徐明輝　張紅燭

摘 要：以YT1100型道路性能測(cè)試儀對(duì)標(biāo)致牌DC7169TSAB型乘用車的車速表示值進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行不確定度的簡(jiǎn)化評(píng)估為例，探討車速表示值的檢測(cè)結(jié)果不確定度的評(píng)估。

關(guān)鍵詞：道路性能測(cè)試儀 車速表 測(cè)量不確定度

Evaluation of Measurement Uncertainty for the Automotive Speedometer

Xu Minghui Zhang Hongzhu

Abstract：Taking YT1100 type road performance tester for the speedometer value of Peugeot DC7169TSAB passenger car as an example， this paper discusses the evaluation of the uncertainty of the test result of the speedometer value and the simplified evaluation of the uncertainty of the result.

Key words：road performance tester， speedometer， measurement uncertainty

1 概述

GB 15082-2008《汽車用車速表》中要求對(duì)汽車用車速表進(jìn)行檢測(cè)，本方法依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)和JJF 1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》對(duì)汽車用車速表檢測(cè)過(guò)程中所產(chǎn)生的不確定度進(jìn)行全面的評(píng)估。該方法中未明確說(shuō)明的內(nèi)容均按照GB 15082-2008《汽車用車速表》進(jìn)行測(cè)量。

1.1 目的

為規(guī)范汽車用車速表的檢測(cè)方法、步驟，評(píng)估汽車用車速表檢測(cè)過(guò)程中所產(chǎn)生的不確定度。

1.2 依據(jù)文件

GB 15082-2008 《汽車用車速表》

JJF 1059.1-2012 《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》

CNAS GL023-2018 《汽車和摩托車檢測(cè)領(lǐng)域典型參數(shù)的測(cè)量不確定度評(píng)估指南及實(shí)例》

1.3 檢測(cè)儀器、設(shè)備

1.4 檢測(cè)程序

按GB 15082-2008《汽車用車速表》規(guī)定的測(cè)量方法進(jìn)行。本次不確定度評(píng)估只評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)要求的車速表指示車速為80km/h時(shí)的汽車用車速表的不確定度，共重復(fù)20次。

2 不確定度評(píng)估

2.1 不確定度評(píng)估的流程

不確定度評(píng)估的一般由6個(gè)步驟組成，見圖1。

a）建立數(shù)學(xué)模型

建立滿足測(cè)量不確定度評(píng)估要求的數(shù)學(xué)模型，即被測(cè)量Y和所有各影響量Xi（i=1，2，…，Xn）間的具體函數(shù)關(guān)系，一般形式可寫成Y=f（X1，…，Xn）。式中，Y稱為被測(cè)量或輸出量，Xi稱為影響量或輸入量。若被測(cè)量Y的估計(jì)值為y，輸入量Xi的估計(jì)值為xi，則有y=f（x1，…，xn）。

b）分析產(chǎn)生不確定度的來(lái)源

c）各不確定度分量的評(píng)估

評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量有兩種方法，即A類評(píng)估和B類評(píng)估。A類評(píng)估用對(duì)在規(guī)定的測(cè)量條件下測(cè)量所得量值的統(tǒng)計(jì)分析的方法來(lái)對(duì)測(cè)量不確定度分量的評(píng)估，有貝塞爾公式法和極差法兩種方式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差;B類評(píng)估是用不同于測(cè)量不確定度A類評(píng)估的方法確定測(cè)量不確定度分量的評(píng)估，B類不確定度的主要來(lái)源有：有關(guān)儀器和材料的一般知識(shí)、制造說(shuō)明書、校準(zhǔn)或其他報(bào)告提供的數(shù)據(jù)、取自手冊(cè)提供的參考數(shù)據(jù)的不確定度等。

d）計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

汽車領(lǐng)域不確定度評(píng)估的數(shù)學(xué)模型一般為線性數(shù)學(xué)模型，函數(shù)的一般形式為：

y=f（x1，…，xn）=y0+c1x1+c2x2+…+cnxn，數(shù)學(xué)模型中僅包含各輸入量的一階項(xiàng)。根據(jù)方差合成定理，各輸入量相互獨(dú)立或各輸入量之間的相關(guān)性可以忽略的情況下，被測(cè)量Y的合成方差uc2（y）可表示為：

用靈敏系數(shù)的符號(hào)表示為：

e）確定擴(kuò)展不確定度

擴(kuò)展不確定度：U=kuc（y）或UP=kPuc（y），

其中：U或UP為擴(kuò)展不確定度，k或kP為包含因子，uc（y）為合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

