动态汽车衡示值误差测量结果的不确定度评定

邢东华（福建省计量科学研究院，福建 福州 350003）

动态汽车衡示值误差测量结果的不确定度评定

邢东华
（福建省计量科学研究院，福建 福州 350003）

文中结合实际检定工作，根据JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》规范要求，对动态汽车衡测量结果的不确定度进行分析评定，建立了不确定度评定的数学模型，分析了测量过程中不确定度的来源，量化不确定度分量，求出合成与扩展不确定度，其结果对动态汽车衡检定与校准工作具有一定的参考价值。[1]

动态汽车衡；检定规程；砝码；测量不确定度

1 概述

1.1 测量依据

依据JJG 907-2006《动态公路车辆自动衡器》检定规程。

1.2 环境条件

（-10～40）℃，相对湿度不大于85%，检定期间最大温差不大于5℃。[2]

1.3 测量标准

动态汽车衡检定装置，M1～M12等级砝码，（1～1000）kg砝码质量最大允许误差为±（5mg～100g）。

1.4 被测对象

以单轴最大称量为30T的动态汽车衡分度值e为20kg（动态称量最大允许误差：±5%）为例。

1.5 测量过程

静态测量过程是采用递增的方法从零点开始向承载器上加载标准砝码至最大称量，完成加载过程中的不同检定点的检定、校准、检测；然后采用递减的方法从最大称量卸载至零点，完成卸载过程不同检定点的检定、校准、检测。

动态测量过程是已知质量的参考车辆以缓慢均匀的速度通过动态汽车衡，动态汽车衡的示值显示部分显示该参考车辆的单轴质量值和整车总重质量值，重复此过程，共测量10次，其算术平均值就是该参考车辆质量的示值。

2 动态汽车衡测量不确定度评定

2.1 静态试验的测量不确定度评定

影响动态汽车衡的静态试验测量不确定度来源主要有：（1）标准器(砝码)引入的不确定度；（2）动态汽车衡数字示值的分辨率引入的不确定度；（3）相同条件下动态汽车衡静态测量的重复性引入的不确定度。[3]

数学模型

E=I+e/2–M-△m

式中：E为示值误差；I为被测衡器测量值；e为被测动态汽车衡的分度值；M为砝码真实值；△m为附加砝码的质量值。

2.1.1 由标准器(砝码)引入的不确定度分量u(m)采用B类方法进行评定

标准砝码质量的标准不确定度由标准砝码的扩展不确定度U和包含因子k（通常k=2）的商得到u(m)=U/k。若检定证书中未给出标准砝码质量的扩展不确定度，以标准砝码质量不确定度的极限值代替，即U=∣MPE∣/3。

2.1.1.1 所用标准器是M12等级标准砝码

根据JJG 99-2006《砝码》检定规程可知，1000kgM12等级标准砝码扩展不确定度极限值为U（m）=30g, k=2,那么30000kgM12等级标准砝码扩展不确定度为U（m）=0.9kg, k=2，则标准砝码引入的不确定度：u(m1)=0.9÷2=0.45kg。

2.1.1.2 由附加砝码引入的不确定度分量u(△m) 采用B类方法进行评定

所用标准器是M1等级标准砝码，根据JJG 99-2006《砝码》检定规程可知，2kgM1等级标准砝码扩展不确定度极限值为U（m）=0.03g，k=2,以最多加载15个附加砝码计算，那么30kgM1等级标准砝码扩展不确定度为U（m）=0.45g, k=2,则标准砝码引入的不确定度：u(△m)=0.45÷2=0.22g 。[4]

由附加砝码引入的不确定度分量远远小于有标准砝码引入的不确定度分量可以忽略不计，则：u(m)= u(m1)=0.45kg。

2.1.2 由动态汽车衡数字示值的分辨率引入的不确定度u(I) 采用B类方法进行评定

采用“闪变点”法，其数字示值的分辨力为0.1倍的检定分度值，以分辨力的区间半宽度作为最大允许误差，服从均匀分布，

2.1.3 由重复性引入的不确定度分量u(r)采用A类方法进行评定

对被测动态汽车衡在最大称量处进行10次独立称量测试其结果如表1。

表1 被测动态汽车衡在最大称量处进行10次独立称量测试的值

通常以平均值的实验标准偏差作为测量结果的标准不确定度,即A类标准不确定度，则:u(r)=

2.2 动态试验的测量不确定度评定

影响动态汽车衡的动态试验的测量不确定度来源有：（1）动态汽车衡的（控制衡器）的最大允许误差；（2）动态汽车衡的（控制衡器）的显示分度值；（3）由被测动态汽车衡示值分度值；（4）被测动态汽车衡的测量重复性。

