邢東華（福建省計量科學(xué)研究院，福建 福州 350003）

動態(tài)汽車衡示值誤差測量結(jié)果的不確定度評定

邢東華
（福建省計量科學(xué)研究院，福建 福州 350003）

文中結(jié)合實際檢定工作，根據(jù)JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》規(guī)范要求，對動態(tài)汽車衡測量結(jié)果的不確定度進行分析評定，建立了不確定度評定的數(shù)學(xué)模型，分析了測量過程中不確定度的來源，量化不確定度分量，求出合成與擴展不確定度，其結(jié)果對動態(tài)汽車衡檢定與校準(zhǔn)工作具有一定的參考價值。[1]

動態(tài)汽車衡；檢定規(guī)程；砝碼；測量不確定度

1 概述

1.1 測量依據(jù)

依據(jù)JJG 907-2006《動態(tài)公路車輛自動衡器》檢定規(guī)程。

1.2 環(huán)境條件

（-10～40）℃，相對濕度不大于85%，檢定期間最大溫差不大于5℃。[2]

1.3 測量標(biāo)準(zhǔn)

動態(tài)汽車衡檢定裝置，M1～M12等級砝碼，（1～1000）kg砝碼質(zhì)量最大允許誤差為±（5mg～100g）。

1.4 被測對象

以單軸最大稱量為30T的動態(tài)汽車衡分度值e為20kg（動態(tài)稱量最大允許誤差：±5%）為例。

1.5 測量過程

靜態(tài)測量過程是采用遞增的方法從零點開始向承載器上加載標(biāo)準(zhǔn)砝碼至最大稱量，完成加載過程中的不同檢定點的檢定、校準(zhǔn)、檢測；然后采用遞減的方法從最大稱量卸載至零點，完成卸載過程不同檢定點的檢定、校準(zhǔn)、檢測。

動態(tài)測量過程是已知質(zhì)量的參考車輛以緩慢均勻的速度通過動態(tài)汽車衡，動態(tài)汽車衡的示值顯示部分顯示該參考車輛的單軸質(zhì)量值和整車總重質(zhì)量值，重復(fù)此過程，共測量10次，其算術(shù)平均值就是該參考車輛質(zhì)量的示值。

2 動態(tài)汽車衡測量不確定度評定

2.1 靜態(tài)試驗的測量不確定度評定

影響動態(tài)汽車衡的靜態(tài)試驗測量不確定度來源主要有：（1）標(biāo)準(zhǔn)器(砝碼)引入的不確定度；（2）動態(tài)汽車衡數(shù)字示值的分辨率引入的不確定度；（3）相同條件下動態(tài)汽車衡靜態(tài)測量的重復(fù)性引入的不確定度。[3]

數(shù)學(xué)模型

E=I+e/2–M-△m

式中：E為示值誤差；I為被測衡器測量值；e為被測動態(tài)汽車衡的分度值；M為砝碼真實值；△m為附加砝碼的質(zhì)量值。

2.1.1 由標(biāo)準(zhǔn)器(砝碼)引入的不確定度分量u(m)采用B類方法進行評定

標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度由標(biāo)準(zhǔn)砝碼的擴展不確定度U和包含因子k（通常k=2）的商得到u(m)=U/k。若檢定證書中未給出標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量的擴展不確定度，以標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量不確定度的極限值代替，即U=∣MPE∣/3。

2.1.1.1 所用標(biāo)準(zhǔn)器是M12等級標(biāo)準(zhǔn)砝碼

根據(jù)JJG 99-2006《砝碼》檢定規(guī)程可知，1000kgM12等級標(biāo)準(zhǔn)砝碼擴展不確定度極限值為U（m）=30g, k=2,那么30000kgM12等級標(biāo)準(zhǔn)砝碼擴展不確定度為U（m）=0.9kg, k=2，則標(biāo)準(zhǔn)砝碼引入的不確定度：u(m1)=0.9÷2=0.45kg。

