[发明专利]一种倾角传感器测量桥梁挠度的误差分析方法

权利要求书

1.一种倾角传感器测量桥梁挠度的误差分析方法，其特征在于，所述的误差分析方法包括如下步骤：

计算需分析桥梁的理论挠度；

拟合挠度曲线函数F(x)；

计算得到桥梁的转角函数f(x)＝F′(x)；

根据挠度曲线函数F(x)函数项最高次数选择倾角传感器布置数量n；

根据不同的分段数即倾角传感器布置数量n与转角函数f(x)，定义每个倾角传感器放置位置处的倾角真实值为θ_i，定义θ_mi为倾角测量值，再加入考虑倾角传感器测角值的正态分布影响，得出每个测点处的理论分布利用蒙特卡罗法对挠度计算值y进行模拟计算：y＝∑L_itanθ_mi，并得到模拟计算结果y的分布，其中L_i为第i分段长度；

对倾角传感器布置数量n、倾角传感器精度δ_D两个变量，先分别确定其可选值a个倾角传感器布置数量n₁～n_a、b个倾角传感器精度δ_D1～δ_Db，然后将两个变量的可选值进行两两组合则总共有a×b种组合方式，每一种组合方式代表一种倾角传感器的布置方法，对这些组合方式分别模拟计算y值结果的分布，并列出每一种分布的p％置信度绝对误差区间、相对误差p％置信度区间，其中p％取值范围为95％；

根据不同品牌型号的倾角传感器的误差，确定其测量角度的误差，在短期测量中及横向倾角变化较小的测量中，不考虑温度影响与横轴误差的影响，而倾角传感器厂家给出的各个因素δ₁～δ_n假设服从正态分布，其分布的标准差就是倾角传感器精度δ_D，即为倾角传感器厂家给出的各个因素对应的影响系数，那么

假设θ_i为倾角真实值，θ_mi为倾角测量值，θ_mi也是属于正态分布的随机变量，其分布的期望值为倾角真实值θ_i，倾角传感器精度δ_D的平方为各个因素的标准差平方之和，即θ_mi的概率密度函数为

根据每种组合情况下的结果，在满足工程精度的情况下，其中工程精度即相对误差≤±(1-p％)，选择倾角传感器布置数量n最小，倾角传感器精度δ_D最大的布置方案，并且其模拟计算值y的p％置信度绝对误差区间、相对误差p％置信度区间就是该方法下的误差水平。

2.根据权利要求1所述的一种倾角传感器测量桥梁挠度的误差分析方法，其特征在于，所述的计算需分析桥梁的理论挠度的过程如下：

使用有限元计算软件对桥梁挠度进行计算，其中，所述的有限元计算软件是Midascivil或ANSYS，对桥梁各个单元的挠度进行计算，得到散点的挠度值，并将各挠度计算结果进行储存。

3.根据权利要求2所述的一种倾角传感器测量桥梁挠度的误差分析方法，其特征在于，所述的拟合挠度曲线函数F(x)的过程如下：

将各个单元的挠度计算结果导入Matlab的Curving Fitting工具箱中存储，然后对散点挠度值进行曲线拟合，得到拟合曲线函数F(x)。