平板式制動檢驗臺示值誤差測量不確定度評定

劉廣 馮天宇

【摘要】 本文介紹了平板式制動檢驗臺示值誤差檢定時的不確定度分析和評定方法。從實際工作情況出發(fā)，充分考慮了各項不確定度分量，給出了具體計算公式和典型數值，希望對從事平板式制動檢驗臺檢定工作的人員評定不確定度盡綿薄之力。

【關鍵詞】 平板式制動檢驗臺;制動力;輪重;示值誤差;不確定度

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2019.02.009

Abstract： It is introduced in this thesis how to analyse and assess the uncertainty when using instruments to measure platform brake testers，it practically takes sufficient consideration about the various uncertain components，and provides specific calculation formulas and typical numerical values，which will contribute a lot to assessing the uncertainty in the verification of the platform brake testers.

Key words： platform brake testers;braking force;wheel weighting;indication errror;uncertainty

新版JJG 1020-2017《平板式制動檢驗臺》國家計量檢定規(guī)程已于2018年05月20日實施，規(guī)程中將平板式制動檢驗臺的制動力、輪重兩項計量性能均作了詳細的規(guī)定，使用一個技術規(guī)范即可完整評價平板式制動檢驗臺的計量性能。

1 概述

1.1 檢定技術依據

JJG 1020-2017《平板式制動檢驗臺》

1.2 檢定環(huán)境條件

（1）檢定溫度：-5～40 ℃;

（2）檢定濕度：不大于85%RH;

（3）檢定電壓：額定電壓（220±22） V，頻率（50±1） Hz;

（4）檢定應在周圍的污染、振動、電磁干擾對檢定結果無影響的環(huán)境下進行。

1.3 檢定用計量標準

兩只標準測力儀、若干砝碼（見表1）。

1.4 被檢定對象

汽車平板式制動檢驗臺、摩托車平板式制動檢驗臺。

1.5 檢定方法

1.5.1 制動力檢定（不加載輪重）

選擇平板制動臺額定或允許的最大輪制動力的10%、50%和100%為檢定點，由小到大逐級加力，分別讀取各檢定點標準測力儀示值和平板制動臺制動力示值，重復3次，計算每一檢定點3次示值的平均值，每次測試前標準測力儀和平板制動臺儀表應清零或復位。

1.5.2 制動力檢定（加載輪重）

選擇平板制動臺額定或允許的最大輪制動力的30%、70%為檢定點，先在平板制動臺的中部位置加載（300±30） kg的砝碼，然后按所選檢定點逐級加力，分別讀取標準測力儀示值和平板制動臺制動力示值，重復3次。

1.5.3 輪重檢定（不加載恒定力）

安裝專用輪重加載裝置，連接標準測力儀，平板制動臺和標準測力儀調零。選擇平板制動臺最大稱量的10%、50%和100%（或常用最大檢定點）為檢定點，按所選檢定點由小到大逐級加載輪重，分別讀取加載后各檢定點標準測力儀示值和平板制動臺輪重示值，重復3次。每次測試前標準測力儀和平板制動臺儀表應同時清零或復位。

1.5.4 輪重檢定（加載恒定力）

安裝專用制動力加載裝置，平板制動臺儀表調零。選擇200 kg、500 kg為檢定點，按所選檢定點給平板制動臺加200 kg和500 kg標準載荷，然后沿制動力方向給平板制動臺加恒定力（500±50） daN，讀取平板制動臺輪重示值。

2 平板制動臺制動力測量結果不確定度評定

2.1 建立數學模型，列出不確定度傳播率

制動力檢定數學模型

2.2 不確定度傳播率

2.3 計算靈敏系數

2.2的公式中靈敏系數為：

3 制動力測量結果標準不確定度的評定

3.1 由標準測力儀的示值誤差引入的標準不確定度[u（B）]

采用B類標準不確定度方法評定，通過查詢標準測力儀檢定證書可知，0.3級標準測力儀的示值誤差為±0.3%，按均勻分布，計算置信因子[k=3]，以檢定3000 daN為例，所以：

3.2 被檢定平板式制動檢驗臺制動力示值重復性引入的標準不確定度[u1（C）]

