陕 西 省 地 方 计 量 技 术 规 范
JJF（陕）035－2020
雨滴谱式降水现象仪现场校准规范
Field Calibration Specification of Raindrop Spectral
Precipitation Phenomenon Instrument
2020－11－16 发布
2021－02－16 实施
陕 西 省 市 场 监 督 管 理 局 发 布
JJF(陕)035-2020
雨滴谱式降水现象仪
现场校准规范
JJF(陕)035－2020
Field Calibration Specification of Raindrop Spectral
Precipitation Phenomenon Instrument
归 口 单 位：陕西省市场监督管理局
主要起草单位：陕西省大气探测技术保障中心
中国气象局气象探测中心
本规范由陕西省市场监督管理局负责解释
JJF(陕)035－2020
本规范主要起草人：
冯
慧（陕西省大气探测技术保障中心）
边泽强（中国气象局气象探测中心）
邓凤东（陕西省大气探测技术保障中心）
参加起草人：
李成伟（陕西省大气探测技术保障中心）
张二国（陕西省大气探测技术保障中心）
龙亚星（陕西省大气探测技术保障中心）
孟
珍（陕西省大气探测技术保障中心）
JJF(陕)035－2020
JJF(陕)035-2020
引 言
JJF 1071-2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表
示》、JJF 1001-2011《通用计量术语及定义》共同构成本规范制定的基础性系列规范。
本规范参考了 GB/T 37467-2019《气象仪器术语》的部分内容，并结合雨滴谱式降水现象
仪实际生产和使用情况，对其具体技术指标和校准方法进行了规定和解释。
本规范为首次发布。
II
JJF(陕)035－2020
雨滴谱式降水现象仪现场校准规范
1
范围
本规范适用于雨滴谱式降水现象仪（以下简称“降水现象仪”）的现场校准。
2 引用文件 气象仪器术语
GB/T 37467-2019
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范。凡是不注日期的引用文件，其最
新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。
3 术语 disdrometer
3.1 雨滴谱仪
对降水进行采样，以获取降水粒子形状大小、运动速率以及滴谱分布等降水参数的仪器。
[GB/T 37467-2019，定义 3.1.5.35]
3.2 自动观测的降水现象 automatic observation of precipitation phenomenon
在一定的天气条件下，发生在大气中、地面上通过雨滴谱仪观测的毛毛雨、雨、雪、雨夹
雪、冰雹等 5 种天气现象。
4
概述
降水现象仪是一种基于激光衰减原理设计的降水现象自动观测仪器，可全天候观测所有类
型的降水现象。降水现象仪既可以作为单独的传感器挂接在自动气象站或综合观测系统中，又
可以配备采集器作为观测仪独立使用。降水现象仪的结构示意图如图 1 所示。
激光束
降水粒子
接收端 (a) 发射端 (b)
图 1
降水现象仪的结构示意图
3
1
JJF(陕)035-2020
(a)—设备实物图 (b)—激光示意图
降水现象仪由雨滴谱仪、数据采集器构成，见图 2。
激光发射装置
激光接收装置 处理单元 数据采集器
温控装置
雨滴谱仪
5 计量特性 图 2 降水现象仪组成结构图
仪器计量特性见表 1。
表 1
降水现象仪计量特性
计量特性 技术指标
降水粒子等效粒径示值误差 ±0.4 mm
降水粒子速度示值误差 ±0.2 m/s
注：以上技术指标不用于合格性判别，仅供参考。
6
校准条件
6.1
环境条件
环境温度：(20±10) ℃；相对湿度：不大于 80 %。
6.2
测量标准及其他设备
测量标准采用降水模拟标准装置，在匀速转动的透明转盘上粘贴不同尺寸的圆形不透光遮
挡物，采用步进电机驱动转盘匀速转动，穿过被校降水现象仪的激光检测区。利用不同尺寸的
遮挡物模拟不同尺寸的降水粒子，不透光遮挡物中心处转盘的线速度即为该模拟粒子下落的末
速度。主要技术指标见表 2。
表 2
测量标准主要技术指标
测量标准名称 主要技术指标
降水模拟标准装置 粒子等效粒径范围：2.1 mm~21 mm，等效粒径误差：±0.06 mm
粒子速度范围：0.6 m/s~16 m/s，速度误差：±0.03m/s
4
2
JJF(陕)035－2020
7 校准项目和校准方法
