汽车用车速表不确定度评估

徐明辉　张红烛

摘 要：以YT1100型道路性能测试仪对标致牌DC7169TSAB型乘用车的车速表示值进行检测，并对其结果进行不确定度的简化评估为例，探讨车速表示值的检测结果不确定度的评估。

关键词：道路性能测试仪 车速表 测量不确定度

Evaluation of Measurement Uncertainty for the Automotive Speedometer

Xu Minghui Zhang Hongzhu

Abstract：Taking YT1100 type road performance tester for the speedometer value of Peugeot DC7169TSAB passenger car as an example， this paper discusses the evaluation of the uncertainty of the test result of the speedometer value and the simplified evaluation of the uncertainty of the result.

Key words：road performance tester， speedometer， measurement uncertainty

1 概述

GB 15082-2008《汽车用车速表》中要求对汽车用车速表进行检测，本方法依据该标准和JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》对汽车用车速表检测过程中所产生的不确定度进行全面的评估。该方法中未明确说明的内容均按照GB 15082-2008《汽车用车速表》进行测量。

1.1 目的

为规范汽车用车速表的检测方法、步骤，评估汽车用车速表检测过程中所产生的不确定度。

1.2 依据文件

GB 15082-2008 《汽车用车速表》

JJF 1059.1-2012 《测量不确定度评定与表示》

CNAS GL023-2018 《汽车和摩托车检测领域典型参数的测量不确定度评估指南及实例》

1.3 检测仪器、设备

1.4 检测程序

按GB 15082-2008《汽车用车速表》规定的测量方法进行。本次不确定度评估只评估标准要求的车速表指示车速为80km/h时的汽车用车速表的不确定度，共重复20次。

2 不确定度评估

2.1 不确定度评估的流程

不确定度评估的一般由6个步骤组成，见图1。

a）建立数学模型

建立满足测量不确定度评估要求的数学模型，即被测量Y和所有各影响量Xi（i=1，2，…，Xn）间的具体函数关系，一般形式可写成Y=f（X1，…，Xn）。式中，Y称为被测量或输出量，Xi称为影响量或输入量。若被测量Y的估计值为y，输入量Xi的估計值为xi，则有y=f（x1，…，xn）。

b）分析产生不确定度的来源

c）各不确定度分量的评估

评估标准不确定度分量有两种方法，即A类评估和B类评估。A类评估用对在规定的测量条件下测量所得量值的统计分析的方法来对测量不确定度分量的评估，有贝塞尔公式法和极差法两种方式计算标准偏差;B类评估是用不同于测量不确定度A类评估的方法确定测量不确定度分量的评估，B类不确定度的主要来源有：有关仪器和材料的一般知识、制造说明书、校准或其他报告提供的数据、取自手册提供的参考数据的不确定度等。

d）计算合成标准不确定度

汽车领域不确定度评估的数学模型一般为线性数学模型，函数的一般形式为：

y=f（x1，…，xn）=y0+c1x1+c2x2+…+cnxn，数学模型中仅包含各输入量的一阶项。根据方差合成定理，各输入量相互独立或各输入量之间的相关性可以忽略的情况下，被测量Y的合成方差uc2（y）可表示为：

用灵敏系数的符号表示为：

e）确定扩展不确定度

扩展不确定度：U=kuc（y）或UP=kPuc（y），

其中：U或UP为扩展不确定度，k或kP为包含因子，uc（y）为合成标准不确定度。

被测量的最终测量结果可表示为：Y=y±U或Y=y±UP

f）报告结果

扩展不确定度有两种表示方式，U或UP表示。包含因子的获得方式决定了应该采用何种表示方式。当包含因子是根据被测量的分布并由规定的包含概率计算得到，则用UP表示。当包含因子的数值是设定时，则用U表示。

2.2 数学模型

汽车用车速表检测的数学模型为：

Y=V

式中Y为道路性能测试仪输出的结果，km/h，V为车速表的测量结果，km/h。

2.3 不确定度的来源分析

影响汽车用车速表测量结果的不确定因素主要有：

2.3.1 测量重复性引入的测量不确定度u1（x），用A类评估。

被核查道路性能测试仪测量重复性引入的不确定度u1（x），用A类评估;

2.3.2 环境温度的影响

根据GB 15082-2008中规定“试验用车速表处的基准温度应为23℃±5℃”，基本可以保证测试在此温度范围内进行，因而温度的影响归在A类评估中考虑。

2.3.3 驾驶员操作的影响

按GB 15082-2008中规定驾驶员进行汽车用车速表检测，期间驾驶员观察汽车用车速表的速度指示产生误差，在A类不确定度中考虑。

2.3.4 道路性能测试仪的影响

道路性能测试仪是用于每次测量车速表指示实际车速的仪器，其准确度直接影响测量结果，在B类评估中考虑。

2.4 标准不确定度评估

2.4.1 标准不确定度A类评估

标准不确定度的A类评估按表1分别采集数据（重复测量20次，每次重新拆装仪器，读取数据值）。

指示车速v1：80km/h;v2：实际车速;指示车速（v1）与实际车速（v2）之间应符合下列关系式：0≤v1-v2≤v2/10+4，单位km/h。

20次独立观测结果的算术平均值：

由贝塞尔公式得到的平均值的试验标准偏差为：

因测量结果由单次试验得出，所以测量结果A类标准不确定度为：

2.4.2 不确定度B类评估

道路性能测试仪引起的标准不确定度

道路性能测试仪允许误差为±0.5%，为双三角分布，包含因子，由此得到车速表测量不确定度：

其中：a=73.7km/h×0.5%=0.37km/h

道路性能测试仪所带来的标准不确定度分量为：

2.5 合成标准不确定度

根据上述数据，计算并帶入表2

3 扩展不确定度的评估结果

取包含因子k=2，扩展不确定度为：

则80km/h的汽车用车速表测量结果为：

v=73.7km/h±0.8km/h，k=2。

4 结语

文中的试验选了车速表的80km/h的示值进行评估，经过计算得到了测量不确定度。汽车其他检测项目的不确定度也可以运用文中方法进行评估，通过先分析检测过程，找出产生不确定度的原因，经过多次独立观测后用贝塞尔公式得到的平均值的试验标准偏差，为A类评估，再根据测量仪器的准确度进行B类评估，最后将所有分量合成，得到合成标准不确定度，根据需要再将合成标准不确定度与包含因子相乘即可得到扩展不确定度。

参考文献：

[1]GB 15082-2008汽车用车速表[S].

[2]JJF 1059.1-2012测量不确定度评定与表示[S].

[3]CNAS GL023-2018 汽车和摩托车检测领域典型参数的测量不确定度评估指南及实例[Z].