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数字式轮胎压力表不确定度评定方法研究

陈鑫　谢军燕　杜天鋆

【摘 要】针对数字式轮胎压力表的不确定度评定没有依据的问题，对测试方法进行研究，结合现有的规程，考虑测量重复性影响不确定度分量、分辨力引入的不确定度分量、标准器差值引起的不确定度、环境温度引起的不确定度分量等对不确定度结果产生的影响，研究科学合理评定方法，使结论符合要求。
【关键词】数字式轮胎压力表;不确定度;
Research on uncertainty evaluation method of digital tire pressure gauge
Chen Xin1，Junyan Xie 2，Du Tianzhen 3
（Shanghai Institute of measurement and testing technology online general office，Shanghai 203201）
Abstract：Aiming at the problem that there is no basis for the uncertainty evaluation of digital tire pressure gauge，this paper studies the test method，considering the influence of the measurement repeatability on the uncertainty component，the uncertainty component introduced by resolution，the uncertainty caused by the difference of standard，the uncertainty component caused by the ambient temperature on the uncertainty results，combined with the existing regulations.The scientific and reasonable evaluation method can make the conclusion meet the requirements.
Key words：digital tire pressure gauge;uncertainty
引言
數字式轮胎压力表是指采用数字显示轮胎被测压力量值的计量器具。按功能可分为测量型和控制型：测量型应有回零机构，通常用于测量轮胎压力;控制型用于控制轮胎压力，多用于控制轮胎加压。由于数字式轮胎压力表是测量轮胎内部压力的计量器具。它保障着汽车在行驶过程中的胎压的正常，胎压的过低或过高都易产生行车的不安全，在欧美的许多国家中在仅有的几个法制计量管理的计量器具中轮胎压力表被例其中，现有的规程轮胎压力表的规程JJG927-2013是2013年修订实施的规程，规程测量范围仅包括指针式和标尺式轮胎压力表，并不包括数字式轮胎压力表。弹性元件轮胎压力表与数字式轮胎压力表在工作原理结构性能上差距很大，很难在同一规程中进行技术处理来达到统一。但随着社会的高速发展，对现有的数字式轮胎压力表的测量结果不确定度方法已经不能按原规程来评定，根据数字式轮胎压力表的结构原理，应主要考虑重复性、标准器和分辨率等分量。
1数字式轮胎压力表评定过程
1.1 测量依据：轮胎压力表的规程、数字式压力表检定规程（参照）
1.2 环境条件：温度20±5℃）;相对湿度<85%
1.3 测量标准：（0～2.5）MPa 数字压力计，准确度等级为0.05级。
1.4 被测对象：测量范围为（0～1700）kPa，准确度等级为1.0级数字式轮胎压力表。
1.5 测量过程
将数字式轮胎压力表与数字压力计安装在校验器上，以压缩空气为传压介质，用直接比较法测量。通过加压泵加压，使数字压力计升压至检定点，读取数字式轮胎压力表的示值，两示值之差即为数字式轮胎压力表的示值误差。
1.6 评定结果的使用
在符合上述条件下的测量结果，一般可直接使用本不确定度的评定结果。
1.7数学模型
（1）
式中： ——数字式轮胎压力表示值与数字压力计压力示值之差值;
——数字式轮胎压力表压力示值;
——数字压力计压力示值;
1.8标准不确定度的来源：
1）测量重复性影响不确定度分量
2）分辨力引入的不确定度分量
3）标准器差值引起的不确定度
4）环境温度引起的不确定度
因为测量环境条件符合规程要求，对数字式压力计和数字式轮胎压力表的影响已包含在标准器的不确定度和测量重复性影响不确定度分量内，此处不需分析。考虑到不重复、不遗漏，测量重复性影响不确定度分量与分辨力引入不确定度分量取最大值。
1.9标准不确定度的评定
1.9.1对数字压力计压力值进行多次重复测量引起的标准不确定度
重复测量引起的标准不确定度   主要来源于数字压力计压力值的不确定度，可以通过连续测量得到测量列，采用A类方法进行评定。对检定的数字式轮胎压力表压力值在名义值100kPa、200kPa、400kPa、600kPa、800kPa、1000kPa、1200 kPa、1700kPa点进行10次重复测量，重复性实验数据如下：
以1700kPa为例作以下分析：
平均值为
= 1700.5kPa
单次实验标准差为
= 1.6 kPa
因为实际测量过程中，规程要求独立两次上行程测量，且不取平均值，则可得到的标准不确定度 为
= 1.6 kPa
1.9.2分辨力引入的不确定度
该数字式轮胎压力表最小分辨力为5kPa，区间半宽啊a=2.5kPa，服从均匀分布，k=  ，所以有：
1.9.3数字式轮胎压力表的标准不确定度
根据JJF1059.1-2012的要求，重复性分量与分辨力分量比较后舍去小值，取大值带入计算，标准不确定度：
=1.6 kPa
1.9.4标准器差值的标准不确定度
标准不确定度  主要来源于数字压力计的误差。因此，应用B类方法进行评定。根据规程，该数字压力计的最大允许误差为±0.00125MPa，此值作为区间半宽 a = 0.00125MPa，认为在区间内是均匀分布的，取包含因子 ，则标准不确定度   为
= 0.0007 MPa=0.7kPa
1.10 合成标准不确定度的评定
1.10.1 求灵敏系数：
对（1）式进行微分
得灵敏系数：
1 MPa
-1 MPa
1.10.2 标准不确定度汇总表
汇总如表4所示。
不确定度来源 标准不确定度
灵敏系数
标准不确定度分量
的不确定度 1.6 kPa 1 1.6kPa
的不确定度 0.7kPa -1 0.7kPa
1.10.3 合成标准不确定度的计算
因为 与 彼此独立不相关，所以合成标准不确定度可按下式得到：
= 1.7 kPa
1.11扩展不确定度的评定
取包含因子k=2，扩展不确定度为
=2×1.7 kPa =3.4kPa
1.12测量不确定度的报告与表示
该压力表示值的扩展不确定度为：
3.4 kPa （k=2）
修约后 = 3 kPa （k=2）
同理根据以上公式可算出其它名义值的扩展不确定度，最后得出最大不确定度为 = 3 kPa （k=2）
2 结果验证结语
，符合检定要求。
3 结语
数字式轮胎压力表准确度等级比较低，大多数为2.5级以下级，对几个不确定度因素中，测量重复性影响不确定度分量、分辨力引入的不确定度分量、标准器差值引起的不确定度、环境温度引起的不确定度应主要考虑分辨力引入的不确定度分量，测量重复性影响不确定度分量在准确度低时，就必须充分考虑测量重复性影响不确定度分量与分辨力引入的不确定度分量的关系，得到最科学的不确定评定结果。
参考文献：
[1]JJG 52-2013.弹性元件式一般压力表、压力真空表和真空表检定规程[S].2013
[2]JJG 927-2013.轮胎压力表检定规程[S].2013
[3]JJG875-2005数字压力计检定规程[S].2005
[4]压力表的檢定、校准与测量不确定度评定[M].中国计量出版社，戴孝华等，2007
[5]压力表计量检定与校准方法[J].陈菊.中国质量技术监督.2017（01）
（作者单位：上海市计量测试技术研究院在线通用所）

-全文完-