专利名称：基于水工模型试验流速测量的不确定度评定方法
技术领域：
本发明涉及水利水电工程技术领域，具体说是基于水工模型试验流速测量的不确定度 评定方法。
背景技术：
水工模型试验是目前高坝水电水利工程研究泄水建筑物体型的主要方式，其主要目的 是通过试验对不同方案进行优化对比，以得到质量、经济上相对较好的过流体型。在试验 过程中，试验工况的控制、方案调整与确定均需用实测的数据来确认。那么，通过模型试 验检测出来的水力参数是否正确合理？影响所测参数的因素有哪些？哪些因素又是最主 要因素？针对具体模型，其最佳估值范围又是多少？这些问题均值得回答。
所谓测量不确定度评定，是指将测量结果作为随机变量，研究分析其统计规律，并计 算它的范围的一项活动。将测量不确定度评定与水工模型试验结果起来，评定所测量水力 参数，对于模型制作中重要尺寸的控制和试验过程中测量方式的改善均有重要意义。
发明内容
本发明的目的是将测量不确定度评定应用到水工模型试验流速检测中，评价其最佳估 值范围，分析影响检测结果的影响因素。
模型试验中，检测流速的步骤是找到检测位置、利用测量仪器进行测量、记录数据， 其不确定度的评定步骤为
1)建立流速数学模型为见公式(l)，其中y为模型流速值，V为模型流速测量值，AV
为旋浆流速仪的误差，Xl代表所测水体流速不稳定性，X2代表测点位置误差；
F = v(xl,x2)+Av (1)
2)对流速数学模型同样按泰劳级数展开，建立流速检测不确定度传播率公式(见
公式(2));
M2(" = W2(V) + M2(AV) (2) 上式中w("为测量模型流速时因所测水体流速不稳定性及位置误差所引起的标准不确定 度分量，"(A力为设备误差引起的标准不确定度分量。
3)通过A类评定得到标准不确定度分量"OO，通过B类评定得到标准不确定度分量m(Av);所谓A类评定，是指用对观测列进行统计分析的方法来评定标准不确定度，所谓B 类评定，是指用不同于对观测列进行统计分析的方法来评定标准不确定度；
4) 求得合成标准不确定度及扩展不确定度；合成标准不确定度按公式(3)计算，扩展 不确定度按公式(4)计算；
m(7)"w(v) + w(Av) (3) ，)=2, (4)
5) 对比影响流速检测的各分量的大小，找出减少影响该量的因素加以解决。 本发明将不确定度分析应用到水利水电工程水工模型试验的水力学参数检测中，将测
量不确定度评定与水工模型试验结合起来，创造了水工模型测量中流速检测的不确定度评 定方法。通过此方法得到的评定结果对模型制作关键数据的控制及试验手段、方法的改善 有着重要应用价值。既有利于在模型制作中主要参数精度的控制，也有利于在试验中对试 验手段、试验方法的改善，提高水工模型试验所测数据的质量。
具体实施例方式
表l给出了某水电工程水工模型岸边流速不确定度评定结果。在评定过程中，同一位 置流速进行了 4次测量，并进行A类评定；仪器设备误差引起的不确定度采用B类评定。
1) 求标准不确定度分量"(v)
用旋浆流速仪测得该测点的5个流速测量值为0. 222， 0. 231， 0. 226, 0. 224， 0. 236
(单位m/s)。
v = = 0.2278
流速测量值平均值 " m/s
残差"'"'—(
标准偏差(贝塞尔公式)计算得s(v卜V "-1 = 0.0057m/s; w(v)= s(v)
u(v)=S(v)=0.0025m/s
2) 求标准不确定度分量"(Av)
由检定证书得到A v=l%X v，平均值v=0. 2278m/s,得A v=0. 0023 m/s取正态分布1^=3 (P=99. 73%) ，
wCAv)= k =0. 00076m/s 3)计算合成标准不确定度
^K) = 一2(;) + "2阔=Vo搬52 +0.000762 = 0. 0026m/s 4)计算扩展不确定度 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流速不确定度评定结果(m/s)
分量 w(Av)
不确定度 0.0025 0.00076
合成标准 不确定度
扩展 不确定度
0.0026
0.0052
由上述评定结果可知(见表l)，由于所测水体流速不稳定和测点位置误差造成的不确 定度占总不确定度的比例很大，故影响不确定度的主要原因为流速脉动和测点位置变化。 在流速的检测过程中，因水体的脉动无法人为控制，因此，应特别注意检测位置的精确控 制。
权利要求
1、一种基于水工模型试验的流速测量不确定度评定方法，其特征在于水工模型流速检测不确定度评定步骤为1)建立流速数学模型为V＝v(x1，x2)+Δv，其中y为模型流速值，V为模型流速测量值，ΔV为旋浆流速仪的误差，x1代表所测水体流速不稳定性，x2代表测点位置误差；2)对流速数学模型同样按泰劳级数展开，建立流速检测不确定度传播率公式，见公式(2)u2(V)＝u2(v)+u2(Δv) (2)3)通过A类评定得到标准不确定度分量<overscore>u</overscore>(v)，通过B类评定得到标准不确定度分量u(Δv)；4)求得合成标准不确定度及扩展不确定度，合成标准不确定度按公式(3)计算，扩展不确定度按公式(4)计算；U(V)＝2u(V) (4)5)对比影响流速检测的各分量的大小，找出减少影响该量的因素加以解决。
全文摘要
本发明是一种基于水工模型试验的流速测量不确定度评定方法。水工模型流速检测不确定度通过以下步骤评定1)建立流速数学模型为V＝v(x1，x2)+Δv；2)对流速数学模型同样按泰劳级数展开，建立流速检测不确定度传播率公式；3)通过A类评定得到标准不确定度分量u(v)，通过B类评定得到标准不确定度分量u(Δv)；4)求得合成标准不确定度及扩展不确定度；5)对比影响流速检测的各分量的大小，找出减少影响该量的因素加以解决。本发明创造了水工模型测量中流速检测的不确定度评定方法。通过此方法既有利于在模型制作中主要参数精度的控制，也有利于在试验中对试验手段、试验方法的改善，提高水工模型试验所测数据的质量。
文档编号G01P21/00GK101430241SQ20081023372
公开日2009年5月13日 申请日期2008年12月18日 优先权日2008年12月18日
发明者张绍春, 李仕胜, 李红英, 栗国忱, 汪国斌, 白绍学, 罗永钦 申请人:中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院