賈繼勇

摘 ?要：本文依據(jù)JJF 1059.1-2012《測(cè)量不確定評(píng)定與表示》，詳細(xì)介紹了不確定度的定義，并運(yùn)用GUM法作為評(píng)定不確定度的基礎(chǔ)步驟;不確定度中A類(lèi)與B類(lèi)的評(píng)定方法，綜合標(biāo)準(zhǔn)不確定度與擴(kuò)展不確定度的評(píng)定;綜合分析了機(jī)動(dòng)車(chē)前照燈檢測(cè)儀檢定中，對(duì)比分析各種左右發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量的各種因素，對(duì)發(fā)光強(qiáng)度的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行不確定度的評(píng)定。

關(guān)鍵詞：前照燈檢測(cè)儀;發(fā)光強(qiáng)度;不確定度評(píng)定

中圖分類(lèi)號(hào)：U463.65 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1005-2550（2020）06-0023-04

Abstract： Based on JJF 1059.1-2012 "Evaluation and Expression of Uncertainty in Measurement"， this article introduces the definition of uncertainty in detail， and uses the GUM method as the basic step to evaluate uncertainty; the evaluation methods of type A and type B in uncertainty， Comprehensive evaluation of standard uncertainty and expanded uncertainty; comprehensive analysis of various factors in the measurement of luminous intensity in the verification of motor vehicle headlamp detectors， and the uncertainty of the measurement results of luminous intensity assessment.

Key Words： Headlamp Detector; Luminous Intensity; Uncertainty Evaluation

引言

不論是大到工農(nóng)生產(chǎn)、國(guó)內(nèi)外貿(mào)易、科技研究，還是小到日常生活中的各個(gè)領(lǐng)域，測(cè)量都是不可缺少的一項(xiàng)工作。按JJF 1001-2011《通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義》[1]中的定義，測(cè)量（measurement）就是通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得并可合理賦予某量一個(gè)或多個(gè)量值的過(guò)程。測(cè)量的目的是想得到被測(cè)量的真值。由于人們存在認(rèn)識(shí)客觀事物的局限性，并且測(cè)量工程中不可避免會(huì)產(chǎn)生誤差，均會(huì)導(dǎo)致被測(cè)量值與實(shí)際值產(chǎn)生偏差。即使后續(xù)對(duì)已知的偏差進(jìn)行補(bǔ)償，由于補(bǔ)償過(guò)程本身所產(chǎn)生的不充分與不確定性問(wèn)題，修正后的結(jié)果依然被視作是測(cè)量的一個(gè)估計(jì)值。基于此，如何運(yùn)用更科學(xué)的方式定量描述測(cè)量結(jié)果，并對(duì)測(cè)量結(jié)果的可信程度進(jìn)行合理評(píng)價(jià)，成為了亟待解決的問(wèn)題?！稖y(cè)量不確定度表示指南》（GUM），即國(guó)際指南，給出的關(guān)于測(cè)量不確定度的定義是：通過(guò)測(cè)量結(jié)果相關(guān)聯(lián)的一個(gè)參數(shù)，以標(biāo)準(zhǔn)合理方式賦予被測(cè)量值的分散性。

前照燈儀用于機(jī)動(dòng)車(chē)前照燈遠(yuǎn)光光束的發(fā)光強(qiáng)度、光軸偏移角、近光光束明暗截止線轉(zhuǎn)角或中點(diǎn)位置的檢測(cè)。前照燈儀按功能可劃分為只能檢測(cè)遠(yuǎn)光和遠(yuǎn)近光均可檢測(cè)兩種類(lèi)型;按操作方法又可分為自動(dòng)檢測(cè)和手動(dòng)檢測(cè)兩種。但無(wú)論是采用哪種類(lèi)型的前照燈儀，其測(cè)量的原理都是一致的，由前照燈儀受光箱上的光電接收器件接收光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，轉(zhuǎn)換的電信號(hào)經(jīng)過(guò)一系列的處理后計(jì)算出前照燈的發(fā)光強(qiáng)度和光軸偏移角。本文是在JJG 745-2016《機(jī)動(dòng)車(chē)前照燈檢測(cè)儀檢定規(guī)程》[2]和JJF 1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》[3]基礎(chǔ)上，結(jié)合自身實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)條件及試驗(yàn)?zāi)芰Γ肎UM評(píng)定方法對(duì)前照燈儀發(fā)光強(qiáng)度示值誤差測(cè)量進(jìn)行結(jié)果的不確定度評(píng)定及驗(yàn)證。

1 ? ?測(cè)量不確定度評(píng)估

1.1 ? 概述

1.1.1 依據(jù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：

JJG745-2016《機(jī)動(dòng)車(chē)前照燈檢測(cè)儀檢定規(guī)程》;

JJF1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》

1.1.2計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)：

標(biāo)準(zhǔn)器及其主要計(jì)量特性：汽車(chē)前照燈檢測(cè)儀校準(zhǔn)器;測(cè)量范圍（0-60）kcd;MPE（±4%）

