水利工程質量檢測中測量不確定度的影響研究

南京市水利建筑工程檢測中心有限公司，江蘇 南京 210036

1 測量不確定度及其影響

1.1 測量不確定度的含義

根據相關規范的要求，測量結果通常用兩部分表示，一是測量不確定度，二是測得的單個量值。不確定度的引入主要是為了對測量值分散特征進行準確反映，它能夠體現量值進入半寬度范圍的概率。與誤差相比，其可以被視為數軸上的某個區間，而誤差則是數軸上的一個點。因此，不確定度的應用具有較高的適用性、傳遞性以及統一性，而且可以有效提高測量工作的嚴謹性。在水利工程中，針對質量檢測工作做好不確定度使用程序的建設，這樣不僅能夠提高工程測量體系的完善性，還能使檢測行業獲得更高的技術水平。

1.2 測量不確定度的影響

在對水利工程進行質量檢測的過程中，無論是測量的條件，還是測量的環境，都相對較差，因此在測量期間往往會被外部因素所影響，導致測量出來的實際數據可能會與真實數據存在一定的差異。如果在質量檢測過程中，僅根據相關標準及實際測量結果對工程測量數據合格與否進行判斷，會對工程質量檢測工作的科學性造成巨大的影響。因此，需要相關單位在考慮實際測量結果的同時，兼顧測量不確定度。因為該項數值的大小直接關系到測量結果的質量，并且測量不確定度還能用于實際測量結果的判斷，從某種程度上來講，測量不確定度及實際測量數據都是影響工程測量結果的擴展不確定度，對測量不確定度及實際測量結果間關聯度的數據進行應用，能夠在一定程度上反映實際測量數據的質量控制作用。

2 測量不確定度在水利工程質量檢測中的具體應用

2.1 在設備校準評定方面的應用

對于測量設備而言，其校準及檢定都需要落實結果認定工作，其中，校準證書會明確被校設備的測量不確定度以及誤差，而檢定證書則會給出相應的評定結論。對于經過校準的設備，其是否能夠滿足相關工作的需要，還需要檢驗檢測機構結合校準證書中給出的不確定度進行科學的判斷。第一，在測量設備中丨MPE丨代表允許范圍內的最大誤差參數，其主要是以生產廠家標記的技術參數、設備最小分度值以及測量標準要求作為來源的，在進行標準結果評定時，需要借助校準示值誤差丨?丨與最大允許誤差進行對比來實現。第二，具體的評定條件有兩個。一是對應示值誤差的測量不確定度U，如果和被評定設備允許范圍內的最大誤差值比小于等于1/3，換言之，就是在，丨?丨≤丨MPE丨時，代表合格；反之，若丨?丨＞丨MPE丨，則代表不合格。二是對應示值誤差的測量不確定度U和被評定設備允許范圍內的最大誤差值比在1/3以上，也就是，那么，如果丨?丨≤丨MPE丨-U，即可視為合格；反之，若丨?丨＞丨MPE丨-U，則視為不合格[1]。

2.2 在設備內部校準評定方面的應用

在水利工程中，質量檢測涉及大量的甲級資質參數，且與之相關的檢測設備數量和類型都相對較多，因此經常會有部分設備不能進行送校或者是送檢，對于這些設備，需要進行內部校準，以此來達到量值溯源的目的。作為校準工作重要組成部分的內部校準，其主要是以實驗室為基礎來實現的。具體是由實驗室工作人員根據參考標準以及相關技術文件落實校準操作，該項工作的目的是對測量設備的精準度進行判斷，因此在落實該項工作的過程中，需要實驗室出具設備的不確定度及示值誤差。

對于測量設備方面的不確定度評定而言，其需要根據相關規范的具體要求加以落實，而在內部校準過程中，對于不確定度的評定需要對以下兩種方法進行應用。第一，在測量條件能夠滿足相關規定的情況下，利用統計分析法就測量值實施A類不確定度評定。第二，結合相關經驗或者是信息數據，對測量值實施B類不確定度評定。

2.3 在檢測結果評定方面的應用

對于水利工程中的質量檢測工作而言，目前，相關部門還沒有針對測量不確定度給出具體的要求，但對于檢測機構而言，能否應用合理的方法對測量結果中的不確定度進行評定是判定其資質能力的重要依據，因此為了更好地適應激烈的市場競爭，還需要檢測機構結合實際情況對相關評定方法進行說明。對于評定測量不確定度的程序具體如下所述。

首先，要對數據測量的主要目的加以明確，要清楚自身通過測量工作想要獲得怎樣的結果，并在此基礎上結合實際測量條件和環境建立計算模型，同時要分析測量參數以及最終測量結果間的關聯性，借助相關測量設備將測量準備工作做好，且在測量期間要將相關因素的影響有效降低。其次，要結合測量數據結果計算各測量數據對應的測量不確定度，最終獲得測量數據整體的不確定度。再次，結合上述環節獲得的測量數據和相應的測量不確定度，完成測量數據的分組工作，并分析數據間的關聯性，若存在關聯，還需要使用相應的數據信息及計算方法分析各組數據間的誤差以及測量不確定度，并使用之前的測量參數，獲得相應的測量結果，同時為各組賦予相應的權重，之后才能對測量不確定度進行綜合計算，進而獲得整體的測量不確定度。從次，要分析影響測量數據的相關因素，明確各因素間的聯系，并確定其可信度，這個過程需要詳細記錄，同時要與相關人員討論，對于存在問題的地方需要及時進行處理，使測量數據評估能夠更加準確。最后，可以結合之前的記錄調整實驗設備，做好固定誤差的校正工作，將測量不確定度有效降低，進而達到提高測量數據質量的目的。

針對上述操作程序，文章結合水利工程中較為常見的無紡土工布進行了具體說明。

（1）對于無紡土工布，可以通過數學模型的設置對其拉伸強度進行測試。具體模型為

式中：y為拉伸強度；F為無紡土工布的最大拉力；B為測試樣本的寬度。

（2）完成測量設備選擇以后，首先要在樣品上實施裁剪工作，按照長200mm、寬50mm的要求，從樣品上裁剪出5個試樣。然后對拉力機參數進行設置，將其拉伸速度設置為20mm/min，并按照100mm的間距設置夾具的初始間距。完成參數設置以后，即可開啟實驗機，并對拉力以及拉伸量曲線進行詳細的記錄，直到試樣被破壞以后將設備停止。并更換試樣進行重復實驗，進而計算出平均拉伸強度[2-3]。

（3）具體實驗數據如表1所示。

表1 無紡土工布實驗測量參數

（4）結合數學模型建立靈敏系數公式以及方差u(y)，靈敏系數計算公式如下：

方差計算公式如下：

（5）評定標準不確定度。由于拉力值測量次數只有5次，相對較少，文章使用極差法對測量不確定度進行表示，具體計算公式如下：

（6）測量試樣寬度造成的標準不確定度。具體計算公式如下：

（7）不確定度計算的合成。具體計算公式如下：

（8）擴展不確定度。需要取k=2，進而得到U=2×0.50=1.00(N/mm)。

（9）測量不確定度方面的報告及表示。具體可以將無紡土工布具備的拉伸強度表示為。

3 結束語

綜上所述，測量不確定度會對水利工程質量檢測精度造成直接的影響，因此相關單位必須對該項工作保持高度的重視，并結合工程實際及具體要求，對該項工作進行有效的落實，以此提高相關檢測工作的質量。