汽车排气污染物检测用底盘测功机扭力示值误差、转速示值误差测量结果不确定度评定

2023-11-20 11:00黄文虎刘心德

科学技术创新 2023年25期

黄文虎，刘心德

（1.阜阳市计量测试研究所，安徽阜阳；2.安徽省计量科学研究院，安徽合肥）

概述

底盘测功机扭力示值测量是依据JJF1221-2009 《汽车排气污染物检测用底盘测功机校准规范》，在温度为20℃，相对湿度为65%的条件下，用计量标准设备标准测力仪等计量设备对底盘测功机进行测量得到的。测量过程是将专用测力杠杆固定在底盘测功机的规定位置，调整好杠杆水平位置及静平衡，按照满量程的20%，40%，60%，80%、100%选取校准点，在每一校准点记录下底盘测功机的示值和标准值，由此计算出底盘测功机的扭力示值误差。

1 底盘测功机扭力示值误差测量结果不确定度评定

1.1 数学模型

式中：WJ—— 扭矩示值误差（%）

F—— 三次加载的底盘测功机的平均示值(N）

F—— 标准测力仪力值（N）

R—— 底盘测功机滚筒半径（mn）

L—— 专用测力杠杆长度（mn）

α—— 专用测力杠杆与加载作用力不垂直偏角（°）

1.2 方差

根据方程：

1.3 灵敏系数

1.4 标准不确定度评定

1.4.1 A 类不确定度评定

对一台性能稳定的底盘测功机施加1960N 的标准扭力，且在相同的条件下等精度独立测量10 次（杠杆比为1:10），结果见表1 和图1。

图1 扭力示值重复性测量随机误差示意图

表1 扭力示值重复性测量一览表

由贝塞尔公式计算出单次测量的实验标准差：s=1.37(N)

实际测量时取3 次算术平均值作为测量结果，所以标准不确定度为：

1.4.2 数显量化误差

被校底盘测功机的分辨率是1N，其量化误差以等概率分布（均匀分布）落在宽度为0.5N 的区间内，考虑其引入的标准不确定度为：

底盘测功机扭力示值引入的标准不确定度为：

1.4.3 底盘测功机滚筒直径引入的标准不确定度

1.4.3.1 游标卡尺引入的标准不确定度

测功机滚筒直径由游标卡尺测得，游标卡尺示值误差为±0.05 mm，所以：a=0.05(mm)

假设为均匀分布，游标卡尺引入的不确定度为：

1.4.3.2 测量时游标卡尺与滚筒轴线不垂直引入的标准不确定度

用游标卡尺测量滚筒直径时，游标卡尺所测直线与滚筒轴线不完全垂直，一般不垂直度不超过5°，滚筒直径为216 mm，则引起的半径误差为：

为均匀分布，游标卡尺与滚筒轴线不垂直引入的不确定度为0.42/1.732=0.25（mm）

底盘测功机滚筒半径引入的标准不确定度为：

1.5 标准测力仪引入的标准不确定度

标准测力仪为0.3 级，则其引入的不确定度为：

1.6 专用测力杠杆引入的标准不确定度

假设为均匀分布，专用测力杠杆引入的不确定度为：

1.7 专用测力杠杆与加载作用力不垂直偏角引入的标准不确定度

在整个施加拉力过程中，底盘测功机受力部件微小变形会使滚筒发生微小转动，则引起安置在其上的专用测力杠杆发生倾斜（偏离水平），这样实际力臂长度发生变化。经实测，一般变化角度不大于3°，按反正弦分布考虑，其标准不确定度：

1.8 标准不确定度一览表，见表2。

表2 标准不确定度分量一览表

以上分量相互独立，计算合成不确定度：

1.9 相对扩展不确定度

取k=2,则：

底盘测功机转速示值测量是依据JJF1221-2009《汽车排气污染物检测用底盘测功机校准规范》在在温度为20 ℃，相对湿度为65%的条件下用计量标准设备非接触式多功能速度仪，对底盘测功机进行转速校准。测量过程是选取25 km/h、40 km/h、48 km/h、70 km/h 作为校准点，驱动滚筒加速至校准点，待速度稳定后，连续记录三次25 km/汽车底盘测功机速度示值和标准速度仪的值。然后计算出速度的相对示值误差。