本发明专利技术是一种基于水工模型试验的测量不确定度评定方法。其特征在于：水工试验流量检测不确定度评定通过以下步骤进行：１）建立流量数学模型；２）对模型按泰劳级数展开后得不确定度传播率式；３）求出各分量的标准不确定度；４）求得各分量的灵敏系数的表达式；５）求出合成标准不确定度及扩展不确定度；６）对比影响流量检测的各分量的大小，找出减少影响该流量的因素加以解决。本发明专利技术创造了水工模型测量中流量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。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水利水电工程
，具体说是基于水工模型试验流量测量的不确定度 评定方法。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。本专利技术的目的是将测量不确定度评定应用到水工模型试验流量检测中，评价其最佳估 值范围，分析影响检测结果的影响因素。 本专利技术的技术方案为在水工模型试验过程中，对于流量的测量是一个必不可少的环节。常规测量流量的方式是利用量水堰进行测量，矩形量水堰计算公式采用Rehbock公式(见式(l))。g = (1.782+ 0.24—,〗5^ (1)式(1)中H为堰上水头，H。为修正后水头(=H+0.0011)， P为堰高，B为堰宽，Q为流量。 水工模型试验流量检测不确定度评定步骤如下1) 建立流量数学模型为^ = /^，P，H);2) 对模型按泰劳级数展开后得不确定度传播率(见式(2));-
技术介绍
技术实现思路
3) 求出各分量的标准不确定度(即w(S),w(户)，"(i/))，求分量标准不确定度时，根据需 要及水工模型试验规程要求，选择进行A类评定或则B类评定。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) 求得各分量的灵敏系数的表达式(见式(3) — (5));i = (1,782+^!^x"+o扁i)15朋 P (3)3/ _ 0.24做(// + 0扁1)153尸— _尸2 (4)| = 2.6735(// +0.0011)15 +^^ (5)5)求出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(6)计算，扩展不 确定度按公式(7)计算；"(0 = J(芸"(邵+ (县"(P))+ (6) V朋 5尸 附C/ = 2w(0 (7)6)对比影响流量检测的各分量的大小，找出减少影响该流量的因素加以解决； 从流量不确定度的评定过程可以看出，评定的主要计算来自灵敏系数和各分量标准不确定度的测量。由公式(S)可知(公式(8)为求偏差的通用数学公式)，当"(x)足够小时，即 w(x)SAx，则公式(S)成立，由此可以推导出公式(10)—股，则可直接求出公式(6)方程右边的各分量。因此，以下方法避免了直接求灵敏系数这一步骤，使得计算量大为减少。用这种 方法对同一量水堰流量检测进行不确定度评定后发现，误差在O. 1%以内。5/:/(X + "W)-/(X) (9)朋 (10)<formula>formula see original document page 6</formula> (11) 附本专利技术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量检测的不确定度评 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。 具体实施例方式以某工程水工模型量水堰为例，对流量测量进行不确定评定(见表l)。该量水堰平均 堰高1.041m，平均堰宽1.001m，堰上平均水头为13. 94cm,模型的比尺义=70。在评定过 程中，堰宽、堰高引起的标准不确定度考虑了钢直尺误差及操作者读数误差，由此求得堰 宽引起的标准不确定度"(S)^0.15mm，堰高引起的标准不确定度i/(f)二1.79mm:堰上水头引起的标准不确定度考虑了操作者读数误差、水准仪仪器误差、水准仪测读误差、立尺 误差、测针误差，由此求得堰卜.水头引起的标准不确定度M(/O-0.23mm。以下是具体的计算步骤1)堰宽B引起的标准不确定度"OS)-堰宽B引起不确定度由测读不确定度，钢直尺误差引起的不确定度由二部分组成。