非接觸式汽車速度計量值比對分析

吳晶

【摘要】 本文介紹了非接觸式汽車速度計的用途，比對的依據(jù)及過程，比對參考值的確定，分析了現(xiàn)場不確定度來源，并總結(jié)了本次非接觸式汽車速度計量值比對的意義。

【關(guān)鍵詞】 比對;非接觸式汽車速度計;不確定度

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2019.04.005

Abstract： This paper introduces the use of non-contact automotive speedmeter，the basis and process of comparison and the determination of reference value，analyzes the sources of field uncertainty，and summarizes the significance of this non-contact automotive speedmeter measurement value comparison.

Key words： comparison;non-contact automotive speedmeter;uncertainty

非接觸式汽車速度計是用于對汽車行駛速度、距離等參數(shù)進(jìn)行檢測的計量標(biāo)準(zhǔn)器具。由于非接觸式汽車速度計測量機動車行駛速度是一個復(fù)雜的過程，而且在實際道路對機動車測速儀進(jìn)行檢測時，測量結(jié)果容易受外界多種因素影響，僅對其定期進(jìn)行溯源是不夠的，因此，對非接觸汽車速度計進(jìn)行比對是十分必要的。

非接觸式汽車速度計全國比對活動能考察各實驗室量值和出具測量結(jié)果的一致程度，同時還能考核計量標(biāo)準(zhǔn)、計量人員、檢測方法、數(shù)據(jù)處理等方面的實際水平和能力，進(jìn)而加強對計量標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)督管理。本次比對的主導(dǎo)實驗室為中國計量科學(xué)研究院，參加比對的實驗室為國內(nèi)各省級計量院所。

1 比對的依據(jù)及過程

本次比對的測量依據(jù)主要包括：JJG 527-2015《固定式機動車?yán)走_(dá)測速儀》、JJG 528-2015《移動式機動車?yán)走_(dá)測速儀》、JJG 1074-2012《機動車激光測速儀》、JJG 1122-2015《機動車地感線圈測速系統(tǒng)》等檢定規(guī)程。

本次比對共分5個組，主導(dǎo)實驗室參加每一組的比對測量。每組都包含一臺國產(chǎn)非接觸式汽車速度計，多臺進(jìn)口非接觸式汽車速度計和一臺高精度機動車GPS測速儀，確保每組的比對測量結(jié)果來自不同測量原理的標(biāo)準(zhǔn)器及同種測量原理的不同生產(chǎn)廠家的標(biāo)準(zhǔn)器。

2 比對結(jié)果及不確定度分析

2.1 測量方法

將非接觸式測速儀安裝在試驗車上，使其處于正常工作狀態(tài)并能夠?qū)崟r測量試驗車的行駛速度值。主導(dǎo)實驗室安裝高精度機動車GPS測速儀，使其處于正常工作狀態(tài)并能夠?qū)崟r測量試驗車的行駛速度值。試驗車在道路上往返2次，試驗車的速度值分別穩(wěn)定保持在60 km/h、80 km/h、100 km/h、120 km/h。在試驗車的行駛車速平穩(wěn)時，同時拍照記錄非接觸測速儀與高精度機動車GPS測速儀對試驗車行駛的測量值。

2.2 參考值的確定

采用同組多個實驗室的測量值取算術(shù)平均的方法計算本組比對參考值。

2.3 不確定度評定

2.3.1 測量模型

2.3.2 方差和靈敏系數(shù)

由（1）式得方差：

2.3.3 各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評定

由于測量結(jié)果以及由上級標(biāo)準(zhǔn)器引入的不確定度在比對中是未知的，因此以下僅考慮其它可能對測量結(jié)果有影響的因素進(jìn)行不確定度分析與評定。

1）非接觸測速儀量化誤差引入的不確定度[u（vm1）]

用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定，分度值[d=0.01] km/h，按均勻分布計算，則：

2）光電傳感器安裝的位置高度對測量結(jié)果造成的影響[u（vm2）]

在測速點為100 km/h時，安裝高度的不同對測量結(jié)果造成0.40 km/h的變化，用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定，按均勻分布計算，則：

3）光電傳感器安裝的傾斜角度對測量結(jié)果的影響[u（vm3）]

在測速點為100 km/h時，傾斜角度對測量結(jié)果造成0.50 km/h的變化。用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定，按均勻分布計算，則：

4）試驗車行駛抖動對測量結(jié)果的影響[u（vm4）]

在測速點為100 km/h時，試驗車行駛抖動對測量結(jié)果造成0.40 km/h的變化。用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定，按均勻分布計算，則：

5）非接觸測速儀速度顯示延時對測量結(jié)果的影響[u（vm5）]

在測速點為100 km/h時，試驗車行駛抖動對測量結(jié)果造成0.30 km/h的變化。用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定，按均勻分布計算，則：

各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量見表1。

表1 各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總表

6）合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算

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：

7）擴展標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算

取包含因子k=2，則：

8）相對擴展標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算

取包含因子k=2，則：

9）測量不確定度報告

本次測量點的不確定度表達(dá)如下：

10）各點不確定度匯總（見表2）

2.4 結(jié)果評價原則

主導(dǎo)實驗室對所有參比實驗室提交的比對數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總及分析，參比實驗室的測量結(jié)果與其不確定度的一致性通過歸一化偏差[En]進(jìn)行評價。評價公式為：

[En≤1]，參比實驗室的測量結(jié)果與參考值之差在合理的預(yù)期之內(nèi)，比對結(jié)果可接受。

[En]>1，參比實驗室的測量結(jié)果與參考值之差沒有達(dá)到合理的預(yù)期，應(yīng)分析原因。

遼寧省計量科學(xué)研究院提交的測量結(jié)果在每組測量點處[En]均小于1，比對結(jié)果滿意。

3 結(jié)論

因為非接觸式汽車速度計的溯源一般是采用在實驗室條件下，通過轉(zhuǎn)鼓或齒形帶模擬實際路面進(jìn)行校準(zhǔn)，近似在理想條件下開展檢測。而在實際情況下采用非接觸式速度計對機動車測速儀進(jìn)行檢測時，影響最終測量結(jié)果的因素很多，除了計量標(biāo)準(zhǔn)器以外，與測量過程中的現(xiàn)場環(huán)境、操作人員的水平與方法、設(shè)備的要求都有關(guān)。

本次比對結(jié)果雖滿意，但在各別點的En值較大，應(yīng)從此次比對結(jié)果中看到薄弱之處，查找原因，采取預(yù)防措施。另外，在對測量結(jié)果進(jìn)行不確定度評定時，應(yīng)充分考慮各種因素對測量結(jié)果造成的影響。各實驗室可通過比對的方法將本實驗室的校準(zhǔn)裝置與其它技術(shù)機構(gòu)比較，可以及時發(fā)現(xiàn)并彌補問題，從而提升實驗室校準(zhǔn)能力。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 固定式機動車?yán)走_(dá)測速儀：JJG 527-2015[S].

[2] 移動式機動車?yán)走_(dá)測速儀：JJG 528-2015[S].

[3] 測量不確定度評定與表示：JJF 1059.1-2012[S].

[4] 計量比對：JJF 1117-2010[S].