非接觸式汽車(chē)速度計(jì)量值比對(duì)分析

吳晶

【摘要】 本文介紹了非接觸式汽車(chē)速度計(jì)的用途，比對(duì)的依據(jù)及過(guò)程，比對(duì)參考值的確定，分析了現(xiàn)場(chǎng)不確定度來(lái)源，并總結(jié)了本次非接觸式汽車(chē)速度計(jì)量值比對(duì)的意義。

【關(guān)鍵詞】 比對(duì);非接觸式汽車(chē)速度計(jì);不確定度

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2019.04.005

Abstract： This paper introduces the use of non-contact automotive speedmeter，the basis and process of comparison and the determination of reference value，analyzes the sources of field uncertainty，and summarizes the significance of this non-contact automotive speedmeter measurement value comparison.

Key words： comparison;non-contact automotive speedmeter;uncertainty

非接觸式汽車(chē)速度計(jì)是用于對(duì)汽車(chē)行駛速度、距離等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具。由于非接觸式汽車(chē)速度計(jì)測(cè)量機(jī)動(dòng)車(chē)行駛速度是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，而且在實(shí)際道路對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)測(cè)速儀進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，測(cè)量結(jié)果容易受外界多種因素影響，僅對(duì)其定期進(jìn)行溯源是不夠的，因此，對(duì)非接觸汽車(chē)速度計(jì)進(jìn)行比對(duì)是十分必要的。

非接觸式汽車(chē)速度計(jì)全國(guó)比對(duì)活動(dòng)能考察各實(shí)驗(yàn)室量值和出具測(cè)量結(jié)果的一致程度，同時(shí)還能考核計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量人員、檢測(cè)方法、數(shù)據(jù)處理等方面的實(shí)際水平和能力，進(jìn)而加強(qiáng)對(duì)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)督管理。本次比對(duì)的主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室為中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院，參加比對(duì)的實(shí)驗(yàn)室為國(guó)內(nèi)各省級(jí)計(jì)量院所。

1 比對(duì)的依據(jù)及過(guò)程

本次比對(duì)的測(cè)量依據(jù)主要包括：JJG 527-2015《固定式機(jī)動(dòng)車(chē)?yán)走_(dá)測(cè)速儀》、JJG 528-2015《移動(dòng)式機(jī)動(dòng)車(chē)?yán)走_(dá)測(cè)速儀》、JJG 1074-2012《機(jī)動(dòng)車(chē)激光測(cè)速儀》、JJG 1122-2015《機(jī)動(dòng)車(chē)地感線圈測(cè)速系統(tǒng)》等檢定規(guī)程。

本次比對(duì)共分5個(gè)組，主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室參加每一組的比對(duì)測(cè)量。每組都包含一臺(tái)國(guó)產(chǎn)非接觸式汽車(chē)速度計(jì)，多臺(tái)進(jìn)口非接觸式汽車(chē)速度計(jì)和一臺(tái)高精度機(jī)動(dòng)車(chē)GPS測(cè)速儀，確保每組的比對(duì)測(cè)量結(jié)果來(lái)自不同測(cè)量原理的標(biāo)準(zhǔn)器及同種測(cè)量原理的不同生產(chǎn)廠家的標(biāo)準(zhǔn)器。

2 比對(duì)結(jié)果及不確定度分析

2.1 測(cè)量方法

將非接觸式測(cè)速儀安裝在試驗(yàn)車(chē)上，使其處于正常工作狀態(tài)并能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量試驗(yàn)車(chē)的行駛速度值。主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室安裝高精度機(jī)動(dòng)車(chē)GPS測(cè)速儀，使其處于正常工作狀態(tài)并能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量試驗(yàn)車(chē)的行駛速度值。試驗(yàn)車(chē)在道路上往返2次，試驗(yàn)車(chē)的速度值分別穩(wěn)定保持在60 km/h、80 km/h、100 km/h、120 km/h。在試驗(yàn)車(chē)的行駛車(chē)速平穩(wěn)時(shí)，同時(shí)拍照記錄非接觸測(cè)速儀與高精度機(jī)動(dòng)車(chē)GPS測(cè)速儀對(duì)試驗(yàn)車(chē)行駛的測(cè)量值。

2.2 參考值的確定

采用同組多個(gè)實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量值取算術(shù)平均的方法計(jì)算本組比對(duì)參考值。