单轴载荷误差是指动态汽车衡称出的单轴数次称量的轴重示值与单轴静态称量的约定真值之差。

数学模型：EX=Xi−。

式中：EX——单轴称量示值误差；

Xi——数次称量的单轴质量平均示值；

整车总重量的误差是动态汽车衡称出的整车总重量示值与整车静态称量确定的参考车辆总重量约定真值之差。

数学模型：Etmv=TMV −TMVref。

式中：Etmv——整车称量示值误差；

TMV ——为衡器显示的整车总重量；

TMVref——为整车静态称量确定的参考车辆总重量约定真值。

2.2.1 由动态汽车衡的（控制衡器）的最大允许误差引入的不确定度分量(M)用B类方法评定

以参考车重为30T，轴载荷为10T的三轴刚性车辆，准确度为10级的动态汽车衡（动态最大允许误差为：±5%），控制器为MAX=30T,e=20kg,这样控制器在30T称量处静态最大允许误差为：±1.5e，在10T称量处静态最大允许误差为：±1.0e。车辆总重由动态汽车衡的（控制衡器）的最大允许误差引入的测量不确定度分量为：。

车辆轴载荷由动态汽车衡的（控制衡器）的最大允许误差引入的测量不确定度分量为：。

2.2.2 由动态汽车衡的（控制衡器）的显示分度值引入的不确定度分量?(M)的的评定

因控制衡器的分度值是20kg，无论在10T还是30T称量处均可采用“闪变点”法，其数字示值的分辨率为0.1e，则(M)= 0.29δ=0.58kg。

2.2.3 由被测动态汽车衡示值分度值引入的不确定度分量(I)：d=50kg

其数字显示值的分辨率为50kg（无法采用“闪变点”法），则车辆总重和车辆轴载荷由被测动态汽车衡示值分度值引入的不确定度分量均为：(I)=0.29δ=14.5kg。

2.2.4 由被测动态汽车衡的测量重复性引入的不确定度分量(I)：采用A类方法进行评定

对被测动态汽车衡用检衡车进行10次独立称量测试其结果如表2。

表2 被测动态汽车衡用检衡车进行10次独立称量测试其的结果

由贝塞尔公式计算出单次测量的实验标准差：sr(I)=48.3kg。

通常以平均值的实验标准偏差作为测量结果的标准不确定度,即A类标准不确定度，则整车称量10次平均值得不确定度:。

单轴在被测动态汽车衡上进行10次独立称量测试其结果如表3。

表3 单轴在被测动态汽车衡上进行10次独立称量测试的结果

由贝塞尔公式计算出单次测量的实验标准差：sr(I)=36.9kg。

通常以平均值的实验标准偏差作为测量结果的标准不确定度,即A类标准不确定度，则单轴称量10次平均值得不确定度:

。

3 合成标准不确定度评定

3.1 灵敏度系数[6]

3.1.1 静态称量

3.1.2 动态称量

3.1.2.1 动态单轴称量

3.1.2.2 动态整车称量

4 合成标准不确定度的计算

4.1 动态汽车衡静态称量合成标准不确定度输入量彼此独立，互不相关，所以

4.2 动态汽车衡动态称量合成标准不确定度

4.2.1 单轴称量合成标准不确定度

输入量彼此独立，互不相关，则：

所以

4.2.2整车称量合成标准不确定度

输入量彼此独立，互不相关，则：

所以

4.3 标准不确定度汇总表

表4 静态标准不确定度汇总表

表5 动态单轴标准不确定度汇总表

表6 动态整车标准不确定度汇总表

5 扩展不确定度U的评定

5.1 动态汽车衡静态称量示值误差的扩展不确定度

取k=2

5.2 动态汽车衡动态单轴称量示值误差的扩展不确定度

取k=2

5.3 动态汽车衡动态整车称量示值误差的扩展不确定度

取k=2

[1]马卫华.计量测试与技术.2004(2)35-36.

[2]JJG 907-2006《动态公路车辆自动衡器》检定规程[S].

[3]王博宇,吴俊迪,陈希彦. 现代测量与实验室管理[J].2010(1):32-33.

[4]JJG 99-2006《砝码》检定规程[S].

[5]JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》规范[S].

[6]裴春雷.动态电子汽车衡示值误差不确定度的评定[J].

Dynamic Truck Scale Error Value for Uncertainty Evaluation of Measurement Results

XING Dong-Hua
(Fujian Metrology Institute, Fuzhou 350003, Fujian, China)

Combining with the actual verification work, according to the JJF1059.1-2012 "measurement uncertainty evaluation and said" specification requirements, this paper analyzed and evaluated the uncertainty of measurement results of dynamic truck scale analysis evaluation, established the mathematical model of uncertainty evaluation, the source of uncertainty in measurement process is analyzed, quantitative uncertainty components, calculated the synthesis and the expanded uncertainty, the result has a certain reference value to the dynamic truck scale verification and calibration work.

Dynamic truck scale; Verification procedures; Weight; Uncertainty of measurement

2014-07-09

邢东华，男，福建省计量科学研究院，测力室，检定员 ，工程师