校准过程中，如何处理数据以确定风速测试仪的精度

一、 校准数据预处理

1. 数据筛选

   首先剔除无效数据，包括：

• 风洞风速未稳定时的波动数据（一般需稳定 3～5 分钟后再记录）；

• 仪器异常跳变值（超出同一点多次测量值 ±3 倍标准差的数据）；

• 环境干扰导致的异常值（如温湿度突变、电磁干扰时段的数据）。

2. 数据平均化

   对每个校准风速点，重复测量 3～5 次，计算被测仪器显示值的算术平均值，减少随机误差：

   ${\bar{X}}_i=\frac{1}{n}{\sum }_{k=1}^n{X}_{ik}$

   其中：${\bar{X}}_i$ = 第$i$个校准点的平均测量值；$X_{ik}$ = 第$i$个点第$k$次测量值；$n$ = 重复测量次数。
   标准风速值$S_i$以风洞的标准读数为准（风洞自身需经计量溯源），无需重复平均。

二、 核心误差计算

1. 绝对误差

   直接反映单次测量的偏差大小，公式：

   ${\Delta }_i={\bar{X}}_i-S_i$

   单位与风速一致（m/s），可为正（测量值偏大）或负（测量值偏小）。
2. 相对误差

   反映误差占标准值的比例，更适合跨量程精度评估，公式：

   ${\delta }_i=\frac{{\Delta }_i}{S_i}\times 100\%$

   注：当标准风速$S_i$接近 0（如＜0.2m/s）时，相对误差无意义，以绝对误差作为判定依据。
3. 最大允许误差（MPE）符合性判定

   仪器出厂技术手册会标注最大允许误差（如 ±2% 读数或 ±0.1m/s，取较大值）。

   对每个校准点，需满足：

   $|{\Delta }_i|\le MP{E}_{\text{规定值}}$

   且

   $|{\delta }_i|\le MP{E}_{\text{百分比规定值}}$

三、 精度等级判定与修正

1. 整体精度评定

   统计所有校准点的最大绝对误差和最大相对误差，取两者中对仪器最严苛的结果，作为该风速仪的实际精度。

   举例：

• 某风杯风速计在 5 个校准点的最大绝对误差为 ±0.15m/s，最大相对误差为 ±3%；

• 出厂规定 MPE 为 ±0.2m/s 或 ±3% 读数；

• 判定：该仪器实际精度符合出厂指标，精度等级为 ±3% 读数 /±0.15m/s。

2. 修正系数 / 校准曲线生成

   若误差超出允许范围，但仪器可通过软件修正，则计算修正系数$K_i$：

   $K_i=\frac{S_i}{{\bar{X}}_i}$

   后续使用时，将仪器测量值乘以对应风速区间的$K_i$，即可得到修正后的准确风速。

   对于非线性误差的仪器（如热线风速计），需根据所有校准点的$({\bar{X}}_i,S_i)$数据，拟合校准曲线（常用多项式拟合），用于全量程的误差修正。

四、 数据处理结果输出

• 校准点列表（标准风速$S_i$、仪器平均测量值${\bar{X}}_i$、绝对误差${\Delta }_i$、相对误差${\delta }_i$）；

• 仪器实际精度的最终判定结果（符合 / 不符合技术要求）；

• 修正系数表或校准曲线（若需修正）；

• 校准环境条件（温湿度、大气压）及标准装置溯源信息。

关键注意事项

• 校准点需覆盖仪器全量程，至少包含量程的 10%、25%、50%、75%、100% 五个典型点，低风速仪器需增加 0.5m/s 以下的校准点。

• 数据处理需保留与仪器分辨率匹配的小数位数（如分辨率 0.01m/s 的仪器，误差计算保留至 0.001m/s）。