洪滔 劉廣

【摘要】 本文主要介紹了輪胎均勻性試驗(yàn)機(jī)的力測試系統(tǒng)在校準(zhǔn)工作中示值誤差的不確定度分析和評(píng)定方法。文中列舉了各項(xiàng)典型不確定度分量，給出了常用計(jì)算公式和數(shù)值，對(duì)校準(zhǔn)輪胎均勻性試驗(yàn)機(jī)評(píng)定不確定度有所幫助。

【關(guān)鍵詞】 輪胎均勻性試驗(yàn)機(jī);不確定度

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.02.030

Evaluation of Measurement Uncertainty for Indication Error of Force Test System of Tire Uniformity Tester

HONG Tao，LIU Guang

（Liaoning Institute of Measurement，Shenyang 110004，China）

Abstract： This paper mainly introduces the uncertainty analysis and evaluation method of indication error in the calibration of force test system of tire uniformity tester. In this paper，the typical uncertainty components are listed，and the common calculation formulas and values are given. It is helpful to calibrate the tire uniformity tester and evaluate the uncertainty.

Key words： uniformity tester;uncertainty

1 概述

輪胎均勻性試驗(yàn)機(jī)主要用于對(duì)轎車輪胎、載重汽車輪胎的均勻性指標(biāo)進(jìn)行全自動(dòng)測量，并可實(shí)現(xiàn)對(duì)輪胎判級(jí)。試驗(yàn)機(jī)主要由輪胎潤滑裝置、輸送裝置、測試裝置等組成。試驗(yàn)機(jī)工作原理：輪胎裝卡、充氣后，由轉(zhuǎn)鼓靠近輪胎（或由輪胎靠近轉(zhuǎn)鼓）并對(duì)其施加一定的負(fù)荷，轉(zhuǎn)動(dòng)輪胎，由于輪胎的材質(zhì)不均等因素，使得輪胎產(chǎn)生了徑向力和側(cè)向力的波動(dòng)，這種波動(dòng)由測力傳感器測量并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過對(duì)電信號(hào)連續(xù)測量，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)電信號(hào)進(jìn)行處理，得出均勻性各項(xiàng)參數(shù)，并由系統(tǒng)顯示和記錄。

1.1 校準(zhǔn)技術(shù)依據(jù)

JJF 1839-2020《輪胎均勻性試驗(yàn)機(jī)校準(zhǔn)規(guī)范》。

1.2 校準(zhǔn)環(huán)境條件

環(huán)境溫度：5～40 ℃。

相對(duì)濕度：≤80%。

1.3 校準(zhǔn)用計(jì)量器具

標(biāo)準(zhǔn)測力儀（技術(shù)指標(biāo)見表1）。

1.4 被校準(zhǔn)對(duì)象

輪胎均勻性試驗(yàn)機(jī)（力測試系統(tǒng)）。

1.5 校準(zhǔn)方法

徑向力測試系統(tǒng)的校準(zhǔn)：在徑向力測試系統(tǒng)量程范圍內(nèi)選擇大致均勻的5個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，將標(biāo)準(zhǔn)測力儀作用于徑向力測試系統(tǒng)施力中心，待試驗(yàn)機(jī)徑向力測試系統(tǒng)示值達(dá)到所取校準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，記錄標(biāo)準(zhǔn)測力儀示值，每個(gè)點(diǎn)重復(fù)測試3次，取算術(shù)平均值，計(jì)算示值誤差，作為校準(zhǔn)結(jié)果。

側(cè)向力測試系統(tǒng)的校準(zhǔn)：在側(cè)向力測試系統(tǒng)量程范圍內(nèi)選擇大致均勻的5個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，將標(biāo)準(zhǔn)測力儀作用于側(cè)向力測試系統(tǒng)受力中心，待標(biāo)準(zhǔn)測力儀上讀數(shù)達(dá)到所取校準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，記錄側(cè)向力測試系統(tǒng)示值，每個(gè)點(diǎn)重復(fù)測試3次。取算術(shù)平均值，計(jì)算示值誤差，作為校準(zhǔn)結(jié)果。

