輪胎均勻性試驗機(jī)力測試系統(tǒng)示值誤差測量 不確定度評定

洪滔 劉廣

【摘要】 本文主要介紹了輪胎均勻性試驗機(jī)的力測試系統(tǒng)在校準(zhǔn)工作中示值誤差的不確定度分析和評定方法。文中列舉了各項典型不確定度分量，給出了常用計算公式和數(shù)值，對校準(zhǔn)輪胎均勻性試驗機(jī)評定不確定度有所幫助。

【關(guān)鍵詞】 輪胎均勻性試驗機(jī);不確定度

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.02.030

Evaluation of Measurement Uncertainty for Indication Error of Force Test System of Tire Uniformity Tester

HONG Tao，LIU Guang

（Liaoning Institute of Measurement，Shenyang 110004，China）

Abstract： This paper mainly introduces the uncertainty analysis and evaluation method of indication error in the calibration of force test system of tire uniformity tester. In this paper，the typical uncertainty components are listed，and the common calculation formulas and values are given. It is helpful to calibrate the tire uniformity tester and evaluate the uncertainty.

Key words： uniformity tester;uncertainty

1 概述

輪胎均勻性試驗機(jī)主要用于對轎車輪胎、載重汽車輪胎的均勻性指標(biāo)進(jìn)行全自動測量，并可實現(xiàn)對輪胎判級。試驗機(jī)主要由輪胎潤滑裝置、輸送裝置、測試裝置等組成。試驗機(jī)工作原理：輪胎裝卡、充氣后，由轉(zhuǎn)鼓靠近輪胎（或由輪胎靠近轉(zhuǎn)鼓）并對其施加一定的負(fù)荷，轉(zhuǎn)動輪胎，由于輪胎的材質(zhì)不均等因素，使得輪胎產(chǎn)生了徑向力和側(cè)向力的波動，這種波動由測力傳感器測量并轉(zhuǎn)換成電信號，通過對電信號連續(xù)測量，由計算機(jī)系統(tǒng)對電信號進(jìn)行處理，得出均勻性各項參數(shù)，并由系統(tǒng)顯示和記錄。

1.1 校準(zhǔn)技術(shù)依據(jù)

JJF 1839-2020《輪胎均勻性試驗機(jī)校準(zhǔn)規(guī)范》。

1.2 校準(zhǔn)環(huán)境條件

環(huán)境溫度：5～40 ℃。

相對濕度：≤80%。

1.3 校準(zhǔn)用計量器具

標(biāo)準(zhǔn)測力儀（技術(shù)指標(biāo)見表1）。

1.4 被校準(zhǔn)對象

輪胎均勻性試驗機(jī)（力測試系統(tǒng)）。

1.5 校準(zhǔn)方法

徑向力測試系統(tǒng)的校準(zhǔn)：在徑向力測試系統(tǒng)量程范圍內(nèi)選擇大致均勻的5個校準(zhǔn)點，將標(biāo)準(zhǔn)測力儀作用于徑向力測試系統(tǒng)施力中心，待試驗機(jī)徑向力測試系統(tǒng)示值達(dá)到所取校準(zhǔn)點時，記錄標(biāo)準(zhǔn)測力儀示值，每個點重復(fù)測試3次，取算術(shù)平均值，計算示值誤差，作為校準(zhǔn)結(jié)果。

側(cè)向力測試系統(tǒng)的校準(zhǔn)：在側(cè)向力測試系統(tǒng)量程范圍內(nèi)選擇大致均勻的5個校準(zhǔn)點，將標(biāo)準(zhǔn)測力儀作用于側(cè)向力測試系統(tǒng)受力中心，待標(biāo)準(zhǔn)測力儀上讀數(shù)達(dá)到所取校準(zhǔn)點時，記錄側(cè)向力測試系統(tǒng)示值，每個點重復(fù)測試3次。取算術(shù)平均值，計算示值誤差，作為校準(zhǔn)結(jié)果。

2 建立測量模型，列出不確定度傳播率

2.1 測量模型

[δ（FR）=FR-F]

式中：[δ（FR）]——徑向力測試系統(tǒng)示值絕對誤差，N;

[FR]——試驗機(jī)徑向力測試系統(tǒng)示值，N;

[F]——對同一校準(zhǔn)點，標(biāo)準(zhǔn)測力儀3次測量值的算數(shù)平均值，N。

2.2 不確定度傳播率

[u2（δ（FR））=c12u2（FR）+c22u2（F）]

2.3 計算靈敏系數(shù)

靈敏系數(shù)[c1=（δ（FR））FR=1]，[c2=（δ（FR））F=-1]。

3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

3.1 標(biāo)準(zhǔn)測力儀示值誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[u1（F）]

標(biāo)準(zhǔn)測力儀符合校準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定，0.1級標(biāo)準(zhǔn)測力儀的最大允許誤差為±0.1%，采用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度方法評定，按均勻分布計算，取包含因子[k=3]，以校準(zhǔn)1000 N為例，所以：

[u1（F）=1000×0.1%3=0.58 N]

3.2 被校準(zhǔn)輪胎均勻性試驗機(jī)徑向力測量系統(tǒng)示值測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[u2（F）]

以校準(zhǔn)1000 N為例，在重復(fù)條件下進(jìn)行連續(xù)10次獨立重復(fù)測量，測量結(jié)果見表2。

根據(jù)貝塞爾公式得到單次實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差：

[s=i=1n（xi-x）2n-1=0.57 N]

按照校準(zhǔn)規(guī)范要求，實際工作中應(yīng)校準(zhǔn)三次，三次實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差：

[u2（F）=s3=0.33 N]

3.3 被校準(zhǔn)輪胎均勻性試驗機(jī)示值分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[u（FR）]

被校準(zhǔn)輪胎均勻性試驗機(jī)示值分辨力為1 N，則不確定度區(qū)間半寬度為0.5 N，采用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度方法評定，按均勻分布計算，取包含因子[k=3]，所以輪胎均勻性試驗機(jī)示值分辨力引入的不確定度為：

[u（FR）=0.53=0.29 N]

4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表（見表3）

5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計算

以上各項標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量是彼此獨立互不相關(guān)的，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

[u（δ（FR））=u2（FR）+u12（F）+u22（F）? ? ? ? ? ? ? ? ? ? =0.292+0.582+0.332=0.73 N]

6 擴(kuò)展不確定度的確定

取包含因子k=2，則輪胎均勻性試驗機(jī)徑向力測量系統(tǒng)擴(kuò)展不確定度：

[U=ku（δ（FR））=1.5 N]

取包含因子k=2，則輪胎均勻性試驗機(jī)徑向力測量系統(tǒng)相對擴(kuò)展不確定度：

[Urel=U1000×100%=0.15%]

同理可得，輪胎均勻性試驗機(jī)側(cè)向力測量系統(tǒng)相對擴(kuò)展不確定度：

[Urel=0.15%]

【參考文獻(xiàn)】

[1] 倪育才.實用測量不確定度評定（第5版）[M].北京：中國質(zhì)檢出版社，2016：155.

[2] 測量不確定度評定與表示：JJF 1059.1-2012[S].

【作者簡介】

洪滔（1987-），男，工程師，碩士，研究方向為化學(xué)計量。

劉廣（1982-），男，高級工程師，學(xué)士，研究方向為計量檢定。