電動自行車閘制動試驗不確定度的評定

張彤，劉巧巧，魏俊蘭

（國家自行車電動自行車質量監督檢驗中心，天津 300000）

1.引言

不確定度是指由于測量誤差的存在而對被測量值不能肯定的程度，可以表征被測量的真值所處的量值范圍。測量不確定度這個概念最早是由美國人在20世紀80年代提出的。在1993年，國際標準化組織ISO、國際電工委員會IEC、國際計量局BIPM、國際法制計量組織OIML等7個國際組織聯合發布了《測量不確定度表示指南》。我國于1999年經國家質量技術監督局批準，頒布實施由全國法制計量技術委員會提出的《測量不確定度評定與表示》（JJF1059—1999)。其適用范圍包括國家計量基準、標準物質、測量及測量方法、計量認證和實驗室認可、測量儀器的校準和檢定、生產過程的質量保證和產品的檢驗和測試、貿易結算以及資源測量等測量技術領域。目前，中國實驗室國家認可委員會要求，檢測實驗室必須建立測量不確定度的評定程序并應有能力對每一項有數值要求的測量結果進行測量不確定度評定。這就要求大家對檢測的理解要上一個新的臺階。

2.評定測量不確定度的方法

評定測量不確定度，首先要建立數學模型，找出不確定度的來源，按兩類分量評定：即多次測量用統計方法評定的A類分量UA；用其它非統計方法評定的B類分量UB。總不確定度由A類分量和B類分量按“方、和、根”的方法合成，即

A類分量的不確定度，是指可以采用統計方法（即具有隨機誤差性質）計算的不確定度。只需用日常的檢測方法反復測量同一試樣，然后用“貝塞爾公式”計算出A類不確定度。B類分量的不確定度是非統計方法評定不確定度。它主要包括檢測設備儀器、環境，以及檢測方法等方面影響的測量不確定度。評定B類測量不確定度，需要非常了解檢測過程和檢測原理，特別是在評定綜合性比較強的項目時，顯得尤為重要。

3.電動自行車干態制動距離的測量不確定度評定

首先描述一下檢測的目的。干態制動的測量是評判制動系統優劣的一個檢測項目。其檢測過程為：電動自行車由一定重量的騎行者以一定的速度騎行并進行制動，測量其制動距離。在檢測過程中主要使用以下器具：路面測速儀表；皮帶尺，最小刻度2 mm；滯后時間小于0.025 s的標記系統。必須熟悉這些檢測過程和測量儀器，了解其精度和用途，才能評定檢測項目的不確定度。評定不確定度的過程如下：

（1）建立數學模型

要求測量結果與檢測測量值相同，即：X=Y。

（2）確定不確定度的來源

①測速儀表帶來的不確定度

目前，我們使用的測速儀的精度是1。即：△V/V=0.1，由F·S=1/2 mV2可得△S/S=0.2，μ1=S·0.2%。

②皮帶尺帶來的不確定度

在實驗中使用的皮尺測量制動距離，其最小刻度為2 mm，但記錄實驗數據的最小單位是cm，因此，

③標記系統的滯后帶來的不確定度

從制動開始到標記打在路面上的最長時間為0.025 s，那么滯后的距離應該是：

μ3=S=V0·t-1/2at2

④A類不確定度

由等同條件下進行多次試驗，采用統計法計算得出。

以上分析是在測量制動距離時的不確定度的影響，若要評定檢測結果的不確定度，只需根據每次試驗的距離和速度進行計算就可以了。但為了方便，我們可以根據在檢測中的極限值計算出最大的不確定度。

在干態制動試驗中，根據標準規定，最大騎行速度24+1.5=25.5 km/h，允許的最大制動距離為5.5+(85-70)×0.011×5.5=6.41 m。

所以，在評定制動距離的不確定度時取：

μ=6.41×0.2%=1.28×10-2cm

1

μ2=1/√3 cm=5.8×10-3m

μ3=25.5×1000/3600×0.025-1/2 a·0.0252

其中加速度a由F·S=1/2 mV2得出：a=V2/2S

取極限值v=25.5×1000/3600=7.08 m/s

S=6.4 m

則a=3.19 m/s2

μ3=25.5×1000/3600×0.025-1/2×3.91×0.0252=0.18-0.0012≈0.18 m

A類不確定度分量由試驗得出：

確定了不確定分量后，我們將它們合成

并取置信概率為95%，K=2

U=K Uc=2×0.18=0.36 m

通過上述干態不確定度的評定不難看出，影響它的主要不確定度分量是標記系統。如果要提高檢測精度，必須提高對標記系統地認識。如果簡化它的評定步驟UC=μ3=V0max·△t，V0max是標準規定的最大騎行速度，它們可為25.5 km/h，17.5 km/h或26.5 km/h，△t就是標記系統的反應時間。如果要評定每次測量結果，只需用0.025乘以制動前的初速度就可以了。

綜上，要評定不確定度，必須理解檢測原理，理解檢測的各個步驟，了解檢測儀器的工作原理，才能做好這項工作，提高實驗室的能力，與國際接軌。