作者/陸珉，上海恩坦華汽車門系統(tǒng)有限公司

汽車電動(dòng)門鎖動(dòng)作時(shí)間測量及不確定度評定

作者/陸珉，上海恩坦華汽車門系統(tǒng)有限公司

根據(jù)汽車電動(dòng)門鎖在使用中的重要性，按照QC/T627-2013《汽車電動(dòng)門鎖裝置》用DL850E示波記錄儀對汽車電動(dòng)門鎖動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行測量，并對影響測量不確定度的各種因素進(jìn)行分析，總結(jié)出測量汽車電動(dòng)門鎖動(dòng)作時(shí)間的測量不確定度。

汽車電動(dòng)門鎖；測量；裝置

引言

汽車電動(dòng)門鎖是汽車側(cè)面門或后面門開啟和鎖止的機(jī)構(gòu)，為了在汽車啟動(dòng)及行駛過程中防止汽車門被打開必須對汽車門鎖進(jìn)行上保險(xiǎn)，在汽車到達(dá)目的地時(shí)必須對汽車門鎖進(jìn)行解保險(xiǎn)才能打開車門，汽車電動(dòng)門鎖的上保險(xiǎn)，解保險(xiǎn)時(shí)間是考核汽車電動(dòng)門鎖質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)，直接關(guān)系到人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全，按照QC/T627-2013《汽車電動(dòng)門鎖裝置》JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》對汽車電動(dòng)門鎖的上保險(xiǎn)，解保險(xiǎn)時(shí)間進(jìn)行測量，并對測量結(jié)果進(jìn)行不確定度評定。

1.測量條件

（1）測量環(huán)境：溫度23℃；濕度50%。

（2）測量樣品：同一把汽車電動(dòng)門鎖。

（3）測量設(shè)備：DL850E示波記錄儀一臺，PLC控制箱一臺，高精度直流穩(wěn)壓電源一臺。

（4）測量標(biāo)準(zhǔn)：QC/T627-2013《汽車電動(dòng)門鎖裝置》

2.測量方法

按照QC/T627-2013《汽車電動(dòng)門鎖裝置》的技術(shù)要求對汽車電動(dòng)門鎖上保險(xiǎn)和解保險(xiǎn)動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行測量，測量用汽車電動(dòng)門鎖在未上保險(xiǎn)的狀態(tài)下將汽車電動(dòng)門鎖的鎖舌轉(zhuǎn)至全鎖位置。把PLC控制箱的輸入端接直流穩(wěn)壓電源，PLC控制箱的輸出端接汽車電動(dòng)門鎖相應(yīng)的電機(jī)輸入端，控制汽車電動(dòng)門鎖進(jìn)行上保險(xiǎn)和解保險(xiǎn)工作，同時(shí)用DL850E示波記錄儀進(jìn)行測量，見圖1。

圖1

汽車電動(dòng)門鎖上保險(xiǎn)時(shí)PLC控制箱按要求輸出一個(gè)200ms，12V的正向電壓使汽車電動(dòng)門鎖進(jìn)行上保險(xiǎn)動(dòng)作；當(dāng)汽車電動(dòng)門鎖中電機(jī)通電工作帶動(dòng)齒輪正向運(yùn)動(dòng)到停止位置時(shí)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)入堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，完成上保險(xiǎn)動(dòng)作。在這同時(shí)用DL850E示波記錄儀進(jìn)行測量，記錄電機(jī)工作帶動(dòng)齒輪正向運(yùn)動(dòng)時(shí)間，同樣當(dāng)PLC控制箱按要求輸出一個(gè)200ms，12V的反向電壓使汽車電動(dòng)門鎖進(jìn)行解保險(xiǎn)動(dòng)作；當(dāng)汽車電動(dòng)門鎖中電機(jī)通電工作帶動(dòng)齒輪反向運(yùn)動(dòng)到停止位置時(shí)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)入堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，完成解保險(xiǎn)動(dòng)作。在這同時(shí)用DL850E示波記錄儀進(jìn)行測量，記錄電機(jī)工作帶動(dòng)齒輪反向運(yùn)動(dòng)時(shí)間，見圖2，圖中上半部分為上保險(xiǎn)和解保險(xiǎn)曲線，下半部分為便于計(jì)算對曲線進(jìn)行了放大。

