汽車轉(zhuǎn)向角檢驗臺示值誤差的不確定度分析

【摘 要】依據(jù)JJF1141-2006《汽車轉(zhuǎn)向角檢驗臺校準(zhǔn)規(guī)范》和JJF1059-1999《測量不確定度評定及表示》，對汽車轉(zhuǎn)向角檢驗臺測量結(jié)果的示值誤差進(jìn)行了不確定度評定，通過闡述測量過程中產(chǎn)生的各分量對示值誤差的影響，得到了測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度。

【關(guān)鍵詞】轉(zhuǎn)向角檢驗臺；測量結(jié)果；示值誤差；不確定度

1.概述

在汽車綜合性能檢驗過程中，轉(zhuǎn)向角檢驗臺主要用來檢測汽車轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向角性能是否符合相關(guān)的具體要求。它是以角度傳感器為主要測量標(biāo)準(zhǔn)給出角位移的檢測儀器，其構(gòu)成包括左、右機(jī)架，角度傳感器，顯示器以及浮動盤等部分。根據(jù)對中方法的不同，轉(zhuǎn)向角檢驗臺主要分為自動式和手動式兩種類型。

2.測量方法

測量時，首先將經(jīng)緯儀固定在轉(zhuǎn)角臺的轉(zhuǎn)向盤上，在50°范圍內(nèi)均勻選取5個點(diǎn)作為轉(zhuǎn)角臺左、右轉(zhuǎn)向盤旋轉(zhuǎn)的校準(zhǔn)點(diǎn)，轉(zhuǎn)向盤的示值和標(biāo)準(zhǔn)裝置的示值之差即為轉(zhuǎn)向盤的誤差。

3.數(shù)學(xué)模型

按JJF1141-2006《汽車轉(zhuǎn)向角檢驗臺校準(zhǔn)規(guī)范》規(guī)程要求，對汽車轉(zhuǎn)向角檢驗臺測量結(jié)果的示值誤差進(jìn)行校準(zhǔn)，故數(shù)學(xué)模型為[1]：

（1）

式中：—轉(zhuǎn)角臺在各校準(zhǔn)點(diǎn)的示值誤差；—轉(zhuǎn)角臺在第i個校準(zhǔn)點(diǎn)的讀數(shù)值；—轉(zhuǎn)角臺標(biāo)準(zhǔn)裝置在第i校準(zhǔn)點(diǎn)的讀數(shù)值。

不確定度傳播率。

依方程由（1）式得方差：

（2）

式中：—轉(zhuǎn)角臺引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度；—標(biāo)準(zhǔn)裝置引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

故：

4.標(biāo)準(zhǔn)不確定度的來源及評定

4.1 由轉(zhuǎn)角臺引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

4.1.1 由轉(zhuǎn)角臺測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

將轉(zhuǎn)角臺轉(zhuǎn)過30°，獨(dú)立進(jìn)行10次等精度重復(fù)測量，轉(zhuǎn)角臺的測量結(jié)果如表1所示。

表1 30°檢測點(diǎn)上等精度重復(fù)測量10次的檢定值

由表1中的數(shù)據(jù)得單次測量實(shí)驗標(biāo)準(zhǔn)差為：

其標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：=0.13°

自由度：

4.1.2 轉(zhuǎn)角臺數(shù)顯量化誤差引入的不確定度分量

轉(zhuǎn)角臺顯示儀表的分辨能力為：±0.1°，其量化誤差以等概率分布在半寬度為±0.1°/2=±0.05°的區(qū)間內(nèi)，取包含因子，其引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

自由度為：

由轉(zhuǎn)角臺引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4.2 標(biāo)準(zhǔn)裝置引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為

標(biāo)準(zhǔn)裝置是由上一級標(biāo)準(zhǔn)檢定，標(biāo)準(zhǔn)裝置的示值誤差為±6″，此誤差為均勻分布，取包含因子，因此：

=0.0017/1.732=0.001°

自由度為：

5.標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量表

表2 不確定度分量匯總表

6.合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

由于各標(biāo)準(zhǔn)不確定分量互不相關(guān)[2]，所以：

有效自由度為：

7.擴(kuò)展不確定度的確定

按置信概率p=0.95，有效自由度為9，查t分布表得：

則擴(kuò)展不確定度應(yīng)為：

參考文獻(xiàn)：

[1]JJF1141-2006，汽車轉(zhuǎn)向角檢驗臺校準(zhǔn)規(guī)范[S].北京：中國計量出版社，2006.

[2]JJF1059-1999，測量不確定度評定與表示[S].北京：中國計量出版社，1999.