汽車轉(zhuǎn)向角檢驗(yàn)臺(tái)示值誤差測(cè)量不確定度評(píng)定

摘 要：在工作條件下綜合各個(gè)因素對(duì)日常使用的汽車轉(zhuǎn)向角檢驗(yàn)臺(tái)的測(cè)量不確定度進(jìn)行綜合評(píng)定，對(duì)今后使用該汽車轉(zhuǎn)向角檢驗(yàn)臺(tái)有一定參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：測(cè)量；汽車轉(zhuǎn)向角檢驗(yàn)臺(tái) ；經(jīng)緯儀

中圖分類號(hào)： X734.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 概述

1.1測(cè)量方法：JJF1141-2006汽車轉(zhuǎn)向角檢驗(yàn)臺(tái)校準(zhǔn)規(guī)范

1.2測(cè)量環(huán)境：常溫；濕度≤75%R.H。

1.3測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)；經(jīng)緯儀，其在測(cè)量范圍內(nèi)的最大允許誤差為±2″。

1.4被測(cè)對(duì)象：轉(zhuǎn)向角，測(cè)量范圍為（0～±50）°。半徑值最大允許示值誤差為±1°。

1.5測(cè)量方法：

1.5.1將經(jīng)緯儀固定在三腳架上、經(jīng)緯儀三腳架安置在轉(zhuǎn)向角轉(zhuǎn)盤上（只要將經(jīng)緯儀豎軸中心大約處于轉(zhuǎn)向角轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤中心。

1.5.2調(diào)整好經(jīng)緯儀水平，轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)緯儀照準(zhǔn)架（包括望遠(yuǎn)鏡），使經(jīng)緯儀垂直度盤讀數(shù)為90°或者270°，即使經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡軸線處于水平時(shí)將垂直制動(dòng)或者鎖定。

1.5.3使被校轉(zhuǎn)向角示值為0.0°時(shí)，經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡十字線瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)處。觀察方便、清晰得目標(biāo)。讀取、并記錄經(jīng)緯儀水平度盤示值。

1.5.4固定轉(zhuǎn)向角轉(zhuǎn)盤、經(jīng)緯儀三腳架及經(jīng)緯儀底盤不動(dòng)、松開經(jīng)緯儀水平制動(dòng)器，向左或者向右旋轉(zhuǎn)經(jīng)緯儀照準(zhǔn)架（包括望遠(yuǎn)鏡及水平度盤）至（а0-15°）或者（а0+15°），將水平制動(dòng)鎖定。

1.5.5將轉(zhuǎn)向角轉(zhuǎn)盤、經(jīng)緯儀三腳架及經(jīng)緯儀照準(zhǔn)架（包括望遠(yuǎn)鏡及水平度盤）儀器反向旋轉(zhuǎn)，使經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡十字線瞄準(zhǔn)原定目標(biāo)，讀取被校轉(zhuǎn)向角示值β1，β1與15°之差即為該測(cè)量點(diǎn)的示值誤差。

1.5.6根據(jù)JJF1141-2006規(guī)定，按4）、5）的步驟依次進(jìn)行15°、30°、40°、50°轉(zhuǎn)角得示值誤差進(jìn)行校準(zhǔn)。

2 數(shù)學(xué)模型

（B.1）

式中：——轉(zhuǎn)角臺(tái)在各校準(zhǔn)點(diǎn)的示值誤差，（°）；

——轉(zhuǎn)角臺(tái)在第校準(zhǔn)點(diǎn)的讀數(shù)值，（°）；

——轉(zhuǎn)角臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)裝置在第校準(zhǔn)點(diǎn)的讀數(shù)值，（°）。

3 方差和靈敏系數(shù)

3.1 方差

依方程： （B.2）

由（B.1）式得方差：

（B.3）

式中：——轉(zhuǎn)角臺(tái)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度；

——標(biāo)準(zhǔn)裝置引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

3.2 靈敏系數(shù)

（B.4）

（B.5）

根據(jù)（B.4），（B.5）式得標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

（B.6）

4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

4.1 由轉(zhuǎn)角臺(tái)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

4.1.1 由轉(zhuǎn)角臺(tái)測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

將轉(zhuǎn)角臺(tái)轉(zhuǎn)過(guò)30°，進(jìn)行10次獨(dú)立、等精度重復(fù)測(cè)量，轉(zhuǎn)角臺(tái)的測(cè)量結(jié)果如表B.1。