圖2

汽車電動(dòng)門鎖上保險(xiǎn)動(dòng)作時(shí)間（見圖3）為曲線的峰值電流最大值Y1所對應(yīng)的時(shí)間坐標(biāo)X1（2.1475s）至曲線電流最小值Y2所對應(yīng)的時(shí)間坐標(biāo)X2（2.1900s）之間的差值ΔX（42.5ms），本次測量汽車電動(dòng)門鎖上保險(xiǎn)動(dòng)作時(shí)間為42.5ms。

圖3

汽車電動(dòng)門鎖上保險(xiǎn)動(dòng)作時(shí)間（見圖4）為曲線的反向峰值電流最大值Y1所對應(yīng)的時(shí)間坐標(biāo)X1（3.9455s）至曲線反向電流最小值Y2所對應(yīng)的時(shí)間坐標(biāo)X2（3.9950s）之間的差值Δ（49.5ms），本次測量汽車電動(dòng)門鎖解保險(xiǎn)動(dòng)作時(shí)間為49.5ms。

圖4

汽車電動(dòng)門鎖在進(jìn)行上保險(xiǎn)動(dòng)作和解保險(xiǎn)動(dòng)作的過程中用DL850E示波記錄儀對電機(jī)的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行紀(jì)錄，從而測量出汽車電動(dòng)門鎖的相應(yīng)上保險(xiǎn)動(dòng)作和解保險(xiǎn)動(dòng)作時(shí)間（簡稱動(dòng)作時(shí)間），本次只對汽車電動(dòng)門鎖的上保險(xiǎn)時(shí)間進(jìn)行測量不確定度評定，汽車電動(dòng)門鎖的解保險(xiǎn)時(shí)間測量不確定度評定原理相同。

3.測量模型

式中t為汽車電動(dòng)門鎖中電機(jī)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間即上保險(xiǎn)和解保險(xiǎn)動(dòng)作時(shí)間，y為DL850E示波記錄儀記錄的時(shí)間數(shù)據(jù)。本次測量活動(dòng)中高精度直流穩(wěn)壓電源在汽車電動(dòng)門鎖上保險(xiǎn)動(dòng)作時(shí)間和解保險(xiǎn)動(dòng)作時(shí)間測量過程中只起到為汽車電動(dòng)門鎖中電機(jī)兩端提供高精度直流穩(wěn)壓電壓，使電機(jī)正常工作，帶動(dòng)此輪運(yùn)動(dòng)，完成汽車電動(dòng)門鎖的上保險(xiǎn)動(dòng)作和解保險(xiǎn)動(dòng)作，對汽車電動(dòng)門鎖上保險(xiǎn)動(dòng)作時(shí)間和解保險(xiǎn)動(dòng)作時(shí)間影響不大，可以忽略不計(jì)。而PLC控制箱在汽車電動(dòng)門鎖上保險(xiǎn)動(dòng)作時(shí)間和解保險(xiǎn)動(dòng)作時(shí)間測量過程中只起到為汽車電動(dòng)門鎖中電機(jī)兩端提供正負(fù)向轉(zhuǎn)換電壓，使汽車電動(dòng)門鎖中電機(jī)能夠正反向工作，帶動(dòng)此輪正反向運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到汽車電動(dòng)門鎖的上保險(xiǎn)動(dòng)作和解保險(xiǎn)動(dòng)作，對汽車電動(dòng)門鎖上保險(xiǎn)動(dòng)作時(shí)間和解保險(xiǎn)動(dòng)作時(shí)間影響不大，也可以忽略不計(jì)，這樣在汽車電動(dòng)門鎖上保險(xiǎn)動(dòng)作時(shí)間和解保險(xiǎn)動(dòng)作時(shí)間測量過程中只有DL850E示波記錄儀測出的數(shù)據(jù)了，那么我們就認(rèn)為DL850E示波記錄儀測出的時(shí)間數(shù)據(jù)就是汽車電動(dòng)門鎖上保險(xiǎn)動(dòng)作時(shí)間和解保險(xiǎn)動(dòng)作時(shí)間，所以得出上述測量模型。

