測量不確定度評定在道路性能測試儀期間核查中的應用

胥峰，吳云兵，林德強，韓飛

（卡達克機動車質量檢驗中心（寧波）有限公司，浙江 寧波 315336）

前言

道路性能測試儀是一套廣泛應用于汽車動力性及經濟性測試的試驗儀器，能采集試驗樣車的行駛里程、時間、速度及加速度數據，其測量結果的準確性對汽車動力性及燃油經濟性有重要影響。

汽車整車試驗所用GPS汽車測速儀，應納入每年的期間核查計劃，同時在每一認可周期內進行至少一次試驗室間比對[1]。由于道路性能測試儀使用頻率較高且環境惡劣，故在兩次校準之間需對道路性能測試儀進行一次期間核查。

本文通過利用兩套道路性能測試儀對同一輛樣車同時進行動力性測試，對其測量結果進行比對分析，并進行不確定度計算，以驗證該試驗儀器的校準狀態是否得到保持。

1 期間核查

當需要利用期間核查以保持設備校準狀態的可信度時，應按照規定的程序進行[2]。

1.1 期間核查方法

本次期間核查，通過利用一套被核查的道路性能測試儀與一套剛校準且技術指標相同的道路性能測試儀對同一輛樣車同時進行動力性測試，然后對兩套試驗儀器的測量結果進行比對分析。道路性能測試儀的照片見圖1。

圖1 YT1500型道路性能測試儀

1.2 期間核查儀器

期間核查儀器見表1，其中1#道路性能測試儀為被核查的試驗儀器，2#道路性能測試儀為剛校準的試驗儀器。

表1 期間核查儀器信息表

1.3 期間核查結果

表2為兩套試驗儀器測得的距離示值數據。

表2 期間核查距離示值S（m）

2 測量不確定度評定

測量不確定度是表征賦予被測量量值分散性的非負參數[3]。測量不確定度的評定包括數學模型的建立、不確定度來源分析、標準不確定度評定、合成標準不確定度評定及擴展不確定度評定。

2.1 數學模型

道路性能測試儀期間核查的數學模型如式（1）所示：

其中：

△s——兩套試驗儀器的示值差，單位為m；

s1——與被核查試驗儀器技術指標相同的另一套試驗儀器；

s2——被核查試驗儀器距離示值，單位為m。

2.2 不確定度來源

此次期間核查不確定度來源主要有以下2類，共4種。一類是由測量重復性引入的不確定度，用A類評估；另一類是由試驗儀器允許誤差引入的不確定度，用B類評估。道路性能測試儀期間核查（距離示值差）不確定度的因果關系如圖2所示。

圖2 距離示值差不確定度的因果關系圖

2.3 標準不確定度評定

2.3.1 標準不確定的A類評估

重復性測量引起的標準不確定度用A類評估按，根據表1采集的數據，按式（2）計算可得到平均值 如表2所示。

同樣，根據表2采集的數據，按式（3）計算得到標準差s(s)如表2所示。

從表2可以看出1#道路性能測試儀與2#道路性能測試儀的標準差分別為：

實際情況中，參數只測量1次，所以測量重復性的標準不確定度分別為：

2.3.2 標準不確定的B類評估

1#道路性能測試儀的距離示值精度為±0.1m，為均勻分布，取包含因子，得到由允許誤差引起的標準不確定度如式（8）所示。

同理，得到2#道路性能測試儀的允許誤差引起的標準不確定度如式（9）所示。

表3 距離示值標準不確定度匯總表

2.4 合成標準不確定度評定

各輸入量的靈敏度計算結果如式（9）及式（10）所示。

由于各分量相互獨立，因此得到合成標準不確定度如式（12）所示。

2.5 擴展標準不確定度評定

取包含因子 k=2，期間核查距離測量示值的擴展不確定度如式（13）所示。

同理，得到其他兩個參數的擴展不確定度如式（14）及式（15）所示。

3 結果分析

期間核查的評價通常通過En值來判定，En值表達式如式（16）所示。

其中：

x1——被核查測量設備的測量值；

x2——與被核查設備技術指標相同的另一臺測量設備的測量值；

U——實驗室核查測量結果擴展不確定度。

利用式（16），可求得各個被測量參數的En值如式（17）、式（18）及式（19）所示。

由以上結果可知，被核查道路性能測試儀的校準狀態得到保持。

4 結論

本文闡述了道路性能測試儀的期間核查方法及所用儀器設備，建立了測量不確定度評定的數學模型，分析了不確定度的主要來源，評定了各測量參數的擴展不確定度，并計算了期間核查各測量參數的 En值。結果表明，道路性能測試儀的校準狀態得到保持。

[1] CNAS-CL13:2011檢測和校準實驗室能力認可準則在汽車和摩托車檢測領域的應用說明 [Z].

[2] CNAS-CL01:2006檢測和校準實驗室能力認可準則[Z].

[3] JJF 1001-2011 通用計量術語及定義[S].