表B.1 對(duì)轉(zhuǎn)角臺(tái)進(jìn)行10次獨(dú)立、等精度測(cè)量的結(jié)果

被檢轉(zhuǎn)角臺(tái)示值（°）

測(cè)量

次數(shù)12345678910

29.929.929.930.029.930.130.029.930.130.0299.729.97

用貝塞爾公式計(jì)算出單次測(cè)量的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差：

其標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：

4.1.2 轉(zhuǎn)角臺(tái)數(shù)顯量化誤差引入的不確定度分量

轉(zhuǎn)角臺(tái)數(shù)顯示儀表的分辨力為：±0.1°，其量化誤差以等概率分布在半寬度為0.1°/2=0.05°的區(qū)間內(nèi)，取包含因子，其引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

由3.1.1和3.1.2倆個(gè)取最大值，轉(zhuǎn)角臺(tái)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

=

4.2 經(jīng)緯儀旋轉(zhuǎn)角度示值引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

4.2.1本標(biāo)準(zhǔn)裝置本身誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為01

本校準(zhǔn)裝置采用經(jīng)緯儀為J2級(jí)，經(jīng)檢定合格，其水平一測(cè)回方向中誤差不超過(guò)±2″。

經(jīng)緯儀得水平一測(cè)回方向中誤差是在正、倒鏡6次、12點(diǎn)測(cè)點(diǎn)條件下所得，而用于校準(zhǔn)角只測(cè)量1次。故由經(jīng)緯儀本身誤差引入得標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為

01=2″ =6.9″=0.0019°

4.2.2經(jīng)緯儀豎軸中心與轉(zhuǎn)向盤旋轉(zhuǎn)中心不重合引入得標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量02

根據(jù)校準(zhǔn)方法，首先將經(jīng)緯儀的豎軸中心處于轉(zhuǎn)向盤得旋轉(zhuǎn)中心上，實(shí)際存在著偏差。考慮極限情況不重合不會(huì)超過(guò)50mm，按上訴分析，引入得標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

02=4″=0.0011°

4.2.3經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)（目標(biāo)）誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為03

具體測(cè)量時(shí)，使經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)任意一個(gè)目標(biāo)A，轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度時(shí)，再次瞄準(zhǔn)目標(biāo)A。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，瞄準(zhǔn)誤差不超過(guò)10″.具體瞄準(zhǔn)時(shí)，一次測(cè)量瞄準(zhǔn)2次，則因瞄準(zhǔn)誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為

03=10″=14.1″=0.0039°

經(jīng)緯儀水平轉(zhuǎn)動(dòng)角度量估計(jì)值引入得標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

= =0.0045°

4.3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

表B.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定 度分量一覽表

標(biāo)準(zhǔn)不確

定度分量不確定

度來(lái)源標(biāo)準(zhǔn)不確定值靈敏系數(shù)

轉(zhuǎn)角臺(tái)

測(cè)量重復(fù)性0.082°10.082°

標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)儀0.0045°10.0045°

5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

由于各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量不相關(guān)，所以

6 擴(kuò)展不確定度

擴(kuò)展不確定度應(yīng)為：

結(jié)論：上述分析及計(jì)算按JJF1059—1999《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》進(jìn)行。得到汽車轉(zhuǎn)向角檢驗(yàn)臺(tái)示值誤差測(cè)量結(jié)果擴(kuò)展不確定度為：0.17ο，=2。.根據(jù)汽車轉(zhuǎn)向角檢驗(yàn)臺(tái)校準(zhǔn)規(guī)范的規(guī)定，被檢汽車轉(zhuǎn)向角檢驗(yàn)臺(tái)允許示值誤差為±1°，所以經(jīng)上述不確定度評(píng)定，校準(zhǔn)能滿足三分之一量值傳遞要求。

7校準(zhǔn)和測(cè)量能力

測(cè)量范圍校準(zhǔn)和測(cè)量能力95或

（0～±50）°0.17ο

參考文獻(xiàn)

[1] 王戈，余可佳. 一種汽車轉(zhuǎn)向角檢驗(yàn)臺(tái) 2004.

[2] 宋新民，張曉光. 雙轉(zhuǎn)向橋汽車轉(zhuǎn)向角檢驗(yàn)臺(tái) 2007-03-28