汽車安全氣囊氣體發(fā)生器壓力測試不確定度評定

楊金雪

（湖北航鵬化學(xué)動力科技有限責(zé)任公司，湖北 襄陽 441000）

氣體發(fā)生器是汽車安全氣囊的氣體發(fā)生裝置，是關(guān)鍵部件，氣囊的展開時間及膨脹壓力與氣體發(fā)生器有直接關(guān)系，因此必須對氣體發(fā)生器進行壓力測試，以保證其性能指標(biāo)滿足使用要求。文章主要介紹了在22 ℃±3 ℃的溫度測試條件下，氣體發(fā)生器壓力測試的通用不確定度評定方法。

1 概述

1.1 目的

評定型號為PAB6.1汽車安全氣囊氣體發(fā)生器，保溫（22±3）℃，時間 4小時，在（60±0.6）L壓力容器內(nèi)點爆后，其不同時間點對應(yīng)壓力測試值的擴展不確定度。

1.2 檢測使用的儀器設(shè)備

環(huán)境試驗箱，型號：SC/HS-408F，規(guī)格：-40 ℃～150 ℃ /0 .01℃，校準(zhǔn)結(jié)果：合格。

壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，型號：Hude INTERFACER4LD，序列號：10.067/2013，校準(zhǔn)結(jié)果：合格。

壓力傳感器，型號：ES200B，規(guī)格：1 MPa，等級：0.1級，校準(zhǔn)結(jié)果：合格。

壓力容器，規(guī)格：（60±0.6）L，校準(zhǔn)結(jié)果：合格。如圖1所示。

圖1 壓力容器[1]

1.3 檢測程序

將校準(zhǔn)合格的壓力傳感器分別與60 L壓力容器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行連接，同時在壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中配置壓力傳感器的核查參數(shù)。如圖2所示。

圖2 測試示意圖[1]

將待測樣品從環(huán)境試驗箱中取出（保溫22 ℃±3 ℃/4 h），固定在60 L壓力容器特定工裝中，關(guān)閉容器端蓋。

將采集系統(tǒng)點火線纜（1.2 A電流輸出）與氣體發(fā)生器點爆接頭進行連接，在測試前測試點火器電阻值，然后在系統(tǒng)界面點擊點火（Ignition）按鈕，在發(fā)生器點爆瞬間系統(tǒng)自動開始采集壓力/時間數(shù)據(jù)，并生成數(shù)據(jù)曲線與報告。（注：樣品從環(huán)境試驗箱中取出至點爆，需在3 min內(nèi)展開）

1.4 不確定度評定結(jié)果的應(yīng)用

由于安全氣囊氣體發(fā)生器為汽車被動安全件，其性能特性對汽車安全性來說至關(guān)重要，為保證氣體發(fā)生器性能在受控范圍內(nèi)，技術(shù)指標(biāo)符合安全要求，對其壓力測試結(jié)果進行不確定度評價，符合上述條件或十分接近上述條件的同類測量結(jié)果，一般可以參照本例的評定方法。

2 靈敏系數(shù)

由于測量結(jié)果由壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)直接生成，應(yīng)用簡易方法，()的靈敏系數(shù)1=1，()的靈敏系數(shù)2=1。氣體發(fā)生器壓力測量值的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

式中，()為的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度；()為測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度；()為測量系統(tǒng)誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度；為測量系統(tǒng)誤差。

3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

氣體發(fā)生器壓力測試的不確定度來源主要包括重復(fù)性不確定及測量系統(tǒng)不準(zhǔn)確，分別進行分析計算。

3.1 氣體發(fā)生器對應(yīng)時間點壓力測試重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

取同一生產(chǎn)批次樣品5發(fā)，進行5次測試（同一批次取5個樣品測試），選取、、、作為測試評價點，測試數(shù)據(jù)如表1。

表1 發(fā)生器壓力測試數(shù)據(jù)

表1中，表示壓力，單位為kPa；P表示壓力為峰值 50%時的壓力值，以此類推。表示時間，單位為ms。

測試數(shù)據(jù)生成壓力/時間曲線如圖3所示。

圖3 P/T曲線

用極差法分析重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，公式為

式中，為極差，為極差系數(shù)。

被測量估計值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算公式為

3.2 測量系統(tǒng)不準(zhǔn)確引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量按B類評定

通過對壓力測試系統(tǒng)進行分析，其測試過程主要變差和影響因素為測試用壓力傳感器的不確定性，因此在不確定度評定過程中，主要計算由其引入的不確定度，其它影響因素忽略不計。

其中壓力傳感器的技術(shù)等級為0.1級。根據(jù)測試結(jié)果，其不同評價點測試數(shù)據(jù)的最大誤差為

式中，為最大允許誤差。

4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

由于以上兩分量由不同的體系產(chǎn)生，可以認(rèn)為它們之間相互獨立，所以

表2 不確定度分量匯總表

5 擴展不確定度評定

取包含因子=2，氣體發(fā)生器對應(yīng)時間點壓力測試的不確定度為

6 報告檢測結(jié)果和擴展不確定度

該氣體發(fā)生器 T24.2ms壓力測試結(jié)果為（189.34 ± 5.92） kPa，擴展不確定=5.92 kPa，它是由標(biāo)準(zhǔn)不確定度u=2.96 kPa乘以擴展因子=2而得到。

T37.2 ms壓力測試結(jié)果為（281.68±3.76）kPa，擴展不確定=3.76 kPa，它是由標(biāo)準(zhǔn)不確定度u= 1.88 kPa乘以擴展因子=2得到。

T47.7 ms壓力測試結(jié)果為（333.45±2.38）kPa，擴展不確定=2.38 kPa，它是由標(biāo)準(zhǔn)不確定度u= 1.19 kPa乘以擴展因子=2而得到。

T61.9 ms壓力測試結(jié)果為（338.04±1.16）kPa，擴展不確定=1.16 kPa，它是由標(biāo)準(zhǔn)不確定度u=0.58 kPa乘以擴展因子=2而得到。

7 結(jié)論

本文介紹了汽車安全氣囊氣體發(fā)生器壓力測試的通用不確定度評定方法，根據(jù)在不同時間點對應(yīng)的壓力測試值，計算其不確定度范圍，從而得到氣體發(fā)生器壓力測試95%置信概率下壓力/時間曲線范圍，保證氣體發(fā)生器的性能參數(shù)在控制范圍內(nèi)，滿足標(biāo)準(zhǔn)及安全要求。