不确定度在DEM6轻便风向风速仪测量中的应用

　　与传统的以误差理论表示测量结果相比较,引入测量不确定度[1]应该是测量技术认识进步的标志。不确定度是一个合理表征被测量离散程度的量,用它可以对测量的结果做出综合的评定[2-4]。它表示的是因测量误差的存在而对被测量不能肯定的程度。对实验具体数据而言,不确定度测量值(近似值)附近的一个范围,测量值与真值之差可能落于其中,不确定度小,测量结果可信赖程度高;不确定度大,测量结果可信赖程度低。用不确定度评定实验结果的误差,其中包含了各种不同的误差来源对结果的影响,而它们又反映了这些误差所服从的分布规律,能更准确地表达测量结果的可靠程度。所以,引进不确定度,能对测量数据做出比较合理的评定,为此,本文也作了一定的分析研究。

　　1　研究方向

　　不确定度现已在物理、化学、医学、科技等各种类型的实验、计量、测量等方面应用。本文我们主要研究不确定度在DEM6轻便风向风速仪测量中的应用研究,针对其校准过程中如何引用不确定度、如何评定进行进一步的分析研究。

　　我国气象部门计量校准实验室对温度、湿度、气压、风速等四大要素的不确定度评定大

　　部份采用示值误差的测量不确定度评定。由于测量这四大要素的仪器是多种多样,在评定时,采用各种不同的仪器作为代表的样本,因此,在测量过程中,应用了合并样本标准差作为A类多次重复性测量的标准不确定度,这样就不需要在每次的测量中进行重复性不确定度的评定。

　　2　不确定度在DEM6风向风速仪测量中的具体应用

　　我们的研究主要针对DEM6风向风速仪在校准过程中示值修正值的不确定度。首先了解一下标准风速是如何获得的。标准风速测量是通过间接测量流体压力———补偿式微差压计水柱高度,进而换算成标准风速。如对风速测量不确定度评定时,标准器相当风速的数值是直接采用公式伯努利方程,即:ΔP=PZ-PJ,ΔP为空气流动的动压力;PZ为总压力;PJ为静压力。

　　风速与流体动压力存在的关系:

　　式中:ρ为空气密度,kg/m3;V为风速,m/s。

　　从而可以导出计算风速公式:

　　根据以上理论,在测量中,标准器相当风速是通过皮托静压管和二等补偿式微差压计测量,依据规程用水柱高度计算相当风速vi=4H来实现的。由上述推导公式所得出的相当风速值作为标准风速值。

　　2·1　建立风速表示值修正值不确定度评定的数学模型

　　首先依照JJF 1059-1999《测量不确定度评定与表示》规范及JJG 431-1986《DEM6型轻便三杯风向风速表检定规程》的测量方法建立数学模型: