扶梯同步率測試儀示值誤差測量結果不確定度分析與評定

【摘要】 測量不確定度是說明被測量的測得值分散性的參數。本文介紹了扶梯同步率測試儀的功能與用途，并依據JJF（遼） 248-2015《扶梯同步率測試校準規范》和JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》的要求對扶梯同步率測試儀示值誤差的不確定度進行了分析和評定。

【關鍵詞】 扶梯同步率測試儀；不確定度；示值誤差

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2018.02.006

Uncertainty Evaluation of Indication Error for an Escalator Synchronization Rate Test

FENG Tian-yu

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

Abstract： The measurement uncertainty is a parameter about describing the dispersion of the measured value. This paper introduced the uses and functions of the escalator synchronization rate tester. According to the provision in JJF（Liao） 248-2015 Calibration specification for escalator synchronization rate testers and JJF 1059.1-2012 Evaluation and expression of uncertainty in measurement， the uncertainty of the indication error of the escalator synchronous rate tester was analyzed and evaluated.

Key words： escalator synchronization rate test； uncertainty evaluation； indication error

隨著我國科學技術的飛速發展和公共設施的不斷完善，自動扶梯已經成為人們生活和工作中不可缺少的一部分，由于其具有運輸能力強、運行平穩等優點，所以被廣泛應用于商場、車站、辦公樓等公共場所。但是全國各地的扶梯事故頻頻發生，為扶梯的檢測和維護工作敲響了警鐘。自動扶梯屬于特種設備，按規定當地的特種設備檢測機構每年應對其各項參數檢測一次，扶梯維護部門每隔15天進行檢驗一次，但由于人們的安全意識差，對扶梯檢測的頻率并沒有達到規定次數，同時對扶梯檢測的設備精度也沒有足夠認識，認為設備能夠正常運行就是沒問題的，使得扶梯的安全維護工作難以有效進行，帶來更大的安全隱患。

扶梯同步率是扶梯檢測中的一項重要參數，該參數主要表示扶梯中人行道和扶手帶運行速度的同步程度。如果兩者的運行速度差值過大，則有可能導致人站立不穩進而摔倒引發安全事故，所以扶梯同步率是否符合要求關系到扶梯能否安全平穩的運行。

扶梯同步率測試儀是用于測試扶梯人行道的速度和自動扶梯的扶手帶與梯級之間運行速度的同步率的專用儀器。其工作原理是分別測量扶梯的人行道與扶手帶的速度值，通過計算出的同步率值來判斷扶梯的同步率是否在允許的合格范圍內。作為檢測扶梯同步率的精密儀器，其示值誤差的大小直接影響檢測扶梯同步率的準確性，示值誤差的不確定度的大小也表示該數據的可信程度。本文對扶梯同步率測試儀在速度值為1m/s的測量點進行不確定度評定。

1 概述

1.1 測量依據

依據JJF（遼） 248-2015《扶梯同步率測試校準規范》中的測量方法進行測量。

1.2 環境條件

溫度（20±10）℃；相對濕度不大于85%。

1.3 測量標準

速度校準裝置，分辨力為0.001m/s，最大允許誤差為±0.3%。

1.4 被測對象

扶梯同步率測試儀，最大允許誤差為±1.0%

1.5 測量方法

JJF（遼） 248-2015《扶梯同步率測試校準規范》提供了兩種校準方法，即組合校準方法和速度校準方法，組合校準方法是通過對扶梯同步率測試儀轉軸的轉速和滾輪的直徑分別進行測量，通過計算得出滾輪的速度值；速度校準方法是采用速度標準裝置直接對扶梯同步率測試儀滾輪的速度值進行測量。為了減少不確定度分量的引入，本文采用速度校準方法。在被檢扶梯同步率測試儀的測量范圍內均勻選擇五個校準點（包括下限值和上限值）。預設扶梯同步率測試儀和速度標準裝置參數，在速度標準裝置上輸入扶梯同步率測試儀滾輪的周長值。將扶梯同步率測試儀的滾輪與速度校準裝置的模擬輪盤貼緊并試運轉，應無滑動現象。開啟速度標準裝置，平穩地遞增速度值，讀取各校準點的速度值并記錄，每個速度校準點重復測量3次，以3次測量值的算術平均值作為測量結果。

