机动车转向力角仪示值误差不确定度评定

刘广

【摘要】 机动车方向盘转向力-转向角检测仪适用于方向盘的转角、转向力（或力矩）等静态或动态计量参数的检测。本文着重介绍了对机动车方向盘转向力-转向角检测仪转向力矩示值误差测量时的不确定度分析的评定过程与方法，充分考虑了测量过程中的各项不确定度分量。按照校准规范的要求，给出了具体的计算公式和典型数值，希望对从事机动车方向盘转向力-转向角检测仪校准工作的人员在评定不确定度时有所借鉴作用。

【关键词】 力矩;示值误差;不确定度

【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2018.04.007

The Evaluation of Uncertainty of Indication Error When Using Motor Vehicle Testers for Steering Force and Steering Angle

LIU Guang

（Liaoning Provincial Institute of Measurement，Shenyang 110004，China）

Abstract： The motor vehicle testers for steering force and steering angle is mainly used for measurement of steering force and steering angle. This paper analyzes the uncertainty when using instruments to measure the motor vehicle testers for steering force and steering angle，and introduces some assessing methods. It takes considerations of the uncertainty components in the measurement process，and provides specific calculation formulas and typical values according to the standard requirements，which will contribute to the calibration of motor vehicle testers for steering force and steering angle.

Key words： torque;indication error;uncertainty

机动车方向盘转向力-转向角检测仪（以下简称“力角仪”）是机动车检验机构、科研院所用来检测和进行科研的常见设备，是一种用来测量机动车、拖拉机和其它轮式车辆方向盘的操纵力值及转动角度的仪器，适用于方向盘的转向角、转向力（或力矩）等静态或动态计量参数的检测。

1 概述

1.1 校准技术依据

JJF 1196-2008《机动车方向盘转向力-转向角检测仪校准规范》。

1.2 校準环境条件

环境温度：0～40℃;

相对湿度：≤85%。

1.3 计量标准

主要计量标准设备为标准扭矩仪，技术性能指标见表1。

1.4 被校准对象

机动车方向盘转向力-转向角检测仪。

1.5 校准方法

首先保证被校准的机动车方向盘转向力-转向角检测仪转轴与扭矩仪的传感器刚性同轴联接，使转向力矩按校准规范规定的测量点逐点对机动车方向盘转向力-转向角检测仪加载力矩，通过比较加载标准扭矩值和机动车方向盘转向力-转向角检测仪的示值来完成校准其力矩示值误差的工作。

2 建立数学模型，列出不确定度传播率

2.1 建立校准数学模型

式中：[Δ]——被校准力角仪示值绝对误差，Nm;

[Xi]——被校准力角仪3次读数平均值，Nm;

[Ai]——加载的标准力矩值，Nm。

2.2 不确定度传播率

3 标准不确定度的评定

3.1 计量标准器（标准扭矩仪）示值误差引入的标准不确定度[u（Ai）]

根据JJG 557-2011《标准扭矩仪》规定，0.5级标准扭矩仪的示值误差±0.5%，在100Nm校准点，按均匀分布，取置信因子[k=3]，因此得到由计量标准器（标准扭矩仪）示值误差引入的标准不确定度为：

3.2 被校准力角仪测量重复性引入的不确定度[u1（Xi）]

用A类标准不确定度方法评定，为正态方法。以校准100Nm为例，重复测量10次，测量结果见表2。

用贝塞尔公式计算单次实验标准差：

实际工作中，只校准三次，所以单次实验标准差为：

3.3 被校准力角仪示值分辨力引入的标准不确定度[u2（Xi）]

被校准力角仪示值分辨力引入的标准不确定度可以采用B类标准不确定度方法评定，被校准力角仪的分度值为1Nm，其分辨力为0.5Nm，则不确定度区间半宽度为0.5Nm，按均匀分布计算，所以分辨力引入的不确定度为：

由于被校准力角仪示值分辨力引入的标准不确定度小于被校准力角仪示值重复性引入的标准不确定度，为了避免重复计算，只取最大影响量[u1（Xi）]。

4 标准不确定度汇总（见表3）

5 合成标准不确定度的评定

以上各项标准不确定度分量是互不相关的，所以合成标准不确定度为：

6 扩展不确定度的确定

因主要分量中[u（Ai）]和[u1（Xi）]可视为正态分布，因此P=95%时，可取包含因子k=2，则：

7 结语

根据JJF 1196-2008《机动车方向盘转向力-转向角检测仪校准规范》的规定，校准过程能够满足校准规范要求。不确定度的评定能够满足机动车方向盘转向力-转向角检测仪校准的需要。

【参考文献】

[1]  倪育才.实用测量不确定度评定[M].北京：中国质检出版社，2016.

[2]  廖蔚松.机动车方向盘转向力-转向角检测仪转向角示值误差测量值的不确定度评定[J].计量与测试技术，2015（6）：59.

[3]  戴映云.机动车方向盘转向力-转向角检测仪角度量示值误差校准结果的不确定度评定[J].中国计量，2008（11）：91-92.

[4]  机动车方向盘转向力-转向角检测仪校准规范：JJF 1196-2008[S].

[5]  测量不确定度评定与表示：JJF 1059.1-2012[S].