專利名稱：基于水工模型試驗(yàn)流速測(cè)量的不確定度評(píng)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水利水電工程技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)是基于水工模型試驗(yàn)流速測(cè)量的不確定度 評(píng)定方法。
背景技術(shù)：
水工模型試驗(yàn)是目前高壩水電水利工程研究泄水建筑物體型的主要方式，其主要目的 是通過(guò)試驗(yàn)對(duì)不同方案進(jìn)行優(yōu)化對(duì)比，以得到質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)上相對(duì)較好的過(guò)流體型。在試驗(yàn) 過(guò)程中，試驗(yàn)工況的控制、方案調(diào)整與確定均需用實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)來(lái)確認(rèn)。那么，通過(guò)模型試 驗(yàn)檢測(cè)出來(lái)的水力參數(shù)是否正確合理？影響所測(cè)參數(shù)的因素有哪些？哪些因素又是最主 要因素？針對(duì)具體模型，其最佳估值范圍又是多少？這些問(wèn)題均值得回答。
所謂測(cè)量不確定度評(píng)定，是指將測(cè)量結(jié)果作為隨機(jī)變量，研究分析其統(tǒng)計(jì)規(guī)律，并計(jì) 算它的范圍的一項(xiàng)活動(dòng)。將測(cè)量不確定度評(píng)定與水工模型試驗(yàn)結(jié)果起來(lái)，評(píng)定所測(cè)量水力 參數(shù)，對(duì)于模型制作中重要尺寸的控制和試驗(yàn)過(guò)程中測(cè)量方式的改善均有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是將測(cè)量不確定度評(píng)定應(yīng)用到水工模型試驗(yàn)流速檢測(cè)中，評(píng)價(jià)其最佳估 值范圍，分析影響檢測(cè)結(jié)果的影響因素。
模型試驗(yàn)中，檢測(cè)流速的步驟是找到檢測(cè)位置、利用測(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)量、記錄數(shù)據(jù)， 其不確定度的評(píng)定步驟為
1)建立流速數(shù)學(xué)模型為見(jiàn)公式(l)，其中y為模型流速值，V為模型流速測(cè)量值，AV
為旋漿流速儀的誤差，Xl代表所測(cè)水體流速不穩(wěn)定性，X2代表測(cè)點(diǎn)位置誤差；
F = v(xl,x2)+Av (1)
2)對(duì)流速數(shù)學(xué)模型同樣按泰勞級(jí)數(shù)展開(kāi)，建立流速檢測(cè)不確定度傳播率公式(見(jiàn)
公式(2));
M2(" = W2(V) + M2(AV) (2) 上式中w("為測(cè)量模型流速時(shí)因所測(cè)水體流速不穩(wěn)定性及位置誤差所引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定 度分量，"(A力為設(shè)備誤差引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。
3)通過(guò)A類評(píng)定得到標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量"OO，通過(guò)B類評(píng)定得到標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量m(Av);所謂A類評(píng)定，是指用對(duì)觀測(cè)列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的方法來(lái)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確定度，所謂B 類評(píng)定，是指用不同于對(duì)觀測(cè)列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的方法來(lái)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確定度；
4) 求得合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度及擴(kuò)展不確定度；合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度按公式(3)計(jì)算，擴(kuò)展 不確定度按公式(4)計(jì)算；
m(7)"w(v) + w(Av) (3) ，)=2, (4)
5) 對(duì)比影響流速檢測(cè)的各分量的大小，找出減少影響該量的因素加以解決。 本發(fā)明將不確定度分析應(yīng)用到水利水電工程水工模型試驗(yàn)的水力學(xué)參數(shù)檢測(cè)中，將測(cè)
量不確定度評(píng)定與水工模型試驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，創(chuàng)造了水工模型測(cè)量中流速檢測(cè)的不確定度評(píng) 定方法。通過(guò)此方法得到的評(píng)定結(jié)果對(duì)模型制作關(guān)鍵數(shù)據(jù)的控制及試驗(yàn)手段、方法的改善 有著重要應(yīng)用價(jià)值。既有利于在模型制作中主要參數(shù)精度的控制，也有利于在試驗(yàn)中對(duì)試 驗(yàn)手段、試驗(yàn)方法的改善，提高水工模型試驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量。
具體實(shí)施例方式
