機動車轉(zhuǎn)向力角儀示值誤差不確定度評定

劉廣

【摘要】 機動車方向盤轉(zhuǎn)向力-轉(zhuǎn)向角檢測儀適用于方向盤的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向力（或力矩）等靜態(tài)或動態(tài)計量參數(shù)的檢測。本文著重介紹了對機動車方向盤轉(zhuǎn)向力-轉(zhuǎn)向角檢測儀轉(zhuǎn)向力矩示值誤差測量時的不確定度分析的評定過程與方法，充分考慮了測量過程中的各項不確定度分量。按照校準(zhǔn)規(guī)范的要求，給出了具體的計算公式和典型數(shù)值，希望對從事機動車方向盤轉(zhuǎn)向力-轉(zhuǎn)向角檢測儀校準(zhǔn)工作的人員在評定不確定度時有所借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】 力矩;示值誤差;不確定度

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2018.04.007

The Evaluation of Uncertainty of Indication Error When Using Motor Vehicle Testers for Steering Force and Steering Angle

LIU Guang

（Liaoning Provincial Institute of Measurement，Shenyang 110004，China）

Abstract： The motor vehicle testers for steering force and steering angle is mainly used for measurement of steering force and steering angle. This paper analyzes the uncertainty when using instruments to measure the motor vehicle testers for steering force and steering angle，and introduces some assessing methods. It takes considerations of the uncertainty components in the measurement process，and provides specific calculation formulas and typical values according to the standard requirements，which will contribute to the calibration of motor vehicle testers for steering force and steering angle.

Key words： torque;indication error;uncertainty

機動車方向盤轉(zhuǎn)向力-轉(zhuǎn)向角檢測儀（以下簡稱“力角儀”）是機動車檢驗機構(gòu)、科研院所用來檢測和進(jìn)行科研的常見設(shè)備，是一種用來測量機動車、拖拉機和其它輪式車輛方向盤的操縱力值及轉(zhuǎn)動角度的儀器，適用于方向盤的轉(zhuǎn)向角、轉(zhuǎn)向力（或力矩）等靜態(tài)或動態(tài)計量參數(shù)的檢測。

1 概述

1.1 校準(zhǔn)技術(shù)依據(jù)

JJF 1196-2008《機動車方向盤轉(zhuǎn)向力-轉(zhuǎn)向角檢測儀校準(zhǔn)規(guī)范》。

1.2 校準(zhǔn)環(huán)境條件

環(huán)境溫度：0～40℃;

相對濕度：≤85%。

1.3 計量標(biāo)準(zhǔn)

主要計量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備為標(biāo)準(zhǔn)扭矩儀，技術(shù)性能指標(biāo)見表1。

1.4 被校準(zhǔn)對象

機動車方向盤轉(zhuǎn)向力-轉(zhuǎn)向角檢測儀。

1.5 校準(zhǔn)方法

首先保證被校準(zhǔn)的機動車方向盤轉(zhuǎn)向力-轉(zhuǎn)向角檢測儀轉(zhuǎn)軸與扭矩儀的傳感器剛性同軸聯(lián)接，使轉(zhuǎn)向力矩按校準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定的測量點逐點對機動車方向盤轉(zhuǎn)向力-轉(zhuǎn)向角檢測儀加載力矩，通過比較加載標(biāo)準(zhǔn)扭矩值和機動車方向盤轉(zhuǎn)向力-轉(zhuǎn)向角檢測儀的示值來完成校準(zhǔn)其力矩示值誤差的工作。

2 建立數(shù)學(xué)模型，列出不確定度傳播率

2.1 建立校準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型

式中：[Δ]——被校準(zhǔn)力角儀示值絕對誤差，Nm;

[Xi]——被校準(zhǔn)力角儀3次讀數(shù)平均值，Nm;

[Ai]——加載的標(biāo)準(zhǔn)力矩值，Nm。

2.2 不確定度傳播率

3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

3.1 計量標(biāo)準(zhǔn)器（標(biāo)準(zhǔn)扭矩儀）示值誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[u（Ai）]

根據(jù)JJG 557-2011《標(biāo)準(zhǔn)扭矩儀》規(guī)定，0.5級標(biāo)準(zhǔn)扭矩儀的示值誤差±0.5%，在100Nm校準(zhǔn)點，按均勻分布，取置信因子[k=3]，因此得到由計量標(biāo)準(zhǔn)器（標(biāo)準(zhǔn)扭矩儀）示值誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.2 被校準(zhǔn)力角儀測量重復(fù)性引入的不確定度[u1（Xi）]

用A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度方法評定，為正態(tài)方法。以校準(zhǔn)100Nm為例，重復(fù)測量10次，測量結(jié)果見表2。

用貝塞爾公式計算單次實驗標(biāo)準(zhǔn)差：

實際工作中，只校準(zhǔn)三次，所以單次實驗標(biāo)準(zhǔn)差為：

3.3 被校準(zhǔn)力角儀示值分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[u2（Xi）]

被校準(zhǔn)力角儀示值分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度可以采用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度方法評定，被校準(zhǔn)力角儀的分度值為1Nm，其分辨力為0.5Nm，則不確定度區(qū)間半寬度為0.5Nm，按均勻分布計算，所以分辨力引入的不確定度為：

由于被校準(zhǔn)力角儀示值分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度小于被校準(zhǔn)力角儀示值重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，為了避免重復(fù)計算，只取最大影響量[u1（Xi）]。

4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總（見表3）

5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

以上各項標(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 擴展不確定度的確定

因主要分量中[u（Ai）]和[u1（Xi）]可視為正態(tài)分布，因此P=95%時，可取包含因子k=2，則：

7 結(jié)語

根據(jù)JJF 1196-2008《機動車方向盤轉(zhuǎn)向力-轉(zhuǎn)向角檢測儀校準(zhǔn)規(guī)范》的規(guī)定，校準(zhǔn)過程能夠滿足校準(zhǔn)規(guī)范要求。不確定度的評定能夠滿足機動車方向盤轉(zhuǎn)向力-轉(zhuǎn)向角檢測儀校準(zhǔn)的需要。

【參考文獻(xiàn)】

[1]? 倪育才.實用測量不確定度評定[M].北京：中國質(zhì)檢出版社，2016.

[2]? 廖蔚松.機動車方向盤轉(zhuǎn)向力-轉(zhuǎn)向角檢測儀轉(zhuǎn)向角示值誤差測量值的不確定度評定[J].計量與測試技術(shù)，2015（6）：59.

[3]? 戴映云.機動車方向盤轉(zhuǎn)向力-轉(zhuǎn)向角檢測儀角度量示值誤差校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度評定[J].中國計量，2008（11）：91-92.

[4]? 機動車方向盤轉(zhuǎn)向力-轉(zhuǎn)向角檢測儀校準(zhǔn)規(guī)范：JJF 1196-2008[S].

[5]? 測量不確定度評定與表示：JJF 1059.1-2012[S].