大坝安全监测二次仪表的不确定度分析【张海攀】.docx

大坝安全监测二次仪表的不确定度分析张海攀（中国水利水电第十工程局有限公司监测中心，四川都江堰 611830）【摘要】不确定度的含义是指由于测量误差的存在，对被测量值的不能肯定的程度。反过来，也表明该结果的可信赖程度。它是测量结果质量的指标。不确定度越小，所述结果与被测量的真值愈接近，质量越高，水平越高，其使用价值越高；不确定度越大，测量结果的质量越低，水平越低，其使用价值也越低。在报告物理量测量的结果时，必须给出相应的不确定度，一方面便于使用它的人评定其可靠性，另一方面也增强了测量结果之间的可比性。【关键字】不确定度；可靠性；质量引言大坝安全监测是人们了解大坝运行状态和安全状况的有效手段和方法。它的目的主要是了解大坝安全状况及其发展态势，是一个包括由获取各种环境、水文、结构、安全信息到经过识别、计算、判断等步骤，最终给出一个大坝安全程度的全过程。此过程包括：通过各种信息的获取、整理和分析，给出大坝安全评价，控制大坝安全运行校核计算参数的准确性和计算方法的实用性反馈施工方法的正确性，改进施工方法和施工控制指标为科学研究提供现场资料，检验各种理论、校正各种模型和参数，协助找出实测规律和辅助成因分析等。大坝安全监测的意义在于：（1）水库大坝监测与安全评价相辅相成，是水库大坝安全评价中不可分割的两部分。大坝安全监测通过对坝体、周岸及相关设施的巡视检查和监测仪器，可以为大坝的安全评价提供基本资料和数据。通过对这些监测资料的可靠性分析，就可以完成坝体与边坡的稳定性分析、渗流稳定性分析、工程运行评价等大坝安全评价工作。（2）有助于认识各种观测量的变化规律和成因机理，确保大坝安全。延长大坝寿命，提高大坝运行综合效益。对大坝安全监测资料及大坝的结构和基础性态进行分析计算和模拟，有助于认清各种观测量的变化规律以及各种变化的物理成因，从而能及时发现隐患并采取相应措施，以确保大坝安全，延长大坝运行时间，提高效益。（3）有助于反馈大坝设计、指导施工和大坝运行，推动坝工理论的发展。由于大坝及其坝基的工作条件比较复杂，相关荷载、计算模型及有关参数的确定总是带有一定的近似性，因而现有的水工设计还难以与工程实际完全吻合。因此利用大坝安全资料进行正、反分析，及时评价大坝和坝基的工作性态，依据设计、施工方案，对在建或拟建大坝提出反馈意见，以达到检验和优化设计、指导施工的目的[1]。安全监测对于已建、在建、拟建大坝的安全施工均起到不可或缺的作用，能够提交一份可靠性高的监测成果是非常重要的，安全监测数据的量值朔源是二次仪表，因此，提高二次仪表的可靠性是保证安全监测成果真实性的源头。二次仪表的可靠性鉴定二次仪表可靠性最重要的数字指标就是不确定度，不确定度表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。1、测量不确定度包括由系统影响引起的分量，如与修正量和测量标准所赋量值有关的分量及定义的不确定度。有时对估计的系统影响未作修正，而是当作不确定度分量处理。2、此参数可以是诸如称为标准测量不确定度的标准偏差（或其特定倍数），或是说明了包含概率的区间半宽度。3、测量不确定度一般由若干分量组成。其中一些分量可根据一系列测量值的统计分布，按测量不确定度的A类评定进行评定，并可用标准差表征。而另一些分量则可根据基于经验或其他信息所获得的概率密度函数，按测量不确定度B类评定进行评定，也是用标准差表征。4、通常，对于一组给定的信息，测量不确定度是相应于所赋予被测量的值的。该值的改变将导致相应的不确定度的改变。3、不确定度分量来源分析利用信号发生器检定振弦仪，因为信号发生器准确度高于振弦仪准确度，固因信号发生器产生的误差可忽略不计，函数模型如下式（1）：（1）式中：:振弦仪所测得的频率值，Hz；：信号发生器输出的标准频率值，Hz；：频率测量误差，Hz；：振弦仪内部计数器所计的脉冲数；：振弦仪内部计数器所用的闸门时间。按照不确定度合成法由数学模型式（1）得测量不确定度传播率：（2）由式（2）可知影响频率测量结果的不确定度来源主要为两项：1、闸门时间引入的不确定度，它反应了仪器晶振的不准和不稳（用测频法，闸门时间来自振弦仪内部晶振。用测周法，闸门时间来自所测信号的M倍周期，它源于信号发生器内部晶振）。2、脉冲数计数引入的不确定度，因闸门与计数脉冲相位关系是随机的，所以引入了±1量化误差，另外因测量电路存在随机抖动被测频率存在不稳定等因素也可造成计数不准，它反应了计数分辨力及随机误差（用测频法，计数脉冲为信号发生器内部晶振产生的信号，用周期法时，计数脉冲来自振弦仪内部晶振，即时基）。由于信号发生器内部晶振准确度高于振弦仪内部晶振一个量级，其引入的误差可忽略，因此振弦仪晶振产生的闸门时间（或时基）的不准和不稳、计数分辨力和随机抖动是测量误差的主要来源，综上所述，振弦仪测频的闸门时间（或时