基于GB 19152-2016的中歐機動車前照燈配光性能檢驗測量不確定度研究

李 鋼 紀迎平 李志銳 方素香

（天津大學內燃機研究所 天津 300072）

引言

在產品檢測的領域中，測量不確定度（uncertainty of measurement）是一個非常重要的項目，它是指根據所用到的信息，表征賦予被測量的量值分散性的非負參數，也就是針對某個檢測項目在考慮了所有的引起測量值分散的因素后可能引起的測量結果的某一概率下的偏離區間。國際上在測量不確定度領域主要用到的標準為ISO/IEC GUIDE 98-3-2008《測量不確定度第三部分：測量不確定度表示指南》（Uncertainty of measurement-Part 3:Guide to the expression of uncertainty in measurement）。該標準也是我國JJF 1059-2012《測量不確定度評估與表示》的重要技術來源。針對機動車檢測項目不確定度，歐洲沒有該領域的系統性指導文件。對于機動車燈光檢驗項目，在聯合國歐洲經濟委員會國際汽車照明及光信號裝置專家組（GTB）光學工作組制定的《燈光實驗室準確度導則》（《Photometry Laboratory Accuracy Guidelines》）的附件D中有相應的規定。我國這方面的標準為中華人民共和國國家計量技術規范JJF1059-2012。在機動車檢測領域，中國合格評估國家認可委員會于2014年9月1日發布并實施了CNASGL35《汽車和摩托車檢測領域典型參數的測量不確定度評估指南及實例》，該文件既給出了測量不確定度評估的基本程序，也列舉了包括機動車前照燈配光性能在內的7個汽車和摩托車檢測項目的不確定度評估實例。2017年1月1日，新國家標準GB19152-2016《發射對稱近光和/或遠光的機動車前照燈》實施[1]，新標準與老標準在檢驗方法、坐標系等關系到不確定度的方面均有變化，因此，對于CNAS-GL35給出的評估實例也應進行調整。本文就基于GB19152-2016，參考CNAS-GL35中的實例針對機動車前照燈配光性能項目對中歐的測量不確定度要求進行分析。

1 項目介紹

根據GB19152-2016《發射對稱近光和/或遠光的機動車前照燈》的要求，建立了數學模型，測量示意圖如圖1所示。

圖1 測量示意圖

1.1 發光強度值

在距離樣品基準中心點25 m的屏幕上測量標準要求的各個測試點上的發光強度值I0，根據光學平方反比定律：

式中：L為轉臺基準中心到照度計垂直距離，E0為照度計測得的該點照度值。

1.2 靈敏系數

1）轉臺基準中心至屏幕HV點的實際距離L對測量結果的靈敏系數為：

2）照度值對測量結果的靈敏系數為：

2 不確定度的來源

不確定度來源有重復性測量誤差、檢驗設備精度或誤差（如照度計精度）等，具體見圖2所示。

圖2 不確定度來源示意圖

3 不確定度評估方法的選擇

3.1 CNAS-GL35與GB19152-2016

通過對前照燈配光性能測量過程進行分析，影響測量結果的主要因素如圖2所示。其中由于試驗人員對樣品（含試驗夾具）安裝帶來的影響可以通過A類方法進行評估，其他因素可以通過B類方法進行評估。所有來源具體如下：

