汽車關門速度測量儀校準方法的研究及其不確定度評定吳晶

【摘要】 本文首先介紹了汽車關門速度測量儀的用途與基本原理，接著本文研究了汽車關門速度測量儀的校準內容與校準方法，并且對檢測結果的示值誤差進行了不確定度分析與評定，其不確定度主要影響因素包括被校汽車關門速度測量儀示值重復性以及校準用標準器所引入的不確定度分量。

【關鍵詞】 汽車關門速度測量儀;校準方法;示值誤差;不確定度評定

Abstract： This paper first introduces the purpose and basic principle of car door closing speed measuring instrument， then this paper studies the car door closing speed measuring instrument calibration content and the calibration method， and analysis the results of the indication error and uncertainty evaluation. The main factors affecting the uncertainty include the repeatability of the measuring instrument and the uncertainty component introduced by the calibration standard.

Key words： car door closing speed measuring instrument;calibration method;indication error;uncertainty evaluation

汽車關門速度測量儀是用來檢測車門、發動機蓋及行李箱蓋的關閉速度，從而檢測汽車車門是否正確關閉的儀器。汽車關門速度對于車鎖壽命來說是一個十分重要的參數，國內各大汽車廠在試車階段通過關門速度檢測儀對車門關閉力達到的最佳狀態進行檢測。該儀器廣泛應用于汽車制造廠、科研實驗室等場所。

大部分汽車關門速度檢測儀為光電原理，通常將關門速度檢測儀通過吸盤固定在車身外側，且安裝時要注意其不要對車門的開關造成干擾。將光電傳感器對準汽車車門從而實現對車門關閉時的瞬時速度進行測量。目前，我國尚未出臺有關汽車關門速度測量儀的檢測方法及校準規范，各計量院所主要依據各自起草的校準方法對其進行校準。

1 校準方法的研究

1.1 環境條件

溫度范圍：（10-30） ℃;相對濕度：不大于90%。

1.2 標準器

鋼卷尺：MPE：±0.1%;

時間間隔脈沖表：U=0.001s，k=2。

1.3 校準方法

汽車關門速度測量儀是根據光電原理，在被測車門內側放置一反光標識，光電傳感器在接收到反光標識后會產生一組脈沖信號。車門在關閉過程中，兩組光電傳感器依次接收到反光標識產生的脈沖信號，并通過內部晶振作為時間基準來測量兩組信號間的時間差，由于汽車關門速度測量儀內部兩組傳感器的距離固定，從而實現了對汽車關門速度的測量。

本文根據用戶對校準點的選擇，對汽車關門速度測量儀的瞬時速度進行校準。將兩個漫反射式光電傳感器與時間間隔脈沖表連接，并與關門速度測量儀放置在被測反光標識的同一側。當被測反光標識從一端移動到另一端時，每當到達一個光電傳感器，時間間隔脈沖表將收到一定幅值的電壓脈沖信號，收到兩組脈沖信號的時間間隔即為被測反光標識通過兩個光電傳感器所需的時間。用鋼卷尺測量兩個光電傳感器之間的距離，通過計算得到被測反光標識的運行速度。另一方面，汽車關門速度測量儀同時對該反光標識的速度進行測量。

2 示值誤差的不確定度分析

對于汽車關門速度測量儀的校準，其示值誤差不確定度的引入主要有兩方面因素，分別為測量結果的重復性及由標準器自身引入的不確定度。

2.1 測量方法

依據上述汽車關門速度測量儀校準方法進行測量。

2.2 測量模型

其中：[Δv]——為速度示值誤差，單位為m/s;

v——為汽車關門速度測量儀速度測量值，單位為m/s;

s——為兩光電傳感器間的距離，單位為m;

t——為兩組脈沖間隔時間，單位為s。

2.3 合成不確定度

上式中，[u（s）]為距離測量引入的不確定度，[u（t）]為時間測量引入的不確定度，[u（v）]為示值重復性引入的不確定度。

2.4 不確定度來源分析

2.4.1 距離的不確定度[u（s）]評定

距離不確定度包括測量重復性[u1（s）]與標準器引入的不確定度[u2（s）]。

由于對每一檢測點做3次校準，本文用極差法評定重復性引入的不確定度，用鋼卷尺測量兩個漫反射光電傳感器間的距離，取3次測量平均值作為測量結果，測量數據為0.10 m，0.11 m，0.10 m，計算結果如下所示：

2.4.2 時間的不確定度[u（t）]評定

運行時間的不確定度包括時間測量重復性引入的不確定度[u1（t）]以及由標準器時間間隔脈沖表引入的時間不確定度[u2（t）]。

由于對每一檢測點做3次校準，本文用極差法評定重復性不確定度，方法是用時間間隔脈沖表測量3次取平均值的方法測量被測標識運行時間，測量數據為0.101 s、0.102 s、0.100 s，得單次實驗標準差s為：

2.4.3 汽車關門速度測量儀重復性引入的不確定度[u（v）]評定。

同樣，用極差法評定汽車關門速度測量儀測量結果的不確定度，測量3次數據為0.99 m/s、0.98 m/s、0.99 m/s，得單次實驗標準差s為：

2.5 標準不確定度匯總（見表1）

2.6 擴展標準不確定度的評定

汽車關門速度測量儀示值誤差的擴展不確定度為U=k[uc]=0.07m/s，k=2。

3 結語

本文介紹了汽車關門速度測量儀的用途與基本原理，并對汽車關門速度測量儀的校準方法進行了研究，并通過實際例子對校準結果的不確定度進行了分析與評定。有效的檢測方法將更合理及準確的對汽車關門速度測量儀進行溯源，為汽車生產企業保駕護航，為計量同行的校準工作提供參考。

【參考文獻】

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[3] 倪育才.實用測量不確定度評定（第5版）[M].北京：中國質檢出版社.2016：155.

【作者簡介】魏偉力（1983-），男，工程師，碩士，研究方向為聲學、振動。