表l給出了某水電工程水工模型岸邊流速不確定度評(píng)定結(jié)果。在評(píng)定過(guò)程中，同一位 置流速進(jìn)行了 4次測(cè)量，并進(jìn)行A類評(píng)定；儀器設(shè)備誤差引起的不確定度采用B類評(píng)定。
1) 求標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量"(v)
用旋漿流速儀測(cè)得該測(cè)點(diǎn)的5個(gè)流速測(cè)量值為0. 222， 0. 231， 0. 226, 0. 224， 0. 236
(單位m/s)。
v = = 0.2278
流速測(cè)量值平均值 " m/s
殘差"'"'—(
標(biāo)準(zhǔn)偏差(貝塞爾公式)計(jì)算得s(v卜V "-1 = 0.0057m/s; w(v)= s(v)
u(v)=S(v)=0.0025m/s
2) 求標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量"(Av)
由檢定證書(shū)得到A v=l%X v，平均值v=0. 2278m/s,得A v=0. 0023 m/s取正態(tài)分布1^=3 (P=99. 73%) ，
wCAv)= k =0. 00076m/s 3)計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度
^K) = 一2(;) + "2闊=Vo搬52 +0.000762 = 0. 0026m/s 4)計(jì)算擴(kuò)展不確定度 取k:2，置信水平P-95。/。。 U=k,)=2*0. 0026=0. 0053m/s V= (0.2278 ±0.0053) m/s
表1流速不確定度評(píng)定結(jié)果(m/s)
分量 w(Av)
不確定度 0.0025 0.00076
合成標(biāo)準(zhǔn) 不確定度
擴(kuò)展 不確定度
0.0026
0.0052
由上述評(píng)定結(jié)果可知(見(jiàn)表l)，由于所測(cè)水體流速不穩(wěn)定和測(cè)點(diǎn)位置誤差造成的不確 定度占總不確定度的比例很大，故影響不確定度的主要原因?yàn)榱魉倜}動(dòng)和測(cè)點(diǎn)位置變化。 在流速的檢測(cè)過(guò)程中，因水體的脈動(dòng)無(wú)法人為控制，因此，應(yīng)特別注意檢測(cè)位置的精確控 制。
權(quán)利要求
1、一種基于水工模型試驗(yàn)的流速測(cè)量不確定度評(píng)定方法，其特征在于水工模型流速檢測(cè)不確定度評(píng)定步驟為1)建立流速數(shù)學(xué)模型為V＝v(x1，x2)+Δv，其中y為模型流速值，V為模型流速測(cè)量值，ΔV為旋漿流速儀的誤差，x1代表所測(cè)水體流速不穩(wěn)定性，x2代表測(cè)點(diǎn)位置誤差；2)對(duì)流速數(shù)學(xué)模型同樣按泰勞級(jí)數(shù)展開(kāi)，建立流速檢測(cè)不確定度傳播率公式，見(jiàn)公式(2)u2(V)＝u2(v)+u2(Δv) (2)3)通過(guò)A類評(píng)定得到標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量<overscore>u</overscore>(v)，通過(guò)B類評(píng)定得到標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(Δv)；4)求得合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度及擴(kuò)展不確定度，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度按公式(3)計(jì)算，擴(kuò)展不確定度按公式(4)計(jì)算；U(V)＝2u(V) (4)5)對(duì)比影響流速檢測(cè)的各分量的大小，找出減少影響該量的因素加以解決。
全文摘要
本發(fā)明是一種基于水工模型試驗(yàn)的流速測(cè)量不確定度評(píng)定方法。水工模型流速檢測(cè)不確定度通過(guò)以下步驟評(píng)定1)建立流速數(shù)學(xué)模型為V＝v(x1，x2)+Δv；2)對(duì)流速數(shù)學(xué)模型同樣按泰勞級(jí)數(shù)展開(kāi)，建立流速檢測(cè)不確定度傳播率公式；3)通過(guò)A類評(píng)定得到標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(v)，通過(guò)B類評(píng)定得到標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(Δv)；4)求得合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度及擴(kuò)展不確定度；5)對(duì)比影響流速檢測(cè)的各分量的大小，找出減少影響該量的因素加以解決。本發(fā)明創(chuàng)造了水工模型測(cè)量中流速檢測(cè)的不確定度評(píng)定方法。通過(guò)此方法既有利于在模型制作中主要參數(shù)精度的控制，也有利于在試驗(yàn)中對(duì)試驗(yàn)手段、試驗(yàn)方法的改善，提高水工模型試驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量。
文檔編號(hào)G01P21/00GK101430241SQ20081023372
公開(kāi)日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者張紹春, 李仕勝, 李紅英, 栗國(guó)忱, 汪國(guó)斌, 白紹學(xué), 羅永欽 申請(qǐng)人:中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院