校准前目测检查降水现象仪外观，无影响校准结果的缺陷。开机后，激光工作状态是否正
常。
7.1
降水粒子等效粒径示值误差
校准点的选择：降水粒子等效粒径一般选择包含降水现象仪下限、上限和中间点在内的 4
个点进行测量。推荐降水粒子等效粒径校准点：2.4 mm、4.3 mm、9.5 mm、21 mm，每个等效
粒径应配合 4 个降水粒子标称速度（2 m/s、3.4 m/s、7 m/s、12 m/s）分别进行测量。
降水粒子等效粒径的校准：采用降水模拟标准装置模拟特定大小的粒子下落，对选取的不
同降水粒子等效粒径进行校准，选取 1 种标称速度对等效粒径进行 10 次重复测量，取 10 次测
量平均值作为校准结果。按相同方法，在其他 3 种速度下对粒径进行测量。
降水粒子等效粒径示值误差数据处理见公式（1）。
（1）
式中：
——各校准点等效粒径示值误差，mm；
——各校准点等效粒径平均值，mm；
——各校准点等效粒径标准值，mm。
7.2 降水粒子速度示值误差
校准点的选择和测量方法与 7.1 相同，在测量降水粒子等效粒径的同时得出降水粒子速度。
降水粒子速度示值误差数据处理见公式（2）。
（2）
式中：
——各校准点速度示值误差，m/s；
——各校准点速度平均值，m/s；
——各校准点速度标准值，m/s。
8
校准结果的表达
经校准的降水现象仪出具校准证书，校准证书的内页格式参见附录 C。
5
3
JJF(陕)035-2020
9 复校时间间隔
建议复效时间间隔不超过 1 年，由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、
仪器本身质量等诸因素所决定的。因此，送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。
6
4
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附录 A
降水粒子等效粒径示值误差的不确定度评定示例
A.1 测量模型
降水粒子等效粒径示值误差
（A.1）
式中：
——各校准点等效粒径示值误差，mm；
——各校准点等效粒径平均值，mm；
——各校准点等效粒径标准值，mm。
对式 A.1 的各分量求偏导，得到各分量的灵敏系数
A.2 标准不确定度的来源和评定
A.2.1 标准不确定度的 A 类评定
A 类不确定度来源于仪器测量的重复性，可通过连续测量得到，用 A 类方法评定。本次测
量选用一台 HY-P1000 型的降水现象仪，降水粒子等效粒径校准点：2.4 mm、4.3 mm、9.5 mm、
21 mm，降水粒子速度校准点：2 m/s、3.4 m/s、7 m/s、12 m/s，每个点重复测量 10 次，结果
如表 A.1 所示。
7
5
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降水粒子等效粒径示值误差试验结果 8
表 A.1
6
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根据贝塞尔公式，得到单次测量试验标准偏差s： ，计算结果如表 A.2 所示。 表 A.2 降水粒子等效粒径的 A 类不确定度 测量重复性引入的标准不确定度（mm） 0.002 0.002 0.002 0.001 0.003 0.003 0.003 0.003
标准偏差s（mm） 0.005 0.005 0.005 0.004 0.008 0.008 0.009 0.009
粒子速度（m/s） 1.99 3.39 6.99 11.98 1.99 3.39 6.99 11.98
等效粒径（mm） 2.38 2.38 2.38 2.38 4.29 4.29 4.29 4.29
9
实际测量中，以 10 次测量的平均值作为测量结果：
7
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0.001 0.001 0.002 0.001 0.002 0.002 0.002 0.002
0.004 0.003 0.005 0.004 0.007 0.007 0.007 0.005
1.99 3.39 6.99 11.98 1.99 3.39 6.99 11.98
9.47 9.47 9.47 9.47 20.93 20.93 20.93 20.93
A.2.2 标准不确定度的 B 类评定 由分析可知，仪器示值误差的 B 类不确定度来自于降水模拟标准装置引入的不确定度。 降水模拟标准装置作为测量标准，等效粒径误差为±0.06 mm，服从正态分布，引入的标准不确定度计算如下： 10