2 建立數學模型

2.1 數學模型

[δv=v-vbvb=vvb-1]

式中：[δv]——速度示值相對誤差，%；

[v]——速度5次測量的算術平均值，m/s；

[vb]——校準裝置設定的標準速度值，m/s。

2.2 不確定度傳播率

由于[v]與[vb]不相關，故其合成方差可由下式求得：

[u2（δv）=c12u2（v）+c22u2（vb）]

靈敏系數為：

[c1=?δv?v=1vb]

[c2=?δv?vb=-vvb2]

由于測量精度較高，[vb]與[v]近似相等，且[δv]為相對誤差，所以示值誤差的不確定度可由下式計算：

[urel2（δv）=urel2（v）+urel2（vb）]

3 各輸入量的不確定度評定

3.1 被校扶梯同步率測試儀示值引起的相對不確定度分量[urel（v）]

3.1.1 被校扶梯同步率測試儀示值重復性引起的不確定度分量[urel（v1）]按A類評定

對一臺扶梯同步率測試儀1.000m/s校準點進行3次重復性測量，測量數據如下：

1.000m/s，1.002m/s，1.002m/s。

由極差法可得單次測量實驗標準偏差為：

[s=vmax-vmin1.69=1.18×103]m/s

由s及n=3可計算出由重復性引起的不確定度為：

[urel（v1）=s3×1vb=6.81×10-4]

3.1.2 被校扶梯同步率測試儀分辨力d引起的不確定度分量[urel（v2）]屬B類評定

按矩形分布處理。被校扶梯同步率測試儀分辨力d=0.001m/s，所以由分辨力引起的不確定度分量為：

[urel（v2）=0.29d×1vb=2.90×10-4]

3.1.3 確定被校扶梯同步率測試儀示值引起的相對不確定度分量[urel（v）]

依據JJF 1059的規定，取被校扶梯同步率測試儀示值重復性引起的不確定度分量[urel（v1）]和分辨力引起的不確定度分量[urel（v2）]兩者中較大值作為示值引起的相對不確定度分量[urel（v）]。所以：

[urel（v）=6.81×10-4]

3.2 確定由校準裝置引起的不確定度分量[urel（vb）]

速度標準裝置由上一級計量標準校準，校準證書中給出的相對擴展不確定度為[Urel=1×10-3]，[k=2]。為均勻分布，包含因子k取[3]，采用B類標準不確定度評定，計算由校準裝置引起的不確定度分量：

[urel（vb）=Urelk=5×10-4]

4 合成標準不確定度的評定

通過以上公式計算出的結果，可得出合成標準不確定度：

[ucrel=urel2（v）+urel2（vb）=8.45×10-4]

5 擴展不確定度的評定

因主要分量中可視為正態分布，則取包含因子k=2，則擴展不確定度：

[Urel=kucrel=1.7×10-3]

6 結語

本文以最大允許誤差為1%的扶梯同步率測試儀作為被評定對象，采用精度為0.3%的速度標準裝置作為測量標準，根據JJF（遼） 248-2015《扶梯同步率測試校準規范》中的測量方法進行測量并進行不確定度評定。對于不同測量點的示值誤差的相對擴展不確定度均可按上述方法分析評定。

【參考文獻】

[1] 測量不確定度評定與表示：JJF 1059.1-2012[S].

[2] 扶梯同步率測試校準規范：JJF（遼） 248-2015[S].

[3] 劉寶明，自動扶梯檢測及安全管理[J].電子制作，2016（4）.