汽車安全氣囊氣體發生器壓力測試不確定度評定

楊金雪

（湖北航鵬化學動力科技有限責任公司，湖北 襄陽 441000）

氣體發生器是汽車安全氣囊的氣體發生裝置，是關鍵部件，氣囊的展開時間及膨脹壓力與氣體發生器有直接關系，因此必須對氣體發生器進行壓力測試，以保證其性能指標滿足使用要求。文章主要介紹了在22 ℃±3 ℃的溫度測試條件下，氣體發生器壓力測試的通用不確定度評定方法。

1 概述

1.1 目的

評定型號為PAB6.1汽車安全氣囊氣體發生器，保溫（22±3）℃，時間 4小時，在（60±0.6）L壓力容器內點爆后，其不同時間點對應壓力測試值的擴展不確定度。

1.2 檢測使用的儀器設備

環境試驗箱，型號：SC/HS-408F，規格：-40 ℃～150 ℃ /0 .01℃，校準結果：合格。

壓力數據采集系統，型號：Hude INTERFACER4LD，序列號：10.067/2013，校準結果：合格。

壓力傳感器，型號：ES200B，規格：1 MPa，等級：0.1級，校準結果：合格。

壓力容器，規格：（60±0.6）L，校準結果：合格。如圖1所示。

圖1 壓力容器[1]

1.3 檢測程序

將校準合格的壓力傳感器分別與60 L壓力容器及數據采集系統進行連接，同時在壓力數據采集系統中配置壓力傳感器的核查參數。如圖2所示。

圖2 測試示意圖[1]

將待測樣品從環境試驗箱中取出（保溫22 ℃±3 ℃/4 h），固定在60 L壓力容器特定工裝中，關閉容器端蓋。

將采集系統點火線纜（1.2 A電流輸出）與氣體發生器點爆接頭進行連接，在測試前測試點火器電阻值，然后在系統界面點擊點火（Ignition）按鈕，在發生器點爆瞬間系統自動開始采集壓力/時間數據，并生成數據曲線與報告。（注：樣品從環境試驗箱中取出至點爆，需在3 min內展開）

1.4 不確定度評定結果的應用

由于安全氣囊氣體發生器為汽車被動安全件，其性能特性對汽車安全性來說至關重要，為保證氣體發生器性能在受控范圍內，技術指標符合安全要求，對其壓力測試結果進行不確定度評價，符合上述條件或十分接近上述條件的同類測量結果，一般可以參照本例的評定方法。

2 靈敏系數

由于測量結果由壓力數據采集系統直接生成，應用簡易方法，()的靈敏系數1=1，()的靈敏系數2=1。氣體發生器壓力測量值的合成標準不確定度為

式中，()為的合成標準不確定度；()為測量重復性引入的標準不確定度；()為測量系統誤差引入的標準不確定度；為測量系統誤差。

3 標準不確定度評定

氣體發生器壓力測試的不確定度來源主要包括重復性不確定及測量系統不準確，分別進行分析計算。

3.1 氣體發生器對應時間點壓力測試重復性引入的標準不確定度

取同一生產批次樣品5發，進行5次測試（同一批次取5個樣品測試），選取、、、作為測試評價點，測試數據如表1。

表1 發生器壓力測試數據

表1中，表示壓力，單位為kPa；P表示壓力為峰值 50%時的壓力值，以此類推。表示時間，單位為ms。

測試數據生成壓力/時間曲線如圖3所示。

圖3 P/T曲線

用極差法分析重復性引入的標準不確定度，公式為

式中，為極差，為極差系數。

被測量估計值的標準不確定度計算公式為

3.2 測量系統不準確引入的標準不確定度分量按B類評定

通過對壓力測試系統進行分析，其測試過程主要變差和影響因素為測試用壓力傳感器的不確定性，因此在不確定度評定過程中，主要計算由其引入的不確定度，其它影響因素忽略不計。

其中壓力傳感器的技術等級為0.1級。根據測試結果，其不同評價點測試數據的最大誤差為

式中，為最大允許誤差。

4 合成標準不確定度評定

由于以上兩分量由不同的體系產生，可以認為它們之間相互獨立，所以

表2 不確定度分量匯總表

5 擴展不確定度評定

取包含因子=2，氣體發生器對應時間點壓力測試的不確定度為

6 報告檢測結果和擴展不確定度

該氣體發生器 T24.2ms壓力測試結果為（189.34 ± 5.92） kPa，擴展不確定=5.92 kPa，它是由標準不確定度u=2.96 kPa乘以擴展因子=2而得到。

T37.2 ms壓力測試結果為（281.68±3.76）kPa，擴展不確定=3.76 kPa，它是由標準不確定度u= 1.88 kPa乘以擴展因子=2得到。

T47.7 ms壓力測試結果為（333.45±2.38）kPa，擴展不確定=2.38 kPa，它是由標準不確定度u= 1.19 kPa乘以擴展因子=2而得到。

T61.9 ms壓力測試結果為（338.04±1.16）kPa，擴展不確定=1.16 kPa，它是由標準不確定度u=0.58 kPa乘以擴展因子=2而得到。

7 結論

本文介紹了汽車安全氣囊氣體發生器壓力測試的通用不確定度評定方法，根據在不同時間點對應的壓力測試值，計算其不確定度范圍，從而得到氣體發生器壓力測試95%置信概率下壓力/時間曲線范圍，保證氣體發生器的性能參數在控制范圍內，滿足標準及安全要求。