8
JJF(陕)035－2020
A.2.3 合成标准不确定度和扩展不确定度
由于各分量之间相互不相关，各分量灵敏系数为 1 或者，降水粒子等效粒径合成标准不
确定度的计算公式如下所示：
取包含因子 k = 2，扩展不确定度计算公式如下所示：
降水粒子等效粒径合成不确定度和扩展不确定度如表 A.3 所示。
表 A.3 降水粒子等效粒径的扩展不确定度
等效粒径（mm） 粒子速度（m/s） 合成标准不确定度（mm） 扩展不确定度 U（k=2） （mm）
2.38 1.99 0.03 0.06
2.38 3.39 0.03 0.06
2.38 6.99 0.03 0.06
2.38 11.98 0.03 0.06
4.29 1.99 0.03 0.06
4.29 3.39 0.03 0.06
4.29 6.99 0.03 0.06
4.29 11.98 0.03 0.06
9.47 1.99 0.03 0.06
9.47 3.39 0.03 0.06
9.47 6.99 0.03 0.06
9.47 11.98 0.03 0.06
20.93 1.99 0.03 0.06
20.93 3.39 0.03 0.06
20.93 6.99 0.03 0.06
20.93 11.98 0.03 0.06
11
9
JJF(陕)035-2020
附录 B
降水粒子速度示值误差的不确定度评定示例
B.1 测量模型
降水粒子速度示值误差
（B.1）
式中：
——各校准点速度示值误差，m/s；
——各校准点速度平均值，m/s；
——各校准点速度标准值，m/s。
对式 B.1 的各分量求偏导，得到各分量的灵敏系数
B.2 标准不确定度的来源和评定
B.2.1 标准不确定度的 A 类评定
A 类不确定度来源于仪器测量的重复性，可通过连续测量得到，用 A 类方法评定。本次
测量选用一台 HY-P1000 型的降水现象仪，降水粒子等效粒径校准点：2.4 mm、4.3 mm、9.5
mm、21 mm，降水粒子速度校准点：2 m/s、3.4 m/s、7 m/s、12 m/s，每个点重复测量 10 次，
结果如表 B.1 所示。
12
10
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降水粒子速度示值误差试验结果 示值误 差（m/s）
0.02 0.03 0.02 0.05 0.02 0.03 0.02 0.05 0.03 0.03 0.02 0.05 0.02 0.03
粒子速度校准值（m/s） 平均 值
2.01 3.42 7.02 12.03 2.01 3.42 7.02 12.03 2.02 3.42 7.01 12.03 2.01 3.42
第 10 次 示值
2.02 3.42 7.01 12.02 2.01 3.42 7.02 12.03 2.02 3.42 7.01 12.03 2.01 3.43
第 9 次 示值
2.01 3.42 7.02 12.02 2.01 3.42 7.02 12.03 2.02 3.43 7.01 12.03 2.02 3.42
第 8 次 示值
2.01 3.43 7.02 12.03 2.01 3.42 7.02 12.03 2.01 3.43 7.02 12.02 2.02 3.42
第 7 次 示值
2.01 3.43 7.01 12.03 2.02 3.43 7.01 12.02 2.02 3.43 7.02 12.03 2.01 3.42
第 6 次 示值
2.01 3.42 7.01 12.03 2.02 3.43 7.01 12.02 2.02 3.42 7.01 12.03 2.01 3.42
第 5 次 示值
2.01 3.42 7.02 12.03 2.02 3.42 7.02 12.03 2.02 3.42 7.02 12.03 2.02 3.42
第 4 次 示值
2.02 3.42 7.01 12.03 2.01 3.42 7.02 12.03 2.02 3.42 7.01 12.03 2.01 3.42
第 3 次 示值
2.02 3.42 7.01 12.03 2.01 3.42 7.01 12.03 2.02 3.42 7.01 12.03 2.01 3.42
第 2 次 示值
2.02 3.42 7.02 12.02 2.01 3.42 7.01 12.03 2.01 3.42 7.01 12.02 2.01 3.42
第 1 次 示值
2.01 3.42 7.02 12.03 2.02 3.42 7.01 12.03 2.01 3.42 7.01 12.02 2.01 3.43