1.2 ? 測(cè)量程序

按照J(rèn)JG 745-2016《機(jī)動(dòng)車(chē)前照燈檢測(cè)儀檢定規(guī)程》的要求安裝前照燈檢測(cè)儀校準(zhǔn)器（如圖1所示）。將前照燈儀校準(zhǔn)器光軸偏移角至于零，校準(zhǔn)器的發(fā)光強(qiáng)度以8，15，20，30，40，60kcd逐個(gè)遞增變化，并獲取該順序下對(duì)應(yīng)的前照燈儀發(fā)光強(qiáng)度示值。

1.3 ? ?數(shù)學(xué)模型

根據(jù)測(cè)量原理，可推算出各檢定點(diǎn)發(fā)光強(qiáng)度示值誤差的數(shù)學(xué)模型為：

1.4 ? ?標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)估

現(xiàn)選取巡檢時(shí)某公司檢測(cè)線使用的進(jìn)口前照燈測(cè)試儀設(shè)備。依據(jù)規(guī)范對(duì)此大燈發(fā)光強(qiáng)度示值誤差的測(cè)量值展開(kāi)不確定評(píng)定。

1.4.1 A類(lèi)評(píng)定

假設(shè)在測(cè)量某物理量時(shí)，已經(jīng)消除了系統(tǒng)誤差的影響，只存在測(cè)量過(guò)程中的隨機(jī)誤差，則可以判定測(cè)量值也在期望值附近分散，并且對(duì)比單個(gè)測(cè)量值與期望值的擬合度更高。即通過(guò)多次測(cè)量得到的平均值比一次測(cè)量的值誤差更小，并且隨著測(cè)量次數(shù)的增加，平均值會(huì)逐步在期望值附近收斂。因此，一般采用樣本的算術(shù)平均值作為被測(cè)量值的實(shí)際結(jié)果，測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度通常以平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差為替代，即A類(lèi)不確定度。現(xiàn)以15kcd檢定點(diǎn)為例對(duì)被檢前照燈檢測(cè)儀重復(fù)測(cè)量十次，數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

1.4.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的B類(lèi)評(píng)定：

在上述A類(lèi)評(píng)定中，試驗(yàn)的前提是測(cè)量的系統(tǒng)誤差已被消除，但在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，系統(tǒng)誤差是一直存在的。與此同時(shí)，由于認(rèn)知的局限性，A類(lèi)不確定度只能代表測(cè)量不確定度的一部分，實(shí)際測(cè)量還有其他的不確定度影響。因此，除A類(lèi)不確定度以外的，其他通過(guò)測(cè)量值的有關(guān)變化信息或資料進(jìn)行判定的不確定度標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)稱為B類(lèi)不確定度。

1.4.3 被檢前照燈檢測(cè)儀分辨率引入的不確定度：

1.4.9 擴(kuò)展不確定度U的評(píng)定：

被測(cè)量值所涵蓋區(qū)間范圍的半寬度被定義為擴(kuò)展不確定度，一般擴(kuò)展不確定度有U和UP兩種。通常情況下默認(rèn)將報(bào)告擴(kuò)展不確定度U作為測(cè)量結(jié)果，擴(kuò)展不確定度U看作是合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc與包含因子k之間的乘積，當(dāng)測(cè)量所表征的概率分布近似為正態(tài)分布時(shí)，且uc滿足較大的有效自由度區(qū)間，若k=2，則滿足U=2u條件下確認(rèn)的取值區(qū)間所涵蓋的概率近似為 95%。若k=3，則滿足U=3u條件下確認(rèn)的取值區(qū)間所涵蓋的概率近似為99%。通常測(cè)量中，一般直接取k=2，則前照燈儀發(fā)光強(qiáng)度示值誤差測(cè)量的擴(kuò)展不確定度為：

2 ? ? 結(jié)果評(píng)價(jià)

依據(jù)JJG 745-2016機(jī)動(dòng)車(chē)前照燈檢測(cè)儀檢定規(guī)程計(jì)量性能要求，前照燈儀發(fā)光強(qiáng)度的示值最大允許誤差為±15%，此次評(píng)定的示值誤差測(cè)量不確定Urel =4.8%，k=2;小于三分之一最大允許誤差，符合判定要求，判斷結(jié)果有效。

3 ? ?結(jié)論

本文采用變量分析的試驗(yàn)思路，比對(duì)各種影響發(fā)光強(qiáng)度的因素，通過(guò)試驗(yàn)比對(duì)各類(lèi)不確定度，綜合分析得出校準(zhǔn)裝置的不確定度，并對(duì)其不確定度進(jìn)行合理性判定。因此可認(rèn)定測(cè)得的發(fā)光強(qiáng)度值具有較高可信度，也為準(zhǔn)確測(cè)量提供了良好的保證。同時(shí)根據(jù)上述不確定度分析，可以確定標(biāo)定的主要不確定度來(lái)源，為今后開(kāi)展檢測(cè)線前照燈儀的檢定工作具有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

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[2] JJG745-2016《機(jī)動(dòng)車(chē)前照燈檢測(cè)儀檢定規(guī)程》

[3] JJF1059.1-2012 《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》

[4] JJF1094-2002《測(cè)量?jī)x器特性評(píng)定》