2.3 不確定度評(píng)定

2.3.1 測(cè)量模型

2.3.2 方差和靈敏系數(shù)

由（1）式得方差：

2.3.3 各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定

由于測(cè)量結(jié)果以及由上級(jí)標(biāo)準(zhǔn)器引入的不確定度在比對(duì)中是未知的，因此以下僅考慮其它可能對(duì)測(cè)量結(jié)果有影響的因素進(jìn)行不確定度分析與評(píng)定。

1）非接觸測(cè)速儀量化誤差引入的不確定度[u（vm1）]

用B類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定，分度值[d=0.01] km/h，按均勻分布計(jì)算，則：

2）光電傳感器安裝的位置高度對(duì)測(cè)量結(jié)果造成的影響[u（vm2）]

在測(cè)速點(diǎn)為100 km/h時(shí)，安裝高度的不同對(duì)測(cè)量結(jié)果造成0.40 km/h的變化，用B類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定，按均勻分布計(jì)算，則：

3）光電傳感器安裝的傾斜角度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響[u（vm3）]

在測(cè)速點(diǎn)為100 km/h時(shí)，傾斜角度對(duì)測(cè)量結(jié)果造成0.50 km/h的變化。用B類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定，按均勻分布計(jì)算，則：

4）試驗(yàn)車(chē)行駛抖動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響[u（vm4）]

在測(cè)速點(diǎn)為100 km/h時(shí)，試驗(yàn)車(chē)行駛抖動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成0.40 km/h的變化。用B類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定，按均勻分布計(jì)算，則：

5）非接觸測(cè)速儀速度顯示延時(shí)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響[u（vm5）]

在測(cè)速點(diǎn)為100 km/h時(shí)，試驗(yàn)車(chē)行駛抖動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成0.30 km/h的變化。用B類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定，按均勻分布計(jì)算，則：

各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量見(jiàn)表1。

表1 各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總表

6）合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算

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

7）擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算

取包含因子k=2，則：

8）相對(duì)擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算

取包含因子k=2，則：

9）測(cè)量不確定度報(bào)告

本次測(cè)量點(diǎn)的不確定度表達(dá)如下：

10）各點(diǎn)不確定度匯總（見(jiàn)表2）

2.4 結(jié)果評(píng)價(jià)原則

主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室對(duì)所有參比實(shí)驗(yàn)室提交的比對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總及分析，參比實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量結(jié)果與其不確定度的一致性通過(guò)歸一化偏差[En]進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)公式為：

[En≤1]，參比實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量結(jié)果與參考值之差在合理的預(yù)期之內(nèi)，比對(duì)結(jié)果可接受。

[En]>1，參比實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量結(jié)果與參考值之差沒(méi)有達(dá)到合理的預(yù)期，應(yīng)分析原因。

遼寧省計(jì)量科學(xué)研究院提交的測(cè)量結(jié)果在每組測(cè)量點(diǎn)處[En]均小于1，比對(duì)結(jié)果滿意。

3 結(jié)論

因?yàn)榉墙佑|式汽車(chē)速度計(jì)的溯源一般是采用在實(shí)驗(yàn)室條件下，通過(guò)轉(zhuǎn)鼓或齒形帶模擬實(shí)際路面進(jìn)行校準(zhǔn)，近似在理想條件下開(kāi)展檢測(cè)。而在實(shí)際情況下采用非接觸式速度計(jì)對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)測(cè)速儀進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，影響最終測(cè)量結(jié)果的因素很多，除了計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器以外，與測(cè)量過(guò)程中的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、操作人員的水平與方法、設(shè)備的要求都有關(guān)。

本次比對(duì)結(jié)果雖滿意，但在各別點(diǎn)的En值較大，應(yīng)從此次比對(duì)結(jié)果中看到薄弱之處，查找原因，采取預(yù)防措施。另外，在對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行不確定度評(píng)定時(shí)，應(yīng)充分考慮各種因素對(duì)測(cè)量結(jié)果造成的影響。各實(shí)驗(yàn)室可通過(guò)比對(duì)的方法將本實(shí)驗(yàn)室的校準(zhǔn)裝置與其它技術(shù)機(jī)構(gòu)比較，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并彌補(bǔ)問(wèn)題，從而提升實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)能力。

【參考文獻(xiàn)】

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