标准值 粒子速度 （m/s）
1.99 3.39 6.99 11.98 1.99 3.39 6.99 11.98 1.99 3.39 6.99 11.98 1.99 3.39
等效粒径 （mm）
2.38 2.38 2.38 2.38 4.29 4.29 4.29 4.29 9.47 9.47 9.47 9.47 20.93 20.93
13
表 B.1
11
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0.02 0.05
7.02 12.03
7.02 12.02
7.02 12.02
7.02 12.02
7.01 12.03
7.01 12.03
7.02 12.03
7.01 12.03
7.01 12.03
7.01 12.03
7.02 12.02
6.99 11.98
20.93 20.93
根据贝塞尔公式，得到单次测量试验标准偏差s： ，计算结果如表 B.2 所示。 降水粒子速度的 A 类不确定度 测量重复性引入的标准不确定度（m/s） 0.002 0.001 0.002 0.002 0.002 0.001 0.002 0.001
标准偏差s（m/s） 0.005 0.004 0.005 0.005 0.005 0.004 0.005 0.004
粒子速度（m/s） 1.99 3.39 6.99 11.98 1.99 3.39 6.99 11.98
等效粒径（mm） 2.38 2.38 2.38 2.38 4.29 4.29 4.29 4.29
14
实际测量中，以 10 次测量的平均值作为测量结果： 表 B.2
12
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0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.001 0.002 0.002
0.005 0.005 0.005 0.005 0.005 0.004 0.005 0.005
1.99 3.39 6.99 11.98 1.99 3.39 6.99 11.98
9.47 9.47 9.47 9.47 20.93 20.93 20.93 20.93
B.2.2 标准不确定度的 B 类评定 由分析可知，仪器示值误差的 B 类不确定度来自于降水模拟标准装置引入的不确定度。 降水模拟标准装置作为测量标准，粒子速度误差为±0.03 m/s，服从正态分布，引入的标准不确定度计算如下： 0.017 m/s B.2.3 合成标准不确定度和扩展不确定度 15
13
JJF(陕)035-2020
由于各分量之间相互不相关，各分量灵敏系数为 1 或者，降水粒子速度合成标准不确定
度的计算公式如下所示：
取包含因子 k = 2，扩展不确定度计算公式如下所示：
降水粒子速度合成不确定度和扩展不确定度如表 B.3 所示。
表 B.3
降水粒子速度的扩展不确定度
等效粒径（mm） 粒子速度（m/s） 合成标准不确定度（m/s） 扩展不确定度 U（k=2） （m/s）
2.38 1.99 0.02 0.04
2.38 3.39 0.02 0.04
2.38 6.99 0.02 0.04
2.38 11.98 0.02 0.04
4.29 1.99 0.02 0.04
4.29 3.39 0.02 0.04
4.29 6.99 0.02 0.04
4.29 11.98 0.02 0.04
9.47 1.99 0.02 0.04
9.47 3.39 0.02 0.04
9.47 6.99 0.02 0.04
9.47 11.98 0.02 0.04
20.93 1.99 0.02 0.04
20.93 3.39 0.02 0.04
20.93 6.99 0.02 0.04
20.93 11.98 0.02 0.04
16
14
JJF(陕)035－2020
附录 C 校准记录格式（供参考） 17


















16
JJF(陕)035-2020 核验员： 18
校准员：
JJF(陕)035－2020
附录 D
校准证书内页格式（供参考）
1、 外观检查：
2、校准结果：
标称值 校准值 示值误差 不确定度
等效粒径（mm） 粒子速度（m/s） 校准项目 平均值
等效粒径
粒子速度
等效粒径
粒子速度
等效粒径
粒子速度
等效粒径
粒子速度
等效粒径
粒子速度
等效粒径
粒子速度
等效粒径
粒子速度
等效粒径
粒子速度
等效粒径
粒子速度
等效粒径
粒子速度
等效粒径
粒子速度
19
17
JJF(陕)XXX－2020
JJF（ 陕 ） 035-2020