高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统技术条件风速风向监测设备 (试行)二○一二年十月·北京I前言风速风向监测设备的检定和验收作为高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统质量控制的一个重要环节，必须制定严格的本技术条件，以确保风速风向监测设备质量满足高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统的设计要求。

本技术条件是根据《中华人民共和国气象法》、《中华人民共和国铁路法》等法律法规及国家和行业相关标准而编制。

本技术条件着重对风速风向监测设备的分类及构成、技术要求、试验方法、检验规则、标识、包装、运输及贮存等进行了规定。

本技术条件中的附录A、B、C、D为规范性附录。

本技术条件负责起草单位：中南大学，中国铁道科学研究院，铁三院，上海局本技术条件主要起草人：田红旗、梁习锋、许平、史宏、沈敬伟、樊艳、潘振华。

本技术条件由中国铁道部科学技术司负责解释。

目录1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语与定义 (1)4 分类及构成 (2)4.1分类 (2)4.2 构成 (3)5 技术要求 (3)5.1 工作环境 (3)5.2 外观 (3)5.3 风速风向传感器 (3)5.4 数据采集器 (4)5.5 数据远程传输单元 (4)5.6 防雷及电磁兼容 (4)5.7 防护 (4)5.8 可靠性 (4)6 试验方法 (5)6.1 外观试验 (5)6.2 测量性能试验 (5)6.3 电源适应性、电气安全性和电磁兼容试验 (7)6.4 环境适应性试验 (7)6.5 采集方式、参数配置、接口方式、状态自检、采集频率功能试验 (7)6.6 防护试验 (7)6.7 可靠性试验 (7)7 检验规则 (8)7.1出厂检验规则 (8)7.2 型式检验 (8)8 标识、存放、运输及贮存 (8)8.1标识 (8)8.2包装 (9)8.3运输 (9)8.4贮存 (9)附录A 风速传感器阻塞系数的测试方法 (10)附录B 实测风速的计算方法 (11)附录C 测量范围及最大允许误差试验方法 (13)附录D 动态跟随性允许误差试验方法 (14)I1 范围本技术条件规定了高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统中的风速风向监测设备的分类及构成、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存等内容。

本技术条件适用于高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统的机械式（风杯式、螺旋桨式）、非机械式（超声波式、热场式）风速风向监测设备（以下简称风速风向监测设备），其他类型铁路自动测量风速风向的仪器可参照使用。

2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本技术条件的引用而成为本技术条件的条款。

凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本技术条件，然而，鼓励根据本技术条件达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注明日期的引用文件，其最新版本适用于本技术条件。

GB 4793.1-2007 测量、控制和实验室用电气设备的安全要求第1部分：通用要求GB/T 2829-2002 周期检验计数抽样程序及表（适用于对过程稳定性的检验）GB/T 191-2000 包装储运图示标志GB/T 4208-2008 IP防护等级标准QX/T 51-2007 地面气象观测规范第7部分：风速和风向观测QX/T 23-2004 旋转式测风传感器JB/T 11258-2011 数字风向风速测量仪JB/T 9329-1999 仪器仪表运输、运输贮存基本环境条件及试验方法JJG431-1986 DEM6型轻便三杯风向风速表检定规程JJF 1094-2002 测量仪器特性评定3 术语与定义下列术语和定义适用于本技术条件。

3.1风空气相对于地面的运动，包括方向和大小（及风向和风速）。

3.2风速风向风速是单位时间内风移动的距离；风向是（相对于正北方向）风吹来的方向。

3.3降雨强度单位时间或某一时段内的降雨量。

3.4分辨力在仪器的测量范围内，能导致可观测到的输出量变化的最小输人量变化值。

3.5风速风向监测设备通过有线方式，将风速风向信号传至远距离现场处进行显示或记录的风速风向仪。

3.6机械式风速风向监测设备通过风向标调整平衡角度测量风向，通过测量螺旋桨或风杯转动速度测量风速的设备。

3.7超声波式风速风向设备利用发送声波脉冲,测量接收端的时间或频率差别来测量风速和风向的设备。

3.8热场式风速风向设备利用对流换热原理来测量气流速度和方向的设备。

3.9平均无故障工作时间一个或多个仪器在它的使用寿命期内的某个观察期间累计工作时间与故障次数之比。

3.10气流偏角即指流场内气流偏离风洞工作段轴线的角度（°）。

3.11阻塞系数即风速仪感应器的迎风面积与风洞工作段横截面积之比。

3.12湍流度即气流在三维方向上的脉动分速的均方根值。

4 分类及构成4.1分类风速风向监测设备可分为机械式（风杯式、螺旋桨式）、非机械式（超声波式、热场式）。

4.2 构成风速风向监测设备一般由外壳支架、风速风向传感器、数据采集器、数据远程传输单元等构成。

5 技术要求5.1 工作环境温度：-35℃～55℃湿度：40℃时不大于85%；环境降雨强度：0mm/h～200mm/h，水温5℃～35℃。

抗风强度：70m/s。

5.2 外观5.2.1 各零部件安装牢固，不应有明显的凹迹、外伤、裂缝、变形，及其他影响使用的缺陷；5.2.2 各零部件所敷保护层应牢固、均匀、光洁，不得有划伤、锈蚀等缺陷。

