电动自行车电机测功机转矩示值误差的测量不确定度评定

孙搏 崔尧尧

摘要： 鉴于电动自行车电机测功机作为专业性较强的检测设备，已被国内大多数电动自行车生产企业和专业实验室广泛使用，此文依据JJG（轻工）101-—2018《电动自行车电机测功机校准规范》，介绍了对电机测功机转矩示值误差测量结果的不确定度评定方法，以便今后电动自行车电机测试工作更好地开展。

关键词：电动自行车;电机测功机;不确定度评定

1    引言

近年来，随着电动自行车产品份额不断提升，销售市场不断扩大，消费群体不断增大，对电动自行车产品质量的要求亦愈发严格。我国于2019年4月实施的电动自行车新国标将电动自行车由生产许可制转为强制性产品认证管理，即“3C”认证，进一步加强了电动自行车的质量管理。电动自行车电机测功机是用于电动自行车电机测试的关键仪器，其作为专业性较强的检测设备，已被国内大多数电动自行车生产企业和专业实验室广泛使用。我国工信部于2018年10月发布，并于2018年年底实施的JJG（轻工）101—2018《电动自行车电机测功机校准规范》，统一了检测机构和计量校准部门校准方法，提高了计量校准能力，填补了自行车行业专用计量器具校准技术规范的空白，依据此校准规范，本文介绍了对电机测功机转矩示值误差测量结果的不确定度评定方法。

2    测量过程

2.1 方法依据：JJG（轻工）101—2018《电动自行车电机测功机校准规范》。

2.2 测量环境：实验室温度为20±5℃，相对湿度不大于75%RH。

2.3 测量标准：M1等级的5 kg砝码，其质量最大允许误差为±250 mg;力臂杠杆，其长度误差为613 mm±0.5 mm，对称度误差为±0.25 mm。

2.4 被测对象：测量上限为100 Nm的电机测功机（以下简称“测功机”）。

2.5 测量方法：采用比较法，将测功机转矩示值与标准砝码与力臂杠杆组合产生的标准扭矩值进行比较得到测功机转矩示值误差[1]。现以30 Nm的测量点为例进行不确定度分析。

3    数学模型

4    各输入量的标准不确定度分量的评定

4.1    输入量的标准不确定度分量u（）的评定

标准不确定度分量u（）是由测量重复性引起的，采用A类评定。在测量过程中，被测测功机的示值波动、温度特性、零位调整、示值分辨率等都综合体现于测功机示值的测量重复性中，不予重复考虑。

测功机正向与逆向的示值重复性相同，故取30 Nm测量点单方向重复测量10次，得到转矩xi的测量列为：29.6 Nm、29.7 Nm、29.6 Nm、29.7 Nm、29.7 Nm、29.6 Nm、29.8 Nm、29.6 Nm、29.7 Nm、29.8 Nm。

4.2    输入量m的标准不确定度分量u（m）的评定

标准不确定度分量u（m）是由作为标准的砝码质量引起的，采用B类评定，其中，加速度、空气密度和砝码材料密度对测量影响很小，可忽略不计。

已知砝码质量m为5 kg，其最大允许误差为±250 mg，即±2.5×10-4 kg，则区间半宽度a = 2.5×10-4 kg，按均匀分布，k = ，则，砝码的最大允许误差引起的标准不确定度为：

4.3    输入量L的标准不确定度分量u（L）的评定

标准不确定度分量u（L）是由力臂杠杆的长度误差和对中心点的对称度误差引起的，采用B类评定，其中，温度、材质密度对测量影响很小，可忽略不计。

5.2    标准不确定度汇总

各输入量的标准不确定度汇总见表1。

5.3    合成标准不确定度的计算

因各输入量的標准不确定度分量之间是不存在相关性的，彼此独立[2]，则合成标准不确定度为：

6    扩展不确定度的评定

参考文献

[1]中华人民共和国工业和信息化部.JJG（轻工）101—2018，电动自行车电机测功机校准规范[S].北京：中国轻工业出版社，      2018.

[2]国家质量监督检验检疫总局.JJF 1059.1—2012，测量不确定度评定与表示[S].北京：出版者不详]，2012.