機動車轉向力角儀示值誤差不確定度評定

劉廣

【摘要】 機動車方向盤轉向力-轉向角檢測儀適用于方向盤的轉角、轉向力（或力矩）等靜態或動態計量參數的檢測。本文著重介紹了對機動車方向盤轉向力-轉向角檢測儀轉向力矩示值誤差測量時的不確定度分析的評定過程與方法，充分考慮了測量過程中的各項不確定度分量。按照校準規范的要求，給出了具體的計算公式和典型數值，希望對從事機動車方向盤轉向力-轉向角檢測儀校準工作的人員在評定不確定度時有所借鑒作用。

【關鍵詞】 力矩;示值誤差;不確定度

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2018.04.007

The Evaluation of Uncertainty of Indication Error When Using Motor Vehicle Testers for Steering Force and Steering Angle

LIU Guang

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

Abstract： The motor vehicle testers for steering force and steering angle is mainly used for measurement of steering force and steering angle. This paper analyzes the uncertainty when using instruments to measure the motor vehicle testers for steering force and steering angle，and introduces some assessing methods. It takes considerations of the uncertainty components in the measurement process，and provides specific calculation formulas and typical values according to the standard requirements，which will contribute to the calibration of motor vehicle testers for steering force and steering angle.

Key words： torque;indication error;uncertainty

機動車方向盤轉向力-轉向角檢測儀（以下簡稱“力角儀”）是機動車檢驗機構、科研院所用來檢測和進行科研的常見設備，是一種用來測量機動車、拖拉機和其它輪式車輛方向盤的操縱力值及轉動角度的儀器，適用于方向盤的轉向角、轉向力（或力矩）等靜態或動態計量參數的檢測。

1 概述

1.1 校準技術依據

JJF 1196-2008《機動車方向盤轉向力-轉向角檢測儀校準規范》。

1.2 校準環境條件

環境溫度：0～40℃;

相對濕度：≤85%。

1.3 計量標準

主要計量標準設備為標準扭矩儀，技術性能指標見表1。

1.4 被校準對象

機動車方向盤轉向力-轉向角檢測儀。

1.5 校準方法

首先保證被校準的機動車方向盤轉向力-轉向角檢測儀轉軸與扭矩儀的傳感器剛性同軸聯接，使轉向力矩按校準規范規定的測量點逐點對機動車方向盤轉向力-轉向角檢測儀加載力矩，通過比較加載標準扭矩值和機動車方向盤轉向力-轉向角檢測儀的示值來完成校準其力矩示值誤差的工作。

2 建立數學模型，列出不確定度傳播率

2.1 建立校準數學模型

式中：[Δ]——被校準力角儀示值絕對誤差，Nm;

[Xi]——被校準力角儀3次讀數平均值，Nm;

[Ai]——加載的標準力矩值，Nm。

2.2 不確定度傳播率

3 標準不確定度的評定

3.1 計量標準器（標準扭矩儀）示值誤差引入的標準不確定度[u（Ai）]

根據JJG 557-2011《標準扭矩儀》規定，0.5級標準扭矩儀的示值誤差±0.5%，在100Nm校準點，按均勻分布，取置信因子[k=3]，因此得到由計量標準器（標準扭矩儀）示值誤差引入的標準不確定度為：

3.2 被校準力角儀測量重復性引入的不確定度[u1（Xi）]

用A類標準不確定度方法評定，為正態方法。以校準100Nm為例，重復測量10次，測量結果見表2。

用貝塞爾公式計算單次實驗標準差：

實際工作中，只校準三次，所以單次實驗標準差為：

3.3 被校準力角儀示值分辨力引入的標準不確定度[u2（Xi）]

被校準力角儀示值分辨力引入的標準不確定度可以采用B類標準不確定度方法評定，被校準力角儀的分度值為1Nm，其分辨力為0.5Nm，則不確定度區間半寬度為0.5Nm，按均勻分布計算，所以分辨力引入的不確定度為：

由于被校準力角儀示值分辨力引入的標準不確定度小于被校準力角儀示值重復性引入的標準不確定度，為了避免重復計算，只取最大影響量[u1（Xi）]。

4 標準不確定度匯總（見表3）

5 合成標準不確定度的評定

以上各項標準不確定度分量是互不相關的，所以合成標準不確定度為：

6 擴展不確定度的確定

因主要分量中[u（Ai）]和[u1（Xi）]可視為正態分布，因此P=95%時，可取包含因子k=2，則：

7 結語

根據JJF 1196-2008《機動車方向盤轉向力-轉向角檢測儀校準規范》的規定，校準過程能夠滿足校準規范要求。不確定度的評定能夠滿足機動車方向盤轉向力-轉向角檢測儀校準的需要。

【參考文獻】

[1]? 倪育才.實用測量不確定度評定[M].北京：中國質檢出版社，2016.

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[3]? 戴映云.機動車方向盤轉向力-轉向角檢測儀角度量示值誤差校準結果的不確定度評定[J].中國計量，2008（11）：91-92.

[4]? 機動車方向盤轉向力-轉向角檢測儀校準規范：JJF 1196-2008[S].

[5]? 測量不確定度評定與表示：JJF 1059.1-2012[S].