用A類標準不確定度方法評定，為正態(tài)方法。以檢定3000 daN為例，重復測量3次，用極差法計算單次實驗標準差公式為：

其中[Xmax-Xmin=1 daN]，所以其單次實驗標準差為：

3.3 被檢定平板式制動檢驗臺制動力示值分辨力引入的標準不確定度[u2（C）]

用B類標準不確定度方法評定，被檢定平板式制動檢驗臺制動力的分度值為1 daN，其分辨力為1 daN，則不確定度區(qū)間半寬度為0.5 daN，按均勻分布計算，所以分辨力引入的不確定度為：

由于被檢定平板式制動檢驗臺制動力分辨力引入的標準不確定度小于被檢定平板式制動檢驗臺制動力示值重復性引入的標準不確定度，為了避免重復計算，只取最大影響量[u1（C）]。

4 制動力測量結果標準不確定度匯總表（見表2）

5 制動力測量結果合成標準不確定度的評定

以上各項標準不確定度分量是互不相關的，所以合成標準不確定度為：

6 制動力測量結果擴展不確定度的確定

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

7 制動力測量結果的不確定度報告

根據JJG 1020-2017《平板式制動檢驗臺》的規(guī)定，制動力檢定過程中在測量范圍內取大致滿量程10%、50%、100%進行檢定，其測量不確定度見表3。

8 平板制動臺輪重測量結果不確定度評定

8.1 建立數學模型，列出不確定度傳播率

輪重檢定數學模型為：

式中：[σ]——制動平板第i檢定點的輪重示值誤差，kg;

[E]——制動平板第i檢定點3次輪重示值的平均值，kg;

[D]——制動平板第i檢定點標準測力儀的示值，kg。

8.2 輪重測量結果不確定度傳播率

8.3 輪重測量結果計算靈敏系數

8.2的公式中靈敏系數為：

9 輪重測量結果標準不確定度的評定

9.1 由標準測力儀的示值誤差引入的標準不確定度[u（D）]

采用B類標準不確定度方法評定，通過查詢標準測力儀檢定證書可知，0.5級標準測力儀的示值誤差為±0.5%，按均勻分布，計算置信因子[k=3]，以檢定5000 kg為例，所以：

9.2 被檢定平板式制動檢驗臺輪重示值重復性引入的標準不確定度[u1（E）]

用A類標準不確定度方法評定，為正態(tài)方法。以檢定5000 kg為例，重復測量3次，用極差法計算單次實驗標準差公式為：

其中[Xmax-Xmin=1 kg]，所以單次實驗標準差為：

9.3 被檢定平板式制動檢驗臺輪重示值分辨力引入的標準不確定度[u2（E）]

用B類標準不確定度方法評定，被檢定平板式制動檢驗臺輪重的分度值為1 kg，其分辨力為1 kg，則不確定度區(qū)間半寬度為0.5 kg，按均勻分布計算，所以分辨力引入的不確定度為：

由于被檢定平板式制動檢驗臺輪重分辨力引入的標準不確定度小于被檢定平板式制動檢驗臺輪重示值重復性引入的標準不確定度，為了避免重復計算，只取最大影響量[u1（E）]。

10 輪重測量結果的標準不確定度匯總表（見表4）

11 輪重測量結果合成標準不確定度的評定

以上各項標準不確定度分量是互不相關的，所以合成標準不確定度為：

12 輪重測量結果擴展不確定度的確定

因主要分量中[u（D）]和[u（E）]可視為正態(tài)分布，

因此P=95%時，可取包含因子k=2，則：

13 輪重測量結果的不確定度報告

根據JJG 1020-2017《平板式制動檢驗臺》的規(guī)定，輪重檢定過程中在測量范圍內取大致滿量程10%、50%、100%進行檢定，其測量不確定度詳見表5。

【參考文獻】

[1] 倪育才.實用測量不確定度評定（第5版）[M].北京：中國質檢出版社，2016.

[2] 韓雪松.平板式制動檢驗臺測量結果不確定度評定[J].內蒙古科技與經濟，2014（13）：87+89.

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[4] 測量不確定度評定與表示：JJF 1059.1-2012[S].