機(jī)動車前照燈檢測儀發(fā)光強(qiáng)度示值誤差測量結(jié)果的不確定度評定

賈繼勇

摘 ?要：本文依據(jù)JJF 1059.1-2012《測量不確定評定與表示》，詳細(xì)介紹了不確定度的定義，并運(yùn)用GUM法作為評定不確定度的基礎(chǔ)步驟;不確定度中A類與B類的評定方法，綜合標(biāo)準(zhǔn)不確定度與擴(kuò)展不確定度的評定;綜合分析了機(jī)動車前照燈檢測儀檢定中，對比分析各種左右發(fā)光強(qiáng)度測量的各種因素，對發(fā)光強(qiáng)度的測量結(jié)果進(jìn)行不確定度的評定。

關(guān)鍵詞：前照燈檢測儀;發(fā)光強(qiáng)度;不確定度評定

中圖分類號：U463.65 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1005-2550（2020）06-0023-04

Abstract： Based on JJF 1059.1-2012 "Evaluation and Expression of Uncertainty in Measurement"， this article introduces the definition of uncertainty in detail， and uses the GUM method as the basic step to evaluate uncertainty; the evaluation methods of type A and type B in uncertainty， Comprehensive evaluation of standard uncertainty and expanded uncertainty; comprehensive analysis of various factors in the measurement of luminous intensity in the verification of motor vehicle headlamp detectors， and the uncertainty of the measurement results of luminous intensity assessment.

Key Words： Headlamp Detector; Luminous Intensity; Uncertainty Evaluation

引言

不論是大到工農(nóng)生產(chǎn)、國內(nèi)外貿(mào)易、科技研究，還是小到日常生活中的各個領(lǐng)域，測量都是不可缺少的一項工作。按JJF 1001-2011《通用計量術(shù)語及定義》[1]中的定義，測量（measurement）就是通過實驗獲得并可合理賦予某量一個或多個量值的過程。測量的目的是想得到被測量的真值。由于人們存在認(rèn)識客觀事物的局限性，并且測量工程中不可避免會產(chǎn)生誤差，均會導(dǎo)致被測量值與實際值產(chǎn)生偏差。即使后續(xù)對已知的偏差進(jìn)行補(bǔ)償，由于補(bǔ)償過程本身所產(chǎn)生的不充分與不確定性問題，修正后的結(jié)果依然被視作是測量的一個估計值。基于此，如何運(yùn)用更科學(xué)的方式定量描述測量結(jié)果，并對測量結(jié)果的可信程度進(jìn)行合理評價，成為了亟待解決的問題。《測量不確定度表示指南》（GUM），即國際指南，給出的關(guān)于測量不確定度的定義是：通過測量結(jié)果相關(guān)聯(lián)的一個參數(shù)，以標(biāo)準(zhǔn)合理方式賦予被測量值的分散性。

前照燈儀用于機(jī)動車前照燈遠(yuǎn)光光束的發(fā)光強(qiáng)度、光軸偏移角、近光光束明暗截止線轉(zhuǎn)角或中點位置的檢測。前照燈儀按功能可劃分為只能檢測遠(yuǎn)光和遠(yuǎn)近光均可檢測兩種類型;按操作方法又可分為自動檢測和手動檢測兩種。但無論是采用哪種類型的前照燈儀，其測量的原理都是一致的，由前照燈儀受光箱上的光電接收器件接收光信號，并將其轉(zhuǎn)換為電信號，轉(zhuǎn)換的電信號經(jīng)過一系列的處理后計算出前照燈的發(fā)光強(qiáng)度和光軸偏移角。本文是在JJG 745-2016《機(jī)動車前照燈檢測儀檢定規(guī)程》[2]和JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》[3]基礎(chǔ)上，結(jié)合自身實驗室的試驗條件及試驗?zāi)芰Γ肎UM評定方法對前照燈儀發(fā)光強(qiáng)度示值誤差測量進(jìn)行結(jié)果的不確定度評定及驗證。

1 ? ?測量不確定度評估

1.1 ? 概述

1.1.1 依據(jù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：

JJG745-2016《機(jī)動車前照燈檢測儀檢定規(guī)程》;

JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》

1.1.2計量標(biāo)準(zhǔn)：

標(biāo)準(zhǔn)器及其主要計量特性：汽車前照燈檢測儀校準(zhǔn)器;測量范圍（0-60）kcd;MPE（±4%）

1.2 ? 測量程序

按照J(rèn)JG 745-2016《機(jī)動車前照燈檢測儀檢定規(guī)程》的要求安裝前照燈檢測儀校準(zhǔn)器（如圖1所示）。將前照燈儀校準(zhǔn)器光軸偏移角至于零，校準(zhǔn)器的發(fā)光強(qiáng)度以8，15，20，30，40，60kcd逐個遞增變化，并獲取該順序下對應(yīng)的前照燈儀發(fā)光強(qiáng)度示值。

1.3 ? ?數(shù)學(xué)模型

根據(jù)測量原理，可推算出各檢定點發(fā)光強(qiáng)度示值誤差的數(shù)學(xué)模型為：

1.4 ? ?標(biāo)準(zhǔn)不確定度評估

現(xiàn)選取巡檢時某公司檢測線使用的進(jìn)口前照燈測試儀設(shè)備。依據(jù)規(guī)范對此大燈發(fā)光強(qiáng)度示值誤差的測量值展開不確定評定。

1.4.1 A類評定

假設(shè)在測量某物理量時，已經(jīng)消除了系統(tǒng)誤差的影響，只存在測量過程中的隨機(jī)誤差，則可以判定測量值也在期望值附近分散，并且對比單個測量值與期望值的擬合度更高。即通過多次測量得到的平均值比一次測量的值誤差更小，并且隨著測量次數(shù)的增加，平均值會逐步在期望值附近收斂。因此，一般采用樣本的算術(shù)平均值作為被測量值的實際結(jié)果，測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度通常以平均值的實驗標(biāo)準(zhǔn)差為替代，即A類不確定度。現(xiàn)以15kcd檢定點為例對被檢前照燈檢測儀重復(fù)測量十次，數(shù)據(jù)見表1。

1.4.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的B類評定：

在上述A類評定中，試驗的前提是測量的系統(tǒng)誤差已被消除，但在實際測量過程中，系統(tǒng)誤差是一直存在的。與此同時，由于認(rèn)知的局限性，A類不確定度只能代表測量不確定度的一部分，實際測量還有其他的不確定度影響。因此，除A類不確定度以外的，其他通過測量值的有關(guān)變化信息或資料進(jìn)行判定的不確定度標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)稱為B類不確定度。

1.4.3 被檢前照燈檢測儀分辨率引入的不確定度：

1.4.9 擴(kuò)展不確定度U的評定：

被測量值所涵蓋區(qū)間范圍的半寬度被定義為擴(kuò)展不確定度，一般擴(kuò)展不確定度有U和UP兩種。通常情況下默認(rèn)將報告擴(kuò)展不確定度U作為測量結(jié)果，擴(kuò)展不確定度U看作是合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc與包含因子k之間的乘積，當(dāng)測量所表征的概率分布近似為正態(tài)分布時，且uc滿足較大的有效自由度區(qū)間，若k=2，則滿足U=2u條件下確認(rèn)的取值區(qū)間所涵蓋的概率近似為 95%。若k=3，則滿足U=3u條件下確認(rèn)的取值區(qū)間所涵蓋的概率近似為99%。通常測量中，一般直接取k=2，則前照燈儀發(fā)光強(qiáng)度示值誤差測量的擴(kuò)展不確定度為：

2 ? ? 結(jié)果評價

依據(jù)JJG 745-2016機(jī)動車前照燈檢測儀檢定規(guī)程計量性能要求，前照燈儀發(fā)光強(qiáng)度的示值最大允許誤差為±15%，此次評定的示值誤差測量不確定Urel =4.8%，k=2;小于三分之一最大允許誤差，符合判定要求，判斷結(jié)果有效。

3 ? ?結(jié)論

本文采用變量分析的試驗思路，比對各種影響發(fā)光強(qiáng)度的因素，通過試驗比對各類不確定度，綜合分析得出校準(zhǔn)裝置的不確定度，并對其不確定度進(jìn)行合理性判定。因此可認(rèn)定測得的發(fā)光強(qiáng)度值具有較高可信度，也為準(zhǔn)確測量提供了良好的保證。同時根據(jù)上述不確定度分析，可以確定標(biāo)定的主要不確定度來源，為今后開展檢測線前照燈儀的檢定工作具有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] JJF1001-2011《通用計量術(shù)語及定義》

[2] JJG745-2016《機(jī)動車前照燈檢測儀檢定規(guī)程》

[3] JJF1059.1-2012 《測量不確定度評定與表示》

[4] JJF1094-2002《測量儀器特性評定》