平板式制动检验台示值误差测量不确定度评定
2019-02-06刘广冯天宇
刘广 冯天宇
【摘要】 本文介绍了平板式制动检验台示值误差检定时的不确定度分析和评定方法。从实际工作情况出发，充分考虑了各项不确定度分量，给出了具体计算公式和典型数值，希望对从事平板式制动检验台检定工作的人员评定不确定度尽绵薄之力。
【关键词】 平板式制动检验台;制动力;轮重;示值误差;不确定度
【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2019.02.009
Abstract： It is introduced in this thesis how to analyse and assess the uncertainty when using instruments to measure platform brake testers，it practically takes sufficient consideration about the various uncertain components，and provides specific calculation formulas and typical numerical values，which will contribute a lot to assessing the uncertainty in the verification of the platform brake testers.
Key words： platform brake testers;braking force;wheel weighting;indication errror;uncertainty
新版JJG 1020-2017《平板式制动检验台》国家计量检定规程已于2018年05月20日实施，规程中将平板式制动检验台的制动力、轮重两项计量性能均作了详细的规定，使用一个技术规范即可完整评价平板式制动检验台的计量性能。
1 概述
1.1 检定技术依据
JJG 1020-2017《平板式制动检验台》
1.2 检定环境条件
（1）检定温度：-5～40 ℃;
（2）检定湿度：不大于85%RH;
（3）检定电压：额定电压（220±22） V，频率（50±1） Hz;
（4）检定应在周围的污染、振动、电磁干扰对检定结果无影响的环境下进行。
1.3 检定用计量标准
两只标准测力仪、若干砝码（见表1）。
1.4 被检定对象
汽车平板式制动检验台、摩托车平板式制动检验台。
1.5 检定方法
1.5.1 制动力检定（不加载轮重）
选择平板制动台额定或允许的最大轮制动力的10%、50%和100%为检定点，由小到大逐级加力，分别读取各检定点标准测力仪示值和平板制动台制动力示值，重复3次，计算每一检定点3次示值的平均值，每次测试前标准测力仪和平板制动台仪表应清零或复位。
1.5.2 制动力检定（加载轮重）
选择平板制动台额定或允许的最大轮制动力的30%、70%为检定点，先在平板制动台的中部位置加载（300±30） kg的砝码，然后按所选检定点逐级加力，分别读取标准测力仪示值和平板制动台制动力示值，重复3次。
1.5.3 轮重检定（不加载恒定力）
安装专用轮重加载装置，连接标准测力仪，平板制动台和标准测力仪调零。选择平板制动台最大称量的10%、50%和100%（或常用最大检定点）为检定点，按所选检定点由小到大逐级加载轮重，分别读取加载后各检定点标准测力仪示值和平板制动台轮重示值，重复3次。每次测试前标准测力仪和平板制动台仪表应同时清零或复位。
1.5.4 轮重检定（加载恒定力）
安装专用制动力加载装置，平板制动台仪表调零。选择200 kg、500 kg为检定点，按所选检定点给平板制动台加200 kg和500 kg标准载荷，然后沿制动力方向给平板制动台加恒定力（500±50） daN，读取平板制动台轮重示值。
2 平板制动台制动力测量结果不确定度评定
2.1 建立数学模型，列出不确定度传播率
制动力检定数学模型
2.2 不确定度传播率
2.3 计算灵敏系数
2.2的公式中灵敏系数为：
3 制动力测量结果标准不确定度的评定
3.1 由标准测力仪的示值误差引入的标准不确定度[u（B）]
采用B类标准不确定度方法评定，通过查询标准测力仪检定证书可知，0.3级标准测力仪的示值误差为±0.3%，按均匀分布，计算置信因子[k=3]，以检定3000 daN为例，所以：
3.2 被检定平板式制动检验台制动力示值重复性引入的标准不确定度[u1（C）]
用A类标准不确定度方法评定，为正态方法。以检定3000 daN为例，重复测量3次，用极差法计算单次实验标准差公式为：
其中[Xmax-Xmin=1 daN]，所以其单次实验标准差为：
3.3 被检定平板式制动检验台制动力示值分辨力引入的标准不确定度[u2（C）]
用B类标准不确定度方法评定，被检定平板式制动检验台制动力的分度值为1 daN，其分辨力为1 daN，则不确定度区间半宽度为0.5 daN，按均匀分布计算，所以分辨力引入的不确定度为：
由于被检定平板式制动检验台制动力分辨力引入的标准不确定度小于被检定平板式制动检验台制动力示值重复性引入的标准不确定度，为了避免重复计算，只取最大影響量[u1（C）]。
4 制動力测量结果标准不确定度汇总表（见表2）
5 制动力测量结果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 制动力测量结果扩展不确定度的确定
因主要分量中[u（B）]和[u（C）]可视为正态分布，因此P=95%时，可取包含因子k=2，则：
7 制动力测量结果的不确定度报告
根据JJG 1020-2017《平板式制动检验台》的规定，制动力检定过程中在测量范围内取大致满量程10%、50%、100%进行检定，其测量不确定度见表3。
8 平板制动台轮重测量结果不确定度评定
8.1 建立数学模型，列出不确定度传播率
轮重检定数学模型为：
式中：[σ]——制动平板第i检定点的轮重示值误差，kg;
[E]——制动平板第i检定点3次轮重示值的平均值，kg;
[D]——制动平板第i检定点标准测力仪的示值，kg。
8.2 轮重测量结果不确定度传播率
8.3 轮重测量结果计算灵敏系数
8.2的公式中灵敏系数为：
9 轮重测量结果标准不确定度的评定
9.1 由标准测力仪的示值误差引入的标准不确定度[u（D）]
采用B类标准不确定度方法评定，通过查询标准测力仪检定证书可知，0.5级标准测力仪的示值误差为±0.5%，按均匀分布，计算置信因子[k=3]，以检定5000 kg为例，所以：
9.2 被检定平板式制动检验台轮重示值重复性引入的标准不确定度[u1（E）]
用A类标准不确定度方法评定，为正态方法。以检定5000 kg为例，重复测量3次，用极差法计算单次实验标准差公式为：
其中[Xmax-Xmin=1 kg]，所以单次实验标准差为：
9.3 被检定平板式制动检验台轮重示值分辨力引入的标准不确定度[u2（E）]
用B类标准不确定度方法评定，被检定平板式制动检验台轮重的分度值为1 kg，其分辨力为1 kg，则不确定度区间半宽度为0.5 kg，按均匀分布计算，所以分辨力引入的不确定度为：
由于被检定平板式制动检验台轮重分辨力引入的标准不确定度小于被检定平板式制动检验台轮重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（E）]。
10 轮重测量结果的标准不确定度汇总表（见表4）
11 轮重测量结果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：
12 轮重测量结果扩展不确定度的确定
因主要分量中[u（D）]和[u（E）]可视为正态分布，
因此P=95%时，可取包含因子k=2，则：
13 轮重测量结果的不确定度报告
根据JJG 1020-2017《平板式制动检验台》的规定，轮重检定过程中在测量范围内取大致满量程10%、50%、100%进行检定，其测量不确定度详见表5。
【参考文献】
[1] 倪育才.实用测量不确定度评定（第5版）[M].北京：中国质检出版社，2016.
[2] 韩雪松.平板式制动检验台测量结果不确定度评定[J].内蒙古科技与经济，2014（13）：87+89.
[3] 平板式制动检验台：JJG 1020-2017[S].
[4] 测量不确定度评定与表示：JJF 1059.1-2012[S].
