劉廣 馮天宇

【摘要】 本文介紹了平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)示值誤差檢定時(shí)的不確定度分析和評(píng)定方法。從實(shí)際工作情況出發(fā)，充分考慮了各項(xiàng)不確定度分量，給出了具體計(jì)算公式和典型數(shù)值，希望對(duì)從事平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)檢定工作的人員評(píng)定不確定度盡綿薄之力。

【關(guān)鍵詞】 平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái);制動(dòng)力;輪重;示值誤差;不確定度

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2019.02.009

Abstract： It is introduced in this thesis how to analyse and assess the uncertainty when using instruments to measure platform brake testers，it practically takes sufficient consideration about the various uncertain components，and provides specific calculation formulas and typical numerical values，which will contribute a lot to assessing the uncertainty in the verification of the platform brake testers.

Key words： platform brake testers;braking force;wheel weighting;indication errror;uncertainty

新版JJG 1020-2017《平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)》國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程已于2018年05月20日實(shí)施，規(guī)程中將平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)的制動(dòng)力、輪重兩項(xiàng)計(jì)量性能均作了詳細(xì)的規(guī)定，使用一個(gè)技術(shù)規(guī)范即可完整評(píng)價(jià)平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)的計(jì)量性能。

1 概述

1.1 檢定技術(shù)依據(jù)

JJG 1020-2017《平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)》

1.2 檢定環(huán)境條件

（1）檢定溫度：-5～40 ℃;

（2）檢定濕度：不大于85%RH;

（3）檢定電壓：額定電壓（220±22） V，頻率（50±1） Hz;

（4）檢定應(yīng)在周?chē)奈廴?、振?dòng)、電磁干擾對(duì)檢定結(jié)果無(wú)影響的環(huán)境下進(jìn)行。

1.3 檢定用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)

兩只標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀、若干砝碼（見(jiàn)表1）。

1.4 被檢定對(duì)象

汽車(chē)平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)、摩托車(chē)平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)。

1.5 檢定方法

1.5.1 制動(dòng)力檢定（不加載輪重）

選擇平板制動(dòng)臺(tái)額定或允許的最大輪制動(dòng)力的10%、50%和100%為檢定點(diǎn)，由小到大逐級(jí)加力，分別讀取各檢定點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀示值和平板制動(dòng)臺(tái)制動(dòng)力示值，重復(fù)3次，計(jì)算每一檢定點(diǎn)3次示值的平均值，每次測(cè)試前標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀和平板制動(dòng)臺(tái)儀表應(yīng)清零或復(fù)位。

1.5.2 制動(dòng)力檢定（加載輪重）

選擇平板制動(dòng)臺(tái)額定或允許的最大輪制動(dòng)力的30%、70%為檢定點(diǎn)，先在平板制動(dòng)臺(tái)的中部位置加載（300±30） kg的砝碼，然后按所選檢定點(diǎn)逐級(jí)加力，分別讀取標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀示值和平板制動(dòng)臺(tái)制動(dòng)力示值，重復(fù)3次。

1.5.3 輪重檢定（不加載恒定力）

安裝專用輪重加載裝置，連接標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀，平板制動(dòng)臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀調(diào)零。選擇平板制動(dòng)臺(tái)最大稱量的10%、50%和100%（或常用最大檢定點(diǎn)）為檢定點(diǎn)，按所選檢定點(diǎn)由小到大逐級(jí)加載輪重，分別讀取加載后各檢定點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀示值和平板制動(dòng)臺(tái)輪重示值，重復(fù)3次。每次測(cè)試前標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀和平板制動(dòng)臺(tái)儀表應(yīng)同時(shí)清零或復(fù)位。

1.5.4 輪重檢定（加載恒定力）

安裝專用制動(dòng)力加載裝置，平板制動(dòng)臺(tái)儀表調(diào)零。選擇200 kg、500 kg為檢定點(diǎn)，按所選檢定點(diǎn)給平板制動(dòng)臺(tái)加200 kg和500 kg標(biāo)準(zhǔn)載荷，然后沿制動(dòng)力方向給平板制動(dòng)臺(tái)加恒定力（500±50） daN，讀取平板制動(dòng)臺(tái)輪重示值。

2 平板制動(dòng)臺(tái)制動(dòng)力測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定

2.1 建立數(shù)學(xué)模型，列出不確定度傳播率

制動(dòng)力檢定數(shù)學(xué)模型

2.2 不確定度傳播率

2.3 計(jì)算靈敏系數(shù)

2.2的公式中靈敏系數(shù)為：

3 制動(dòng)力測(cè)量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

3.1 由標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀的示值誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[u（B）]