2 建立測量模型，列出不確定度傳播率

2.1 測量模型

[δ（FR）=FR-F]

式中：[δ（FR）]——徑向力測試系統(tǒng)示值絕對(duì)誤差，N;

[FR]——試驗(yàn)機(jī)徑向力測試系統(tǒng)示值，N;

[F]——對(duì)同一校準(zhǔn)點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)測力儀3次測量值的算數(shù)平均值，N。

2.2 不確定度傳播率

[u2（δ（FR））=c12u2（FR）+c22u2（F）]

2.3 計(jì)算靈敏系數(shù)

靈敏系數(shù)[c1=（δ（FR））FR=1]，[c2=（δ（FR））F=-1]。

3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

3.1 標(biāo)準(zhǔn)測力儀示值誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[u1（F）]

標(biāo)準(zhǔn)測力儀符合校準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定，0.1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)測力儀的最大允許誤差為±0.1%，采用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度方法評(píng)定，按均勻分布計(jì)算，取包含因子[k=3]，以校準(zhǔn)1000 N為例，所以：

[u1（F）=1000×0.1%3=0.58 N]

3.2 被校準(zhǔn)輪胎均勻性試驗(yàn)機(jī)徑向力測量系統(tǒng)示值測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[u2（F）]

以校準(zhǔn)1000 N為例，在重復(fù)條件下進(jìn)行連續(xù)10次獨(dú)立重復(fù)測量，測量結(jié)果見表2。

根據(jù)貝塞爾公式得到單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差：

[s=i=1n（xi-x）2n-1=0.57 N]

按照校準(zhǔn)規(guī)范要求，實(shí)際工作中應(yīng)校準(zhǔn)三次，三次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差：

[u2（F）=s3=0.33 N]

3.3 被校準(zhǔn)輪胎均勻性試驗(yàn)機(jī)示值分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[u（FR）]

被校準(zhǔn)輪胎均勻性試驗(yàn)機(jī)示值分辨力為1 N，則不確定度區(qū)間半寬度為0.5 N，采用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度方法評(píng)定，按均勻分布計(jì)算，取包含因子[k=3]，所以輪胎均勻性試驗(yàn)機(jī)示值分辨力引入的不確定度為：

[u（FR）=0.53=0.29 N]

4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表（見表3）

5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

以上各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量是彼此獨(dú)立互不相關(guān)的，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

[u（δ（FR））=u2（FR）+u12（F）+u22（F）? ? ? ? ? ? ? ? ? ? =0.292+0.582+0.332=0.73 N]

6 擴(kuò)展不確定度的確定

取包含因子k=2，則輪胎均勻性試驗(yàn)機(jī)徑向力測量系統(tǒng)擴(kuò)展不確定度：

[U=ku（δ（FR））=1.5 N]

取包含因子k=2，則輪胎均勻性試驗(yàn)機(jī)徑向力測量系統(tǒng)相對(duì)擴(kuò)展不確定度：

[Urel=U1000×100%=0.15%]

同理可得，輪胎均勻性試驗(yàn)機(jī)側(cè)向力測量系統(tǒng)相對(duì)擴(kuò)展不確定度：

[Urel=0.15%]

【參考文獻(xiàn)】

[1] 倪育才.實(shí)用測量不確定度評(píng)定（第5版）[M].北京：中國質(zhì)檢出版社，2016：155.

[2] 測量不確定度評(píng)定與表示：JJF 1059.1-2012[S].

【作者簡介】

洪滔（1987-），男，工程師，碩士，研究方向?yàn)榛瘜W(xué)計(jì)量。

劉廣（1982-），男，高級(jí)工程師，學(xué)士，研究方向?yàn)橛?jì)量檢定。