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简谈物探仪器自检方法选择
发布时间:2016-06-29 13:28  访问量:次  作者:admin
1  前言
  中华人民共和国计量法规定,一切为社会提供公证数据的产品质量检验机构(单位),必须经省级以上人民政府计量行政部门对其计量检定、测试的能力和可靠性考核合格。这就要求从事产品质量检验的机构(单位)必须进行计量认证,并取得计量认证合格证后,方能开展产品质量的检验工作。而计量认证的主要内容是:①计量检定、测试仪器设备的性能;②计量器具的工作环境;③考核检测人员的素质;④保证量值统一、准确的措施及检测数据公正可靠的管理制度。由此可见,由于在产品质量检测中所使用的计量器具品种繁多,只有对这些计量器具进行检定、校验或检验且合格后,才能保证所用计量器具的量值准确可靠、性能完好,从而保证了检验结果的正确,即可实现全国范围内的检验结果具有统一可比性。这说明产品质量检测是一项以数据说话,数据面前人人平等的公证性工作,培养和造就高素质上水平的检测队伍,选择切实可行的检测手段,使用先进可靠的检测设备,制订完善的质量保证体系,是保证检测工作质量的重要方面。而仪器设备满足检测技术要求、检测数据准确可靠,又是全部检测工作质量的基础保证。对于计量器具的检定可分为强制检定和自行定期检定,而物探仪器多属于专用计量器具一类,所以一般以自检为主,为此就要首先选择并制订“物探仪器自检方法及操作规程”以满足物探仪器定期自检的要求。本文就是基于此点,与计量检定同行共同探讨仪器自检方法的选择问题,鉴于水平所限,不妥之处敬请指正。
2  自检方法
  物探仪器设备的计量检定一般无现成校验规程可循,此时应按照计量认证考核合格的自编校验方法或者应用对比的方法进行校准。而自编的校验方法是对计量器具受检项目进行检验时,所规定的具体操作方法和步骤,它应具备明确、科学、具体、简便、实用、可操作的一般原则,且所用公式及其使用常数和系数都必须有可靠的依据或来源。
2.1  弹性波类仪器自检方法
该类仪器可选用空气纵波速度标准值与实测空气纵波速度值对比的方法进行自行定期检验。具体操作如下:
⑴ 将拾震器及波源发生器按一定的间距一字排开并置于空气中,通过观测仪器记录空气中拾震器所接收的由波源发生器产生的震动波。
⑵ 以拾震器到波源发生器之间的一系列间距为横坐标,空气中纵波传播旅行时为纵坐标绘制“时——距”曲线,并按最小二乘法求出实测空气中的纵波传播速度(Vc)。
⑶ 计算空气纵波速度标准值Vo,见(1)式。
 
式中TO为校验时大气温度(℃)
⑷ 按(2)式计算空气纵波速度标准值Vo和空气纵波速度测量值Vc之间的相对误差δ。
 
⑸ 判定标准:δ≤±0.5%,即认为合格,反之则认为不合格。
此类仪器还可以用标准钢棒、纯水的纵波速度作为对比标准进行自检,但这些方法均较空气纵波速度的自检方法相对烦琐或困难。
2.2  直流电法类仪器自检方法
该类仪器自行定期检验可按《水利水电工程物探规程》中有关规定,首先对该仪器在同一测点、同一电位差两次观测数据的相对误差进行检验,同时满足①1~3mV测程:相对误差小于3%;②大于4mV测程:相对误差小于1.5%,即为合格,此后再按下列方法进行自检。具体如下:
⑴ 按表1准备纯水并兑制其中一种盐类溶液(不同矿化度)。

