電動(dòng)自行車閘制動(dòng)試驗(yàn)不確定度的評(píng)定

張彤，劉巧巧，魏俊蘭

（國家自行車電動(dòng)自行車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，天津 300000）

1.引言

不確定度是指由于測量誤差的存在而對(duì)被測量值不能肯定的程度，可以表征被測量的真值所處的量值范圍。測量不確定度這個(gè)概念最早是由美國人在20世紀(jì)80年代提出的。在1993年，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO、國際電工委員會(huì)IEC、國際計(jì)量局BIPM、國際法制計(jì)量組織OIML等7個(gè)國際組織聯(lián)合發(fā)布了《測量不確定度表示指南》。我國于1999年經(jīng)國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn)，頒布實(shí)施由全國法制計(jì)量技術(shù)委員會(huì)提出的《測量不確定度評(píng)定與表示》（JJF1059—1999)。其適用范圍包括國家計(jì)量基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、測量及測量方法、計(jì)量認(rèn)證和實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可、測量儀器的校準(zhǔn)和檢定、生產(chǎn)過程的質(zhì)量保證和產(chǎn)品的檢驗(yàn)和測試、貿(mào)易結(jié)算以及資源測量等測量技術(shù)領(lǐng)域。目前，中國實(shí)驗(yàn)室國家認(rèn)可委員會(huì)要求，檢測實(shí)驗(yàn)室必須建立測量不確定度的評(píng)定程序并應(yīng)有能力對(duì)每一項(xiàng)有數(shù)值要求的測量結(jié)果進(jìn)行測量不確定度評(píng)定。這就要求大家對(duì)檢測的理解要上一個(gè)新的臺(tái)階。

2.評(píng)定測量不確定度的方法

評(píng)定測量不確定度，首先要建立數(shù)學(xué)模型，找出不確定度的來源，按兩類分量評(píng)定：即多次測量用統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定的A類分量UA；用其它非統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定的B類分量UB?？偛淮_定度由A類分量和B類分量按“方、和、根”的方法合成，即

A類分量的不確定度，是指可以采用統(tǒng)計(jì)方法（即具有隨機(jī)誤差性質(zhì)）計(jì)算的不確定度。只需用日常的檢測方法反復(fù)測量同一試樣，然后用“貝塞爾公式”計(jì)算出A類不確定度。B類分量的不確定度是非統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定不確定度。它主要包括檢測設(shè)備儀器、環(huán)境，以及檢測方法等方面影響的測量不確定度。評(píng)定B類測量不確定度，需要非常了解檢測過程和檢測原理，特別是在評(píng)定綜合性比較強(qiáng)的項(xiàng)目時(shí)，顯得尤為重要。

3.電動(dòng)自行車干態(tài)制動(dòng)距離的測量不確定度評(píng)定

首先描述一下檢測的目的。干態(tài)制動(dòng)的測量是評(píng)判制動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)劣的一個(gè)檢測項(xiàng)目。其檢測過程為：電動(dòng)自行車由一定重量的騎行者以一定的速度騎行并進(jìn)行制動(dòng)，測量其制動(dòng)距離。在檢測過程中主要使用以下器具：路面測速儀表；皮帶尺，最小刻度2 mm；滯后時(shí)間小于0.025 s的標(biāo)記系統(tǒng)。必須熟悉這些檢測過程和測量儀器，了解其精度和用途，才能評(píng)定檢測項(xiàng)目的不確定度。評(píng)定不確定度的過程如下：

（1）建立數(shù)學(xué)模型

要求測量結(jié)果與檢測測量值相同，即：X=Y。

（2）確定不確定度的來源

①測速儀表帶來的不確定度

目前，我們使用的測速儀的精度是1。即：△V/V=0.1，由F·S=1/2 mV2可得△S/S=0.2，μ1=S·0.2%。

②皮帶尺帶來的不確定度

在實(shí)驗(yàn)中使用的皮尺測量制動(dòng)距離，其最小刻度為2 mm，但記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的最小單位是cm，因此，

③標(biāo)記系統(tǒng)的滯后帶來的不確定度

從制動(dòng)開始到標(biāo)記打在路面上的最長時(shí)間為0.025 s，那么滯后的距離應(yīng)該是：

μ3=S=V0·t-1/2at2

④A類不確定度

由等同條件下進(jìn)行多次試驗(yàn)，采用統(tǒng)計(jì)法計(jì)算得出。

以上分析是在測量制動(dòng)距離時(shí)的不確定度的影響，若要評(píng)定檢測結(jié)果的不確定度，只需根據(jù)每次試驗(yàn)的距離和速度進(jìn)行計(jì)算就可以了。但為了方便，我們可以根據(jù)在檢測中的極限值計(jì)算出最大的不確定度。

在干態(tài)制動(dòng)試驗(yàn)中，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，最大騎行速度24+1.5=25.5 km/h，允許的最大制動(dòng)距離為5.5+(85-70)×0.011×5.5=6.41 m。

所以，在評(píng)定制動(dòng)距離的不確定度時(shí)?。?/p>

μ=6.41×0.2%=1.28×10-2cm

1

μ2=1/√3 cm=5.8×10-3m

μ3=25.5×1000/3600×0.025-1/2 a·0.0252

其中加速度a由F·S=1/2 mV2得出：a=V2/2S

取極限值v=25.5×1000/3600=7.08 m/s

S=6.4 m

則a=3.19 m/s2

μ3=25.5×1000/3600×0.025-1/2×3.91×0.0252=0.18-0.0012≈0.18 m

A類不確定度分量由試驗(yàn)得出：

確定了不確定分量后，我們將它們合成

并取置信概率為95%，K=2

U=K Uc=2×0.18=0.36 m

通過上述干態(tài)不確定度的評(píng)定不難看出，影響它的主要不確定度分量是標(biāo)記系統(tǒng)。如果要提高檢測精度，必須提高對(duì)標(biāo)記系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)。如果簡化它的評(píng)定步驟UC=μ3=V0max·△t，V0max是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最大騎行速度，它們可為25.5 km/h，17.5 km/h或26.5 km/h，△t就是標(biāo)記系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間。如果要評(píng)定每次測量結(jié)果，只需用0.025乘以制動(dòng)前的初速度就可以了。

綜上，要評(píng)定不確定度，必須理解檢測原理，理解檢測的各個(gè)步驟，了解檢測儀器的工作原理，才能做好這項(xiàng)工作，提高實(shí)驗(yàn)室的能力，與國際接軌。