电动自行车闸制动试验不确定度的评定

张彤，刘巧巧，魏俊兰

（国家自行车电动自行车质量监督检验中心，天津 300000）

1.引言

不确定度是指由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度，可以表征被测量的真值所处的量值范围。测量不确定度这个概念最早是由美国人在20世纪80年代提出的。在1993年，国际标准化组织ISO、国际电工委员会IEC、国际计量局BIPM、国际法制计量组织OIML等7个国际组织联合发布了《测量不确定度表示指南》。我国于1999年经国家质量技术监督局批准，颁布实施由全国法制计量技术委员会提出的《测量不确定度评定与表示》（JJF1059—1999)。其适用范围包括国家计量基准、标准物质、测量及测量方法、计量认证和实验室认可、测量仪器的校准和检定、生产过程的质量保证和产品的检验和测试、贸易结算以及资源测量等测量技术领域。目前，中国实验室国家认可委员会要求，检测实验室必须建立测量不确定度的评定程序并应有能力对每一项有数值要求的测量结果进行测量不确定度评定。这就要求大家对检测的理解要上一个新的台阶。

2.评定测量不确定度的方法

评定测量不确定度，首先要建立数学模型，找出不确定度的来源，按两类分量评定：即多次测量用统计方法评定的A类分量UA；用其它非统计方法评定的B类分量UB。总不确定度由A类分量和B类分量按“方、和、根”的方法合成，即

A类分量的不确定度，是指可以采用统计方法（即具有随机误差性质）计算的不确定度。只需用日常的检测方法反复测量同一试样，然后用“贝塞尔公式”计算出A类不确定度。B类分量的不确定度是非统计方法评定不确定度。它主要包括检测设备仪器、环境，以及检测方法等方面影响的测量不确定度。评定B类测量不确定度，需要非常了解检测过程和检测原理，特别是在评定综合性比较强的项目时，显得尤为重要。

3.电动自行车干态制动距离的测量不确定度评定

首先描述一下检测的目的。干态制动的测量是评判制动系统优劣的一个检测项目。其检测过程为：电动自行车由一定重量的骑行者以一定的速度骑行并进行制动，测量其制动距离。在检测过程中主要使用以下器具：路面测速仪表；皮带尺，最小刻度2 mm；滞后时间小于0.025 s的标记系统。必须熟悉这些检测过程和测量仪器，了解其精度和用途，才能评定检测项目的不确定度。评定不确定度的过程如下：

（1）建立数学模型

要求测量结果与检测测量值相同，即：X=Y。

（2）确定不确定度的来源

①测速仪表带来的不确定度

目前，我们使用的测速仪的精度是1。即：△V/V=0.1，由F·S=1/2 mV2可得△S/S=0.2，μ1=S·0.2%。

②皮带尺带来的不确定度

在实验中使用的皮尺测量制动距离，其最小刻度为2 mm，但记录实验数据的最小单位是cm，因此，

③标记系统的滞后带来的不确定度

从制动开始到标记打在路面上的最长时间为0.025 s，那么滞后的距离应该是：

μ3=S=V0·t-1/2at2

④A类不确定度

由等同条件下进行多次试验，采用统计法计算得出。

以上分析是在测量制动距离时的不确定度的影响，若要评定检测结果的不确定度，只需根据每次试验的距离和速度进行计算就可以了。但为了方便，我们可以根据在检测中的极限值计算出最大的不确定度。

在干态制动试验中，根据标准规定，最大骑行速度24+1.5=25.5 km/h，允许的最大制动距离为5.5+(85-70)×0.011×5.5=6.41 m。

所以，在评定制动距离的不确定度时取：

μ=6.41×0.2%=1.28×10-2cm

1

μ2=1/√3 cm=5.8×10-3m

μ3=25.5×1000/3600×0.025-1/2 a·0.0252

其中加速度a由F·S=1/2 mV2得出：a=V2/2S

取极限值v=25.5×1000/3600=7.08 m/s

S=6.4 m

则a=3.19 m/s2

μ3=25.5×1000/3600×0.025-1/2×3.91×0.0252=0.18-0.0012≈0.18 m

A类不确定度分量由试验得出：

确定了不确定分量后，我们将它们合成

并取置信概率为95%，K=2

U=K Uc=2×0.18=0.36 m

通过上述干态不确定度的评定不难看出，影响它的主要不确定度分量是标记系统。如果要提高检测精度，必须提高对标记系统地认识。如果简化它的评定步骤UC=μ3=V0max·△t，V0max是标准规定的最大骑行速度，它们可为25.5 km/h，17.5 km/h或26.5 km/h，△t就是标记系统的反应时间。如果要评定每次测量结果，只需用0.025乘以制动前的初速度就可以了。

综上，要评定不确定度，必须理解检测原理，理解检测的各个步骤，了解检测仪器的工作原理，才能做好这项工作，提高实验室的能力，与国际接轨。