5.2.3 设备型号、出厂编号应清晰。

5.3 风速风向传感器5.3.1 分辨力风速分辨力：0.5m/s；风向分辨力：3°。

5.3.2 测量范围风速测量范围：0m/s～60m/s；风向测量范围：0°～360°。

5.3.3 允许误差及动态参数风速示值允许误差：±0.8 m/s（<16.0m/s）；±5%测量值（≥16.0m/s）；风向示值允许误差：±5°（>1m/s）；5.3.3.1 机械式（风杯式、螺旋桨式）：a)风向特性：启动风速：不应大于对应风速启动风速；阻尼比：0.3～0.7（在5m/s风速条件下）；动态偏移角不超过最大允许误差的1/3（在风向标3倍启动风速条件下）；b)风速特性：启动风速：≤2.0m/s ；距离常数：2～5m（在5m/s风速条件下）；5.3.3.2 超声波式：启动风速：≤0.5m/s ；时间常数：≤0.5s；动态跟随性允许误差（风速）：±5%测量值（=15m/s、20m/s、25m/s、30m/s、35m/s、40m/s）；动态跟随性允许误差（风向）：±10°（=15m/s、20m/s、25m/s、30m/s、35m/s、40m/s）；5.3.3.3 热场式：启动风速：≤0.5m/s ；时间常数：≤4s上升，≤2s下降；动态跟随性允许误差（风速）：±5%测量值（=15m/s、20m/s、25m/s、30m/s、35m/s、40m/s）；动态跟随性允许误差（风向）：±10°（=15m/s、20m/s、25m/s、30m/s、35m/s、40m/s）。

5.4 数据采集器5.4.1 采集方式连续自动采集。

5.3.4 采样频率风速和风向采样频率均不小于1Hz。

5.4.2 参数配置具有修改采样频率、接口方式等参数的功能。

5.4.3 接口方式应具备RS-232/RS-422/RS-485标准接口与计算机进行数据交换或运行参数设置。

5.4.4 状态自检可提供风速风向监测设备运行状态信息。

5.5 数据远程传输单元5.5.1 远程传输模块当风速风向监测设备与监控单元距离超过500m时，应安装远程传输模块。

5.5.2 电源应满足下列条件：a）采用直流供电，电压可为3V、6V、9V、12V、24V、36V，允许偏差-15%～+20%；b）当风速风向监测设备功耗超过20W时，应具备直流升压供电装置。

5.6 防雷及电磁兼容应满足下列条件：a) 风速风向监测设备在正常条件和单一故障条件下，可触及零部件放电击的允许限值应符合GB4793.1-2007中6.3的要求；b) 电磁兼容性应符合JB/T 11258-2011 中6.9的要求。

5.7 防护防护等级应达到IP65。

5.8 可靠性在正常工作条件下，平均无故障工作时间不小于8000小时。

6 试验方法6.1 外观试验按照通用技术要求进行外观检查（常规目测方法）。

6.2 测量性能试验6.2.1 试验设备和标准器6.2.1.1 标准器：a) 皮托静压管皮托管的K值应在0.997～1.003之间；皮托管系数的允许误差：不超过±0.05。

b) 数字微压计测量范围：0 Pa～2500 Pa；分辨力：0.2Pa；零位对准误差：±0.6Pa；零位回复误差：±0.9Pa；最大允许误差：±1.0Pa。

c) 标准度盘测量范围：0°～360°；分辨力：0.1°。

6.2.1.2 试验设备a) 低速风洞风速范围：1.5 m/s～60m/s；湍流度：≤1%；工作段流速均匀性：≤0.5%；工作段流速稳定性：≤0.5%；气流偏角：≤1 。

b) 调速装盘调速范围：0.01r/s～0.2r/s；测量范围：0°～360°；分辨力：0.1°。

c) 气温表、相对湿度表、气压表d) 数据采集器静态直流电压测量：•测量范围：0.0V～10.0V ；•分辨力：1.0μV；•最大允许误差:±(读数的ppm + 量程的ppm)；动态电压测量：•测量范围：0.0V～10.0V；•分辨力：0.2 mV；•最大允许误差:±5 mV；•采样频率：≥ 5KHz；频率测量：•测量范围：3Hz～500kHz；•最大允差:±(读数的ppm + 量程的ppm)。

6.2.2 试验准备将皮托管和风速风向监测设备安装于风洞实验段内，皮托管的总压输出和静压输出分别连至数字微压计的总压和静压输入端口上，风速传感器输出端连至采集器(频率)的输入端子上。

打开数字微压计、采集器电源开关，预热5分钟后开始启动风速和风速示值检定。

当风速风向监测设备的阻塞系数大于5.0％时，将会给检定结果带来误差，必须进行阻塞系数修正，风速风向监测设备阻塞系数的测量方法见附录A。

6.2.3 风速风向启动性能试验6.2.3.1 风向测量启动特性不同类型风速风向监测设备的风向启动特性按照如下方法测试：a)机械式：•启动风速：按QX/T 23-2004中5.6.2.2的规定进行；•阻尼比：按QX/T 23-2004中5.6.2.4的规定进行；•动态偏移角：按QX/T 23-2004中5.6.2.5的规定进行。