輪胎均勻性試驗機力測試系統示值誤差測量 不確定度評定

洪滔 劉廣

【摘要】 本文主要介紹了輪胎均勻性試驗機的力測試系統在校準工作中示值誤差的不確定度分析和評定方法。文中列舉了各項典型不確定度分量，給出了常用計算公式和數值，對校準輪胎均勻性試驗機評定不確定度有所幫助。

【關鍵詞】 輪胎均勻性試驗機;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

輪胎均勻性試驗機主要用于對轎車輪胎、載重汽車輪胎的均勻性指標進行全自動測量，并可實現對輪胎判級。試驗機主要由輪胎潤滑裝置、輸送裝置、測試裝置等組成。試驗機工作原理：輪胎裝卡、充氣后，由轉鼓靠近輪胎（或由輪胎靠近轉鼓）并對其施加一定的負荷，轉動輪胎，由于輪胎的材質不均等因素，使得輪胎產生了徑向力和側向力的波動，這種波動由測力傳感器測量并轉換成電信號，通過對電信號連續測量，由計算機系統對電信號進行處理，得出均勻性各項參數，并由系統顯示和記錄。

1.1 校準技術依據

JJF 1839-2020《輪胎均勻性試驗機校準規范》。

1.2 校準環境條件

環境溫度：5～40 ℃。

相對濕度：≤80%。

1.3 校準用計量器具

標準測力儀（技術指標見表1）。

1.4 被校準對象

輪胎均勻性試驗機（力測試系統）。

1.5 校準方法

徑向力測試系統的校準：在徑向力測試系統量程范圍內選擇大致均勻的5個校準點，將標準測力儀作用于徑向力測試系統施力中心，待試驗機徑向力測試系統示值達到所取校準點時，記錄標準測力儀示值，每個點重復測試3次，取算術平均值，計算示值誤差，作為校準結果。

側向力測試系統的校準：在側向力測試系統量程范圍內選擇大致均勻的5個校準點，將標準測力儀作用于側向力測試系統受力中心，待標準測力儀上讀數達到所取校準點時，記錄側向力測試系統示值，每個點重復測試3次。取算術平均值，計算示值誤差，作為校準結果。

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）]——徑向力測試系統示值絕對誤差，N;

[FR]——試驗機徑向力測試系統示值，N;

[F]——對同一校準點，標準測力儀3次測量值的算數平均值，N。

2.2 不確定度傳播率

[u2（δ（FR））=c12u2（FR）+c22u2（F）]

2.3 計算靈敏系數

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

3 標準不確定度的評定

3.1 標準測力儀示值誤差引入的標準不確定度[u1（F）]

標準測力儀符合校準規范規定，0.1級標準測力儀的最大允許誤差為±0.1%，采用B類標準不確定度方法評定，按均勻分布計算，取包含因子[k=3]，以校準1000 N為例，所以：

[u1（F）=1000×0.1%3=0.58 N]

3.2 被校準輪胎均勻性試驗機徑向力測量系統示值測量重復性引入的標準不確定度[u2（F）]

以校準1000 N為例，在重復條件下進行連續10次獨立重復測量，測量結果見表2。

根據貝塞爾公式得到單次實驗標準偏差：

[s=i=1n（xi-x）2n-1=0.57 N]

按照校準規范要求，實際工作中應校準三次，三次實驗標準偏差：

[u2（F）=s3=0.33 N]

3.3 被校準輪胎均勻性試驗機示值分辨力引入的標準不確定度[u（FR）]

被校準輪胎均勻性試驗機示值分辨力為1 N，則不確定度區間半寬度為0.5 N，采用B類標準不確定度方法評定，按均勻分布計算，取包含因子[k=3]，所以輪胎均勻性試驗機示值分辨力引入的不確定度為：

[u（FR）=0.53=0.29 N]

4 標準不確定度匯總表（見表3）

5 合成標準不確定度的計算

以上各項標準不確定度分量是彼此獨立互不相關的，所以合成標準不確定度為：

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

6 擴展不確定度的確定

取包含因子k=2，則輪胎均勻性試驗機徑向力測量系統擴展不確定度：

[U=ku（δ（FR））=1.5 N]

取包含因子k=2，則輪胎均勻性試驗機徑向力測量系統相對擴展不確定度：

[Urel=U1000×100%=0.15%]

同理可得，輪胎均勻性試驗機側向力測量系統相對擴展不確定度：

[Urel=0.15%]

【參考文獻】

[1] 倪育才.實用測量不確定度評定（第5版）[M].北京：中國質檢出版社，2016：155.

[2] 測量不確定度評定與表示：JJF 1059.1-2012[S].

【作者簡介】

洪滔（1987-），男，工程師，碩士，研究方向為化學計量。

劉廣（1982-），男，高級工程師，學士，研究方向為計量檢定。