被測(cè)量的最終測(cè)量結(jié)果可表示為：Y=y±U或Y=y±UP

f）報(bào)告結(jié)果

擴(kuò)展不確定度有兩種表示方式，U或UP表示。包含因子的獲得方式?jīng)Q定了應(yīng)該采用何種表示方式。當(dāng)包含因子是根據(jù)被測(cè)量的分布并由規(guī)定的包含概率計(jì)算得到，則用UP表示。當(dāng)包含因子的數(shù)值是設(shè)定時(shí)，則用U表示。

2.2 數(shù)學(xué)模型

汽車用車速表檢測(cè)的數(shù)學(xué)模型為：

Y=V

式中Y為道路性能測(cè)試儀輸出的結(jié)果，km/h，V為車速表的測(cè)量結(jié)果，km/h。

2.3 不確定度的來(lái)源分析

影響汽車用車速表測(cè)量結(jié)果的不確定因素主要有：

2.3.1 測(cè)量重復(fù)性引入的測(cè)量不確定度u1（x），用A類評(píng)估。

被核查道路性能測(cè)試儀測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度u1（x），用A類評(píng)估;

2.3.2 環(huán)境溫度的影響

根據(jù)GB 15082-2008中規(guī)定“試驗(yàn)用車速表處的基準(zhǔn)溫度應(yīng)為23℃±5℃”，基本可以保證測(cè)試在此溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，因而溫度的影響歸在A類評(píng)估中考慮。

2.3.3 駕駛員操作的影響

按GB 15082-2008中規(guī)定駕駛員進(jìn)行汽車用車速表檢測(cè)，期間駕駛員觀察汽車用車速表的速度指示產(chǎn)生誤差，在A類不確定度中考慮。

2.3.4 道路性能測(cè)試儀的影響

道路性能測(cè)試儀是用于每次測(cè)量車速表指示實(shí)際車速的儀器，其準(zhǔn)確度直接影響測(cè)量結(jié)果，在B類評(píng)估中考慮。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)估

2.4.1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度A類評(píng)估

標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類評(píng)估按表1分別采集數(shù)據(jù)（重復(fù)測(cè)量20次，每次重新拆裝儀器，讀取數(shù)據(jù)值）。

指示車速v1：80km/h;v2：實(shí)際車速;指示車速（v1）與實(shí)際車速（v2）之間應(yīng)符合下列關(guān)系式：0≤v1-v2≤v2/10+4，單位km/h。

20次獨(dú)立觀測(cè)結(jié)果的算術(shù)平均值：

由貝塞爾公式得到的平均值的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差為：

因測(cè)量結(jié)果由單次試驗(yàn)得出，所以測(cè)量結(jié)果A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.4.2 不確定度B類評(píng)估

道路性能測(cè)試儀引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

道路性能測(cè)試儀允許誤差為±0.5%，為雙三角分布，包含因子，由此得到車速表測(cè)量不確定度：

其中：a=73.7km/h×0.5%=0.37km/h

道路性能測(cè)試儀所帶來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：

2.5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，計(jì)算并帶入表2

3 擴(kuò)展不確定度的評(píng)估結(jié)果

取包含因子k=2，擴(kuò)展不確定度為：

則80km/h的汽車用車速表測(cè)量結(jié)果為：

v=73.7km/h±0.8km/h，k=2。

4 結(jié)語(yǔ)

文中的試驗(yàn)選了車速表的80km/h的示值進(jìn)行評(píng)估，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到了測(cè)量不確定度。汽車其他檢測(cè)項(xiàng)目的不確定度也可以運(yùn)用文中方法進(jìn)行評(píng)估，通過(guò)先分析檢測(cè)過(guò)程，找出產(chǎn)生不確定度的原因，經(jīng)過(guò)多次獨(dú)立觀測(cè)后用貝塞爾公式得到的平均值的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差，為A類評(píng)估，再根據(jù)測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度進(jìn)行B類評(píng)估，最后將所有分量合成，得到合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，根據(jù)需要再將合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度與包含因子相乘即可得到擴(kuò)展不確定度。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB 15082-2008汽車用車速表[S].

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

[3]CNAS GL023-2018 汽車和摩托車檢測(cè)領(lǐng)域典型參數(shù)的測(cè)量不確定度評(píng)估指南及實(shí)例[Z].