編者按:
計量基準是國家量值的最(zuì)高依據,也是保障全國量值(zhí)準確可靠(kào)的源頭。黨中(zhōng)央(yāng)、國務院高度重(chóng)視計量體係和計量能力建設,將計(jì)量基準等作為國家重要戰略資(zī)源。2021年,市場監管(guǎn)總局依照《計量法》有關規定,新批準(zhǔn)建立5項國家計量基準,填補了我國相關領域最高測量能力空白,對推(tuī)動科學技術創新、促進產業轉型升級、保障改善民生具有重要意義。市場監管(guǎn)總局組織(zhī)有關單位和專家撰寫了科(kē)普宣傳圖文,使社會各界更好明白計量、理解計量、支持計量、用好計量。
(0.2~30)m/s空氣流速基準裝置
近日,市場監管總(zǒng)局批準啟用(0.2~30)m/s空氣流速基準裝置(國基證〔2021〕第152號),其測量能(néng)力達到國際先進水平,填補(bǔ)了我國空氣流速量值傳遞(dì)與溯源(yuán)能力空白,為空氣流(liú)速量值準(zhǔn)確獲取和應用提供技術支撐。
空氣流速也叫風速,指空氣相對於(yú)地(dì)麵某一固定(dìng)地(dì)點的(de)運動速率。流速量值伴隨諸多自然現象和人類活(huó)動出現(xiàn),廣(guǎng)泛應用於生產活動中。風速根據其範圍可劃分為微風速、亞音速、超(chāo)音速等。實(shí)現空氣流動的合理利用(yòng)一直是人類努力追求的目標,而準確有效的空氣流速是關鍵因素。空氣流速計量在產業發展、科技創新等諸多方麵支撐(chēng)國家戰略、服(fú)務(wù)社會民(mín)生。
圖1 空氣流速服務國計民(mín)生
在服務風電產業、助推國家能源結構調整、助力國家“雙碳(tàn)”目標實現方麵,風速的準確計量至(zhì)關重要。在我國加快建設清潔低碳、安全高效的現代能源體係的形勢下,風電是清潔低碳能源的重要(yào)組成部分(fèn)。風速是風電場宏觀微觀選址的關鍵技術參(cān)數,風速計量直(zhí)接支撐風電設備(bèi)的效率評價、日(rì)常運維和故障診斷。風速計量準確度水平顯著(zhe)影響風電(diàn)設備的精細化運行和控製策略優化,是提升風電產業技術水平的重要環節。此外,大氣環境(jìng)監測中生產企業有害(hài)煙氣量排放測量、室內通(tōng)風(fēng)環境質量監測(cè)中大型建築中央空調通風換氣能力測量、安全(quán)生產監管領域中煤礦通風換氣能力測量、氣象災害預報(bào)中局地(dì)環境風力等級測量、生物(wù)製藥領域中(zhōng)潔(jié)淨生產過程微風速測量等,都需要空氣流速(sù)的準(zhǔn)確計量。
圖2 (0.2~30)m/s空氣流速基準裝置(zhì)
空氣流速計量基準裝置是準確測量該量值的前提(tí)和保障,也是支撐上述產業發展服(fú)務社會的基礎。2009年起,中國計量(liàng)科學研究院(yuàn)開展了激光多普勒流速儀的校準方法研究,自主研製轉盤校準裝置,實現我國空氣流(liú)速(sù)量值m/s向SI單位m和s的有效溯源。轉盤校準裝置依托寬速比伺(sì)服控製可實現線(xiàn)速度範圍(0.2~30)m/s的連(lián)續可調轉(zhuǎn)動,在(zài)全速度範圍內轉動穩定性優(yōu)於0.02%。在(zài)氣浮導軌上(shàng)采用了獨(dú)特的平衡對稱布局設計,光軸方向上步進(jìn)分辨率達到5μm,可實現激光多普勒流速儀測量體(tǐ)內條紋間距的(de)高分辨校準。散射目標采用直徑小(xiǎo)於(yú)5μm的鍍鉑(bó)鎢絲,利用鍍鉑鎢絲良好的散射特性,獲得(dé)了高信噪比多普勒信號,在解決多(duō)個技術難點的基礎上開展激光多(duō)普勒流速儀的高精度校準,實現(xiàn)了空氣流速量值的傳遞與溯源(yuán)。
圖(tú)3 (0.2~30)m/s空氣流速基準(zhǔn)裝置(zhì)校準激光多普勒流速儀
2014年,中國(guó)計量科學研究院研製的轉盤校(xiào)準裝置(zhì)參加了(le)CCM.FF-K3空氣流速關鍵量(liàng)值(zhí)國際比對,比對結果(guǒ)於2016年正(zhèng)式發布,比對結果(guǒ)驗證了我國空氣流速量值的等效性和(hé)一致性。2017年經國(guó)際同行專家評審,中國計量(liàng)科學研究院基於該裝置通過了3項空氣流速量值的校準測量能力(CMC),目(mù)前已在國際計(jì)量局(BIPM)官網發布,這是我國首次在流(liú)速量值中獲(huò)得了國(guó)際同行認可(kě)。2020年,中國計量科學研究院參與主導完成亞太計量組織(APMP)空氣流(liú)速量值國際比對(duì)(2020APMP.K3)。同時(shí),中國計量科學研究院通過進一(yī)步提升轉盤(pán)校準裝置的(de)測量能力,實現全流速範圍內(nèi)的最大測量不確定度為0.1%(k=2)的校(xiào)準水平。
(0.2~30)m/s空氣流速基準裝置的建立,填補了我國(guó)空氣流速(sù)量值源頭的空白,實現了國際等效一致,對規範(fàn)國內氣體流速量值傳遞體係和(hé)促進國民(mín)經濟(jì)發(fā)展具有(yǒu)重要意義。同時,該計量基準的建立有助於我國空氣(qì)流速測量水平的提(tí)升(shēng),為能(néng)源環保、航空航天、生物醫藥等產業發展中的空氣流速監測和應用(yòng)提供(gòng)計量技(jì)術支(zhī)撐。
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