表1                   常见盐类溶液的电阻率表
矿化度(g/l) 水溶液的电阻率(Ω·m)
NaCl KCl MgCl CaCl
纯水 25×104 25×104 25×104 25×104
0.010 511 578 438 483
0.100 55.2 58.7 45.6 50.3
1.000 5.83 6.14 5.06 5.56
10.00 0.657 0.678 0.614 0.660
100.0 0.0809 0.0776 0.0936 0.0930
⑵ 实测纯水和已兑制不同矿化度水溶液(如NaCl溶液)电阻率值。实际应用表1时,由于矿化度较高时(如矿化度≥10g/l),水溶液的电阻率较小,难以测试,且误差较大。所以一般取水溶液的矿化度范围为0~1.0g/l即可满足自检要求。
⑶ 计算水溶液单一矿化度时表1中标准电阻率与实测电阻率之间的相对误差,见(3)式。
 
式中:ρo为标准值;ρc为实测值。
⑷ 按(4)式计算n个矿化度水溶液的观测均方误差M。
 
⑸ 判定标准:M≤±3.5%,即认为合格,反之则认为不合格。
此类仪器设备还可以用标准电阻等作为对比标准进行校验,但标准电阻也要进行定期强制检验,故一般不予采用。需要说明的是此类仪器的自行校验还是比较烦琐的,实测时也较困难,不知同行有无简便明了的自校方法,可以探讨和共享。我注意到有的公司采用一台仪器在同一测点的二次测量结果进行对比校验是不科学的,因为如果该台仪器存在系统误差时,一般不易通过自检查出该仪器存在的问题,应引起注意。
2.2  地质雷达仪器自检方法
该类仪器可选用空气电磁波速度标准值与实测空气电磁波速度值对比自行定期检验的方法来实施。具体如下:
⑴ 选择一处空旷的地方,其周围一定范围内应无金属导线、块体等良导体类物质,在适当位置竖立放置一定面积的金属板(如铁板、钢板等)。
⑵ 在金属板面中垂线方向的一定距离处设置地质雷达发射天线和接收天线。
⑶ 观测并记录电磁波通过空气遇金属板后反射的雷达波形图。
⑷ 由原始记录的雷达波形图,读取金属板反射的双程历时t,进而计算空气电磁波传播速度Cc,见(5)式。
式中d为天线至金属板之间的距离。
⑸ 根据空气电磁波速度标准值(Co=0.3m/ns),按(6)式计算空气电磁波速度标准值Co和空气电磁波速度测量值Cc之间的相对误差值β。
 
⑹ 判定标准:β≤±0.5%,即认为合格,反之则认为不合格。
此类仪器还可以用标准延时光纤等时基延迟作为对比标准进行自检,但其延时光纤的标准传输数据及其长度应经过严格的定期强检,才能使用,采用时应予注意。

3  结束语
  以上简要介绍了水工物探常用仪器设备的校验方法,其它物探技术方法所用仪器设备应根据实际情况选择合理的自校方法进行自检。同时在实际应用中应考虑自校方法的可行性、简便性、科学性,易于接受也易于实施,有利于仪器设备的计量检定,保证测试数据的公正性和准确性。同时,充分认识“以质量为中心,以标准、计量为基础”的内在关系和涵义。质量是目的,计量是基础,是保证和提高检测质量的重要手段。随着我国加入世界贸易组织,勘察设计市场的逐步开放,市场经济的进一步发展和完善,社会质量意识的日益提高,市场经济对质量的要求和规范化程度也越来越高,质检机构面临着新的发展机遇和更大的挑战,只有在实践中不断总结经验,不断改进管理办法,才能促进和保障质检机构健康良性发展。

4  参考文献
  ⑴ 西安地质学院等编. 水文地质物探方法[M]. 北京:地质出版社,1981,6~12.
  ⑵ 吕列民. 检测仪器设备的质量管理与保证[J]. 水利水电技术,2001,10,40~41.
  ⑶ 中华人民共和国行业标准. 水利水电工程物探规程DL5010-92[S]. 北京:水利电力出版社,1993.
  ⑷ 中华人民共和国行业标准. 港口工程混凝土非破损检测技术规程JTJ/T272-99[S]. 北京:人民交通出版社,2000.
  
5  第一作者简介:刘康和  男  (1962.03—),高级工程师,物探专总,发表论文50余篇,从事水利水电工程物探研究与开发及技术管理等工作。
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