1）重復性測量引入的標準不確定度uA，采用A類方法評估；

2）轉臺基準中心至屏幕HV點的實際距離L的測量誤差引起的不確定度，采用B類方法評估；

3）照度值的相對標準不確定度u（E），采用B類方法評估。

根據CNAS組織開展過的調查分析，環境因素（溫濕度、雜散光等）對試驗結果帶來的影響極小，因此評估時不考慮由環境因素對試驗結果造成的不確定度。

3.2 GTB

1）給出了重復測量的評估方法，未具體說明使用條件；

2）給出了光度測試系統光強分量、角度分量和標準燈泡分量的不確定度評估值。

4 各不確定度分量的評估

各設備精度等數值為實際說明書中參數或計量檢定證書中的結果。

4.1 常規方法

對于重復性測量引入的不確定度，目前中國與歐洲通常都是對被測量多次測量后使用貝塞爾公式計算得出，因該不確定度評定為常規方法，本文不再進一步給出示例。

4.2 轉臺基準中心至屏幕HV點的實際距離L的測量誤差引起的不確定度u（L）

1）CNAS-GL35與GB19152-2016[2-3]：該不確定度主要由激光測距儀的測量精度引起。查激光測距儀的精度為0.000 7 m，k=2。則

2）GTB：未考慮該部分的不確定度分量。

4.3 測量點至回轉中心的連線和基準軸線的夾角的測量誤差引起的不確定度u（α）

1）CNAS-GL35與GB19152-2016：因GB19152-2016中已將平面坐標系改為球面坐標系，從原理上消除了cos3（α）的修正項，因此不考慮該項目的影響[4-5]。

2）GTB：俯仰和旋轉的不確定度貢獻值均為0.289°，轉臺調節量引起的不確定度貢獻值為0.0288°，合成角度不確定度貢獻值為0.41°。

計算得：u（α）=0.41°=0.007 2 rad

4.4 照度值的相對標準不確定度u rel（E）評估

光通量與電流的關系：同一燈泡在標稱電流附近其電流與光通量成正比。即

式中：Κ1為該燈泡特有的系數。

照度值與光通量的關系：同一燈具測量屏幕上任何一點的照度與其光源光通量成正比。即：

式中：Κ2為該燈具該點的配光性能系數。

于鶴軒來找主任，點了下遲恒采訪陵礦危庫治理工程的事，話一轉，說教育局要做半個頭版報道，三萬，給你社會部做行了吧？主任找遲恒通氣，遲恒分析：“這樣交換，錢面上過得去，但我這個海寧日報社會新聞部的遲記者，今后還會不會被人踹出門，就不好說了。”

4.5 配光標準燈泡引起的相對標準不確定度u rel（E1）評估

4.5.1 CNAS-GL35與GB19152-2016 1）道路機動車燈絲燈泡測量的相對標準不確定度：

2）全自動燈具配光分析系統的電流表準確度引起的光通量相對標準不確定度urel（φ2）：

urel（E1）=urel（φ）=0.32%

4.5.2 GTB

1）無道路機動車燈絲燈泡測量的相對標準不確定度的內容；

4.6 照度計的相對不確定度u rel（E2）

1）CNAS-GL35與GB19152-2016：由校準證書中，照度計相對擴展不確定度為1.2%（k=2）

2）GTB：照度計相對不確定度為GTB：

urel（E2）=1.154%

4.7 照度計的合成相對不確定度

5 前照燈配光性能測量的B類標準相對不確定度

前照燈配光性能測量的B類標準相對不確定度匯總如表1所示。

6 B類合成相對不確定度

1）CNAS-GL35與GB19152-2016：

表1 前照燈配光性能測量的B類標準相對不確定度

7 結論

1）無論是CNAS-GL35結合GB19152-2016給出的實例還是GTB給出的不確定度影響因素，其重要不確定度來源均包括測量點至回轉中心的連線測量誤差引起的不確定度和照度值的相對標準不確定度這兩個因素。

2）在產生不確定度的因素中，由距離和角度等由精密測量或精密機械實現的項目，其測量誤差產生的不確定度比較小，合成后所占的權重更小，甚至可以忽略。

3）兩種不確定度的評估中都是照度值的相對不確定度最大，但在其分量中CNAS-GL35結合GB19152-2016給出的實例中的電流表誤差造成的不確定度大于照度計本身的不確定度。而GTB中該項不確定度主要有照度計誤差產生。從這個角度也可以得出減小測量不確定度的方法和角度。

4）文中CNAS-GL35結合GB19152-2016給出的實例所得出的不確定度值小于通過GTB給出的指標計算出的值不代表歐洲的項目的不確定度更大，GTB給出的只是最低的要求，實際使用的設備應優于給出的指標，因此不確定度值應低于本文所計算的結果。