采用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度方法評(píng)定，通過(guò)查詢標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀檢定證書(shū)可知，0.3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀的示值誤差為±0.3%，按均勻分布，計(jì)算置信因子[k=3]，以檢定3000 daN為例，所以：

3.2 被檢定平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)制動(dòng)力示值重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[u1（C）]

用A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度方法評(píng)定，為正態(tài)方法。以檢定3000 daN為例，重復(fù)測(cè)量3次，用極差法計(jì)算單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差公式為：

其中[Xmax-Xmin=1 daN]，所以其單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差為：

3.3 被檢定平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)制動(dòng)力示值分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[u2（C）]

用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度方法評(píng)定，被檢定平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)制動(dòng)力的分度值為1 daN，其分辨力為1 daN，則不確定度區(qū)間半寬度為0.5 daN，按均勻分布計(jì)算，所以分辨力引入的不確定度為：

由于被檢定平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)制動(dòng)力分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度小于被檢定平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)制動(dòng)力示值重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，為了避免重復(fù)計(jì)算，只取最大影響量[u1（C）]。

4 制動(dòng)力測(cè)量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表（見(jiàn)表2）

5 制動(dòng)力測(cè)量結(jié)果合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

以上各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量是互不相關(guān)的，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

6 制動(dòng)力測(cè)量結(jié)果擴(kuò)展不確定度的確定

因主要分量中[u（B）]和[u（C）]可視為正態(tài)分布，因此P=95%時(shí)，可取包含因子k=2，則：

7 制動(dòng)力測(cè)量結(jié)果的不確定度報(bào)告

根據(jù)JJG 1020-2017《平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)》的規(guī)定，制動(dòng)力檢定過(guò)程中在測(cè)量范圍內(nèi)取大致滿量程10%、50%、100%進(jìn)行檢定，其測(cè)量不確定度見(jiàn)表3。

8 平板制動(dòng)臺(tái)輪重測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定

8.1 建立數(shù)學(xué)模型，列出不確定度傳播率

輪重檢定數(shù)學(xué)模型為：

式中：[σ]——制動(dòng)平板第i檢定點(diǎn)的輪重示值誤差，kg;

[E]——制動(dòng)平板第i檢定點(diǎn)3次輪重示值的平均值，kg;

[D]——制動(dòng)平板第i檢定點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀的示值，kg。

8.2 輪重測(cè)量結(jié)果不確定度傳播率

8.3 輪重測(cè)量結(jié)果計(jì)算靈敏系數(shù)

8.2的公式中靈敏系數(shù)為：

9 輪重測(cè)量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

9.1 由標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀的示值誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[u（D）]

采用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度方法評(píng)定，通過(guò)查詢標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀檢定證書(shū)可知，0.5級(jí)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀的示值誤差為±0.5%，按均勻分布，計(jì)算置信因子[k=3]，以檢定5000 kg為例，所以：

9.2 被檢定平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)輪重示值重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[u1（E）]

用A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度方法評(píng)定，為正態(tài)方法。以檢定5000 kg為例，重復(fù)測(cè)量3次，用極差法計(jì)算單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差公式為：

其中[Xmax-Xmin=1 kg]，所以單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差為：

9.3 被檢定平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)輪重示值分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[u2（E）]

用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度方法評(píng)定，被檢定平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)輪重的分度值為1 kg，其分辨力為1 kg，則不確定度區(qū)間半寬度為0.5 kg，按均勻分布計(jì)算，所以分辨力引入的不確定度為：

由于被檢定平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)輪重分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度小于被檢定平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)輪重示值重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，為了避免重復(fù)計(jì)算，只取最大影響量[u1（E）]。

10 輪重測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表（見(jiàn)表4）

11 輪重測(cè)量結(jié)果合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

以上各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量是互不相關(guān)的，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

12 輪重測(cè)量結(jié)果擴(kuò)展不確定度的確定

因主要分量中[u（D）]和[u（E）]可視為正態(tài)分布，

因此P=95%時(shí)，可取包含因子k=2，則：

13 輪重測(cè)量結(jié)果的不確定度報(bào)告

根據(jù)JJG 1020-2017《平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)》的規(guī)定，輪重檢定過(guò)程中在測(cè)量范圍內(nèi)取大致滿量程10%、50%、100%進(jìn)行檢定，其測(cè)量不確定度詳見(jiàn)表5。

【參考文獻(xiàn)】

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[4] 測(cè)量不確定度評(píng)定與表示：JJF 1059.1-2012[S].