2.1.1.2 由附加砝碼引入的不確定度分量u(△m) 采用B類方法進行評定

所用標(biāo)準(zhǔn)器是M1等級標(biāo)準(zhǔn)砝碼，根據(jù)JJG 99-2006《砝碼》檢定規(guī)程可知，2kgM1等級標(biāo)準(zhǔn)砝碼擴展不確定度極限值為U（m）=0.03g，k=2,以最多加載15個附加砝碼計算，那么30kgM1等級標(biāo)準(zhǔn)砝碼擴展不確定度為U（m）=0.45g, k=2,則標(biāo)準(zhǔn)砝碼引入的不確定度：u(△m)=0.45÷2=0.22g 。[4]

由附加砝碼引入的不確定度分量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于有標(biāo)準(zhǔn)砝碼引入的不確定度分量可以忽略不計，則：u(m)= u(m1)=0.45kg。

2.1.2 由動態(tài)汽車衡數(shù)字示值的分辨率引入的不確定度u(I) 采用B類方法進行評定

采用“閃變點”法，其數(shù)字示值的分辨力為0.1倍的檢定分度值，以分辨力的區(qū)間半寬度作為最大允許誤差，服從均勻分布，

2.1.3 由重復(fù)性引入的不確定度分量u(r)采用A類方法進行評定

對被測動態(tài)汽車衡在最大稱量處進行10次獨立稱量測試其結(jié)果如表1。

表1 被測動態(tài)汽車衡在最大稱量處進行10次獨立稱量測試的值

通常以平均值的實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差作為測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,即A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度，則:u(r)=

2.2 動態(tài)試驗的測量不確定度評定

影響動態(tài)汽車衡的動態(tài)試驗的測量不確定度來源有：（1）動態(tài)汽車衡的（控制衡器）的最大允許誤差；（2）動態(tài)汽車衡的（控制衡器）的顯示分度值；（3）由被測動態(tài)汽車衡示值分度值；（4）被測動態(tài)汽車衡的測量重復(fù)性。

單軸載荷誤差是指動態(tài)汽車衡稱出的單軸數(shù)次稱量的軸重示值與單軸靜態(tài)稱量的約定真值之差。

數(shù)學(xué)模型：EX=Xi?。

式中：EX——單軸稱量示值誤差；

Xi——數(shù)次稱量的單軸質(zhì)量平均示值；

整車總重量的誤差是動態(tài)汽車衡稱出的整車總重量示值與整車靜態(tài)稱量確定的參考車輛總重量約定真值之差。

數(shù)學(xué)模型：Etmv=TMV ?TMVref。

式中：Etmv——整車稱量示值誤差；

TMV ——為衡器顯示的整車總重量；

TMVref——為整車靜態(tài)稱量確定的參考車輛總重量約定真值。

2.2.1 由動態(tài)汽車衡的（控制衡器）的最大允許誤差引入的不確定度分量(M)用B類方法評定

以參考車重為30T，軸載荷為10T的三軸剛性車輛，準(zhǔn)確度為10級的動態(tài)汽車衡（動態(tài)最大允許誤差為：±5%），控制器為MAX=30T,e=20kg,這樣控制器在30T稱量處靜態(tài)最大允許誤差為：±1.5e，在10T稱量處靜態(tài)最大允許誤差為：±1.0e。車輛總重由動態(tài)汽車衡的（控制衡器）的最大允許誤差引入的測量不確定度分量為：。

車輛軸載荷由動態(tài)汽車衡的（控制衡器）的最大允許誤差引入的測量不確定度分量為：。

2.2.2 由動態(tài)汽車衡的（控制衡器）的顯示分度值引入的不確定度分量?(M)的的評定

因控制衡器的分度值是20kg，無論在10T還是30T稱量處均可采用“閃變點”法，其數(shù)字示值的分辨率為0.1e，則(M)= 0.29δ=0.58kg。

2.2.3 由被測動態(tài)汽車衡示值分度值引入的不確定度分量(I)：d=50kg

其數(shù)字顯示值的分辨率為50kg（無法采用“閃變點”法），則車輛總重和車輛軸載荷由被測動態(tài)汽車衡示值分度值引入的不確定度分量均為：(I)=0.29δ=14.5kg。