4.標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

本次測量的不確定度來源于隨機(jī)因素引起的不確定度和測量設(shè)備引起不確定度，因此最終的測量不確定度為這兩項(xiàng)測量不確定度的合成。

■4.1 所有隨機(jī)因素引起的不確定度

即所有隨機(jī)因素引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(r ep)的評定。

本次測量采用1把汽車電動(dòng)門鎖重復(fù)測量10次，測量得到的結(jié)果見表1，而本次測量的隨機(jī)因素主要來源于測量的重復(fù)性，每次數(shù)值都是檢測人員靠手動(dòng)操作DL850E示波記錄儀和眼睛讀取DL850E示波記錄儀屏幕時(shí)間數(shù)據(jù)。

根據(jù)貝塞爾公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差：

式中：

表1 重復(fù)性試驗(yàn)測量結(jié)果

（1）平均值t=43.19

（2）標(biāo)準(zhǔn)偏差Si=0.64

（3）相對標(biāo)準(zhǔn)偏差S=1.47%

（4）相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量urel(r ep)的評定

本次測量評定采用同一把汽車電動(dòng)門鎖測量10次，故測量平均值的不確定度應(yīng)除以

即所有隨機(jī)因素引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：

■4.2 測量設(shè)備引起的不確定度

本次測量主要是用DL850E示波記錄儀對汽車電動(dòng)門鎖上保險(xiǎn)和解保險(xiǎn)動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行測量，算出了DL850E示波記錄儀的不確度也就算出了設(shè)備的不確定度，下面對造成不確定度的DL850E示波記錄儀進(jìn)行分析，找出各個(gè)不確定度分量，然后進(jìn)行合成，得出最終的DL850E示波記錄儀的不確定度。

即DL850E示波記錄儀測量出的動(dòng)作時(shí)間t相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量urel(tm)的評定。

（1）DL850E示波記錄儀示值誤差帶來的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(t1)

根據(jù)DL850E示波記錄儀拿到第三方檢測實(shí)驗(yàn)室做校準(zhǔn)，第三方檢測實(shí)驗(yàn)室出具的校準(zhǔn)報(bào)告中時(shí)間幅度不確定度為0.6%（k=2），則其相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

（2）DL850E示波記錄儀檢測設(shè)備的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(t2)

根據(jù)DL850E示波記錄儀生產(chǎn)廠家出具的DL850E示波記錄儀使用說明書查出該設(shè)備的重復(fù)性為R=0.1%，則其相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

（3）DL850E示波記錄儀測量出的動(dòng)作時(shí)間t的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量urel(tm)

t的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 urel(tm)為DL850E示波記錄儀示值誤差帶來的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(t1)和DL850E示波記錄儀檢測設(shè)備的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(t2)的合成。

即測量設(shè)備（DL850E示波記錄儀）引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：

5.汽車電動(dòng)門鎖動(dòng)作時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(tz)的評定

本次測量汽車電動(dòng)門鎖動(dòng)作時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(tz)為各相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的合成，各相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量見表2。

表2 動(dòng)作時(shí)間的相對不確定度分量總匯

即汽車電動(dòng)門鎖動(dòng)作時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

6.本次測量汽車電動(dòng)門鎖動(dòng)作時(shí)間的相對擴(kuò)展不確定度評定

取置信概率p=95%，包含因子k=2，所以：

7.結(jié)語

從上述汽車電動(dòng)門鎖動(dòng)作時(shí)間測量不確定度的評定，可以得出該方式是滿足JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》和QC/T627-2013《汽車電動(dòng)門鎖裝置》要求，不確定因素表達(dá)全面，保證了測量的質(zhì)量和可信度。

* [1]陳洪俠.電動(dòng)式振動(dòng)臺加速度幅值測量結(jié)果不確定度分析[J]儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量.2017-04-26.

* [2]王武華，潘海飛.數(shù)字存儲(chǔ)示波器直流增益測量不確定度評定[J]計(jì)量與測試技術(shù).2016-12-30.