文 昊

（陜西省計量科學(xué)研究院，陜西 西安 710065）

1 概述

機動車方向盤轉(zhuǎn)向力-轉(zhuǎn)向角檢測儀用來直接測量機動車方向盤的轉(zhuǎn)向力及轉(zhuǎn)動角度，達到判定機動車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作狀況，該狀況直接影響機動車的安全性和操作性。將被校準機動車轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向力轉(zhuǎn)向角檢測儀(以下簡稱轉(zhuǎn)向儀)固定在專用轉(zhuǎn)盤上，在轉(zhuǎn)向儀外緣切線方向通過鋼絲與力傳感器相連接，用游標卡尺測量轉(zhuǎn)向儀的半徑。轉(zhuǎn)向儀力矩測量點為40Nm，角度測量點為50°，測力傳感器示值200N，轉(zhuǎn)向儀半徑0.2m(200mm)。

2 數(shù)學(xué)模型

2.1 轉(zhuǎn)向儀力矩數(shù)學(xué)模型

式中：△—轉(zhuǎn)向儀的力矩示值誤差，單位Nm；

X—轉(zhuǎn)向儀力矩的示值，單位Nm；

F—標準測力儀示值，單位N；

R—轉(zhuǎn)向儀半徑，單位m；

依方差，由不確定度傳播率得：

2.2 轉(zhuǎn)向儀角度數(shù)學(xué)模型

式中：△—轉(zhuǎn)向儀的角度示值誤差，單位°；

Y—轉(zhuǎn)向儀的角度示值，單位°；

θ—標準角度示值，單位°；

依方差，由不確定度傳播率得：

其中：

3 轉(zhuǎn)向儀力矩輸入量的標準不確定度評定

3.1 被校轉(zhuǎn)向儀力矩示值引入的標準不確定度

被校轉(zhuǎn)向儀示值引入的標準不確定度主要來源于轉(zhuǎn)向儀的測量結(jié)果重復(fù)性及其數(shù)顯量化誤差。

3.1.1 被校轉(zhuǎn)向儀力矩測量結(jié)果重復(fù)性引入的標準不確定度

測量結(jié)果重復(fù)性可以通過連續(xù)測量得到的測量列，采用A類方法進行評定。等精度重復(fù)測量10次，測量結(jié)果分別為39.8Nm、39.8 Nm、39.9 Nm、40.1 Nm、40.2 Nm、40.0 Nm、40.1 Nm、40.0 Nm、40.1 Nm、40.0 Nm，平均值40.00 Nm，用貝塞爾公式得單次測量實驗標準差s(X)：

實際測量時，在重復(fù)條件下連續(xù)測量3次，以3次測量的算術(shù)平均值作為測量結(jié)果，則可得標準不確定度為：

3.1.2 由被校轉(zhuǎn)向儀數(shù)顯量化誤差引入的標準不確定度

被校轉(zhuǎn)向儀的示值分辨力0.1Nm，半寬為0.1/2=0.05Nm，均勻分布。則其標準不確定度為：

重復(fù)性和數(shù)顯量化誤差取大者，取重復(fù)性引入的標準不確定度。

3.2 標準測力儀引入的標準不確定度

依據(jù)證書，測力傳感器的最大允許誤差為MPE±0.5%，200N時，其誤差為200*0.5%=1N，均勻分布，則：

3.3 方向盤半徑引入的標準不確定度

3.3.1 游標卡尺引入的標準不確定度

依據(jù)證書，游標卡尺的最大允許誤差為MPE±0.05mm，即0.00005m，均勻分布，則：

3.3.2 方向盤半徑測量引入的標準不確定度

估計用游標卡尺測量方向盤半徑的讀數(shù)誤差為0.5mm，即0.0005m，均勻分布，則

3.3.3 方向盤半徑引入的標準不確定度

4 轉(zhuǎn)向儀角度輸入量的標準不確定度評定

4.1 被校轉(zhuǎn)向儀角度示值引入的標準不確定度

4.1.1 被校轉(zhuǎn)向儀角度測量結(jié)果重復(fù)性引入的標準不確定度

測量結(jié)果重復(fù)性可以通過連續(xù)測量得到的測量列，采用A類方法進行評定。等精度重復(fù)測量10次，測量結(jié)果分別為52.1°、51.1°、51.3°、52.4°、52.5°、52.6°、51°、51.1°、52.3°、52.6°，平均值51.9°，用貝塞爾公式得單次測量實驗標準差s(X)：

實際測量時，在重復(fù)條件下連續(xù)測量3次，以3次測量的算術(shù)平均值作為測量結(jié)果，則可得標準不確定度為：

4.1.2 由被校轉(zhuǎn)向儀數(shù)顯量化誤差引入的標準不確定度

被校轉(zhuǎn)向儀的示值分辨力0.1°，半寬為0.1/2=0.05°，均勻分布。則其標準不確定度為：

4.2 標準裝置示值誤差引入的標準不確定度

依據(jù)證書，校準裝置的最大允許誤差為 MPE±0.5°，均勻分布，則：

5 輸出量的標準不確定度分量一覽表

5.1 轉(zhuǎn)向儀力矩輸出量的標準不確定度分量一覽表

表1

5.2 轉(zhuǎn)向儀角度輸出量的標準不確定度分量一覽表

表2

6 合成標準不確定度

6.1 轉(zhuǎn)向儀力矩合成標準不確定度

6.2 轉(zhuǎn)向儀角度合成標準不確定度

7 擴展不確定度

7.1 轉(zhuǎn)向儀力矩擴展不確定度

取k=2。故擴展不確定度應(yīng)為：

7.2 轉(zhuǎn)向儀角度擴展不確定度

取k=2。故擴展不確定度應(yīng)為：

8 測量不確定度報告

轉(zhuǎn)向儀力矩在40Nm校準時，力矩的測量結(jié)果的不確定度為：

轉(zhuǎn)向儀在1080°校準時，其轉(zhuǎn)角的測量不確定度為：