固定风向标，当给定风速

　　稳定后释放制动装置，风向标运动到风向与气流方向一致时，用万用角度尺测量旋转角度作为标准风向值，记录风向标输出值作为被测风向值。

　　各测试点测量误差计算见式(1) :

　　ΔD=D′-D …………………………( 1 )

　　式中：

　　ΔD — 风向测量误差，单位为度(°) ;

　　D′ — 被测风向值，单位为度(°) ;

　　D — 标准风向值，单位为度(°)。

　　4 . 4 风速测试

　　4 . 4 . 1 风杯起动风速

　　将风杯垂直固定在风洞底座的水平旋转平台上，调节高度使风杯位于风洞工作段截面积中心位置，风杯转动平面位于皮托静压管后端(相对气流来向)，避免风杯转动对皮托静压管测量造成影响。

　　在风杯处于静止状态下，以 0.1 m/s 逐级缓慢增加风速，当风杯由静止变为连续转动时，停止增加

　　风速，记录微压计示值和工作段内温度、湿度及气压值，计算标准风速(计算方法见附录 A) 。重复测量三次。 取三次标准风速平均值作为风杯起动风速。

　　4 . 4 . 2 风速测量误差

　　风速测试点：2 m/s、5 m/s、10 m/s、15 m/s、20 m/s, 25 m/s、30 m/s。也可根据要求 自主选择测

　　试点。

　　将风杯垂直固定在风洞底座的水平旋转平台上，调节高度使风杯位于风洞工作段截面积中心位置，风杯转动平面位于皮托静压管后端(相对气流来向)，避免风杯转动对皮托静压管测量造成影响。

　　按风速测试点顺序调整风速，风速稳定后记录微压计示值和工作段内温度、湿度及气压值，计算标准风速(计算方法见附录 A) ,记录风杯输出值作为被测风速值。

　　各测试点测量误差计算见式(2) :

　　式中：

　　Δ狏 — 测量误差，单位为米每秒(m/s ) ;

　　狏′ — 被测风速值，单位为米每秒(m/s) ;

　　狏 — 标准风速，单位为米每秒(m/s )。

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　　附 录 A

　　(规范性附录)

　　标准风速计算方法

　　A.1 按式(A. 1)计算出饱和水汽压：

　　ew = pw × e(AT2 +BT+C+

　　式中：

　　ew —T 温度下的饱和水汽压，单位为帕(Pa) ;

　　T — 工作段内空气温度，单位为开尔文(K) ;

　　pw = 1 Pa;

　　A、B、C、D均为常数，其值如下：

　　A= 1.237 884 7 × 10- 5 K- 2 ;

　　B= - 1.912 131 6 × 10- 2 K- 1 ;

　　C=33 . 937 110 47 ;

　　D= -6 . 343 164 5 × 10 3 K。

　　A.2 按式(A. 2)计算出空气密度：

　　………………………

　　式中：

　　T — 工作段内空气温度，单位为开尔文(K) ;

　　P0 — 工作段内气压，单位为帕(Pa) ;

　　H — 工作段内空气相对湿度，用小数表示;

　　ew —T 温度下的饱和水汽压，单位为帕(Pa)。

　　A.3 将空气密度值和微压计示值代入式(A. 3)计算出标准风速值：

　　℃ = K槡 …………………………( A.3 )

　　式中：

　　℃ — 标准风速，单位为米每秒(m/s ) ;

　　ρ — 空气密度，单位千克每立方米(kg/m3 ) ;

　　p — 微压计示值，单位为帕(Pa) ;

　　K— 皮托静压管系数。

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　　参 考 文 献

　　[1] JJF 1001—2011 通用计量术语及定义

　　[2] JJF 1431—2013 风电场用磁电式风速传感器校准规范

　　[3] JJG 431—2014 轻便三杯风向风速表检定规程

　　[4] QX/T 8 气象仪器术语

　　[5] QX/T 84—2007 气象低速风洞性能测试规范