2.2.4 由被測動態(tài)汽車衡的測量重復(fù)性引入的不確定度分量(I)：采用A類方法進行評定

對被測動態(tài)汽車衡用檢衡車進行10次獨立稱量測試其結(jié)果如表2。

表2 被測動態(tài)汽車衡用檢衡車進行10次獨立稱量測試其的結(jié)果

由貝塞爾公式計算出單次測量的實驗標(biāo)準(zhǔn)差：sr(I)=48.3kg。

通常以平均值的實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差作為測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,即A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度，則整車稱量10次平均值得不確定度:。

單軸在被測動態(tài)汽車衡上進行10次獨立稱量測試其結(jié)果如表3。

表3 單軸在被測動態(tài)汽車衡上進行10次獨立稱量測試的結(jié)果

由貝塞爾公式計算出單次測量的實驗標(biāo)準(zhǔn)差：sr(I)=36.9kg。

通常以平均值的實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差作為測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,即A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度，則單軸稱量10次平均值得不確定度:

。

3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

3.1 靈敏度系數(shù)[6]

3.1.1 靜態(tài)稱量

3.1.2 動態(tài)稱量

3.1.2.1 動態(tài)單軸稱量

3.1.2.2 動態(tài)整車稱量

4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計算

4.1 動態(tài)汽車衡靜態(tài)稱量合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度輸入量彼此獨立，互不相關(guān)，所以

4.2 動態(tài)汽車衡動態(tài)稱量合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

4.2.1 單軸稱量合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

輸入量彼此獨立，互不相關(guān)，則：

所以

4.2.2整車稱量合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

輸入量彼此獨立，互不相關(guān)，則：

所以

4.3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

表4 靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

表5 動態(tài)單軸標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

表6 動態(tài)整車標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

5 擴展不確定度U的評定

5.1 動態(tài)汽車衡靜態(tài)稱量示值誤差的擴展不確定度

取k=2

5.2 動態(tài)汽車衡動態(tài)單軸稱量示值誤差的擴展不確定度

取k=2

5.3 動態(tài)汽車衡動態(tài)整車稱量示值誤差的擴展不確定度

取k=2

[1]馬衛(wèi)華.計量測試與技術(shù).2004(2)35-36.

[2]JJG 907-2006《動態(tài)公路車輛自動衡器》檢定規(guī)程[S].

[3]王博宇,吳俊迪,陳希彥. 現(xiàn)代測量與實驗室管理[J].2010(1):32-33.

[4]JJG 99-2006《砝碼》檢定規(guī)程[S].

[5]JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》規(guī)范[S].

[6]裴春雷.動態(tài)電子汽車衡示值誤差不確定度的評定[J].

Dynamic Truck Scale Error Value for Uncertainty Evaluation of Measurement Results

XING Dong-Hua
(Fujian Metrology Institute, Fuzhou 350003, Fujian, China)

Combining with the actual verification work, according to the JJF1059.1-2012 "measurement uncertainty evaluation and said" specification requirements, this paper analyzed and evaluated the uncertainty of measurement results of dynamic truck scale analysis evaluation, established the mathematical model of uncertainty evaluation, the source of uncertainty in measurement process is analyzed, quantitative uncertainty components, calculated the synthesis and the expanded uncertainty, the result has a certain reference value to the dynamic truck scale verification and calibration work.

Dynamic truck scale; Verification procedures; Weight; Uncertainty of measurement

2014-07-09

邢東華，男，福建省計量科學(xué)研究院，測力室，檢定員 ，工程師