a) 因钢直尺测读误差引起的不确定度w,(巧钢直尺最小刻度lmn，眼睛可以分辩至0.5mm以内。按均匀分布考虑，取^ = ^ 工w,(5)= ^ =0. 144mmb) 因操作者读数引起的不确定度"2(5)用钢葺尺对堰宽测量4次，得到4个测量值Bl=1000. l誦，B2=1000. Omm， B3=1000. 2誦， B4=1000.lmm。平均值 <formula>formula see original document page 6</formula>残差U,=5,—5残差的平方和1>'2=0.02附附单次测量的标准偏差(贝塞尔公式):s(B) = ^_ = 0.08165附m标准不确定度分量U2(B): W2(5)二S (5) = 0.08165mw以平均值作为测量结果，平均值的标准偏差<》)== 0.0408ww — —A "2(5)=《08) = 0.0408附附C)合成标准不确定度W(B)为= V"i2(s) + "22(5) = V0.04082 +0.1442 = 0.1496臓2)堰高P不确定度"(尸)堰高P不确定度由测读不确定度，钢直尺误差引起的不确定度二部分组成。 a)因钢直尺测读误差引起的不确定度",(。钢直尺最小刻度l画，眼睛可以分辩至0.5鹏以内。按均匀分布考虑，取^ = ^了w,CP户^ =0. 144隱b)因操作者读数引起的不确定度1/2(尸)用钢直尺对堰宽测量4次，得到4个测量值Pl=1046. 0腦，P2=1039. Omm， P3=1038. Oram, P4=1041. 0,。P = ^~ = 1041.0附附 平均值 "残差"一尸残差的平方和1>'2=38'0画 单次测量的标准偏差(贝塞尔公式)^_ =3.559附附 V w-l标准不确定度分量"2(户) w2CP) = >S CP) = 3.559ww以平均值作为测量结果，平均值的标准偏差^》)=^^ = 1.779附附 一 一A "2(尸)= <尸)=1.779附附C)合成标准不确定度"(P)为w(户)=V"!V) + "2V) = Vl.7792 +0.1442 = 1 J85附附3)堰上水头H不确定度w (//)堰上水头H不确定度由测针测读不确定度，测针误差、水准仪误差、立尺误差及水准 仪测读误差引起的不确定度二部分组成。 a)因操作者读数引起的不确定度用测针测读的4个读数为Hl=208. 0mm， H2=208. 2咖，H3=207. 8画，H4=208. 0腿。平均值 " 残差残差的平方和2>'2=0.08附附 单本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于水工模型试验的测量不确定度评定方法，其特征在于：水工试验流量检测不确定度评定步骤如下： １）建立流量数学模型为Ｑ＝ｆ（Ｂ，Ｐ，Ｈ）； ２）对模型按泰劳级数展开后得不确定度传播率式（２））： ｕ↑［２］（Ｑ）＝（＊ｆ ／＊Ｂｕ（Ｂ））↑［２］＋（＊ｆ／＊Ｐｕ（Ｐ））↑［２］＋（＊ｆ／＊Ｈｕ（Ｈ））↑［２］ （２） ３）求出各分量的标准不确定度，即ｕ（Ｂ），ｕ（Ｐ），ｕ（Ｈ），求分量标准不确定度时，根据需要及水工模型试验规程要求，选择进行Ａ类评定或 则Ｂ类评定； ４）求得各分量的灵敏系数的表达式（３）－（５）： ＊ｆ／＊Ｂ＝（１．７８２＋０．２４Ｈ／Ｐ）（Ｈ＋０．００１１）↑［１．５］ （３） ＊ｆ／＊Ｐ＝０．２４ＢＨ（Ｈ＋０．００１１）↑［１．５］／－Ｐ↑［２］ （４） ＊ｆ／＊Ｈ＝２．６７３Ｂ（Ｈ＋０．００１１）↑［１．５］＋０．２４Ｂ／Ｐ［（Ｈ＋０．００１１）↑［１．５］＋１．５Ｈ（Ｈ＋０．００１１）↑［０．５］］ （５） ５）求出合成标准不确定度及扩展不确定度； ６）对比 影响流量检测的各分量的大小，找出减少影响该流量的因素加以解决；。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：罗永钦，张绍春，李仕胜，李红英，栗国忱，白绍学，
申请(专利权)人：中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院，
类型：发明
国别省市：53[中国|云南]
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