洪滔 刘广

【摘要】 本文主要介绍了轮胎均匀性试验机的力测试系统在校准工作中示值误差的不确定度分析和评定方法。文中列举了各项典型不确定度分量，给出了常用计算公式和数值，对校准轮胎均匀性试验机评定不确定度有所帮助。

【关键词】 轮胎均匀性试验机;不确定度

【DOI编码】 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

轮胎均匀性试验机主要用于对轿车轮胎、载重汽车轮胎的均匀性指标进行全自动测量，并可实现对轮胎判级。试验机主要由轮胎润滑装置、输送装置、测试装置等组成。试验机工作原理：轮胎装卡、充气后，由转鼓靠近轮胎（或由轮胎靠近转鼓）并对其施加一定的负荷，转动轮胎，由于轮胎的材质不均等因素，使得轮胎产生了径向力和侧向力的波动，这种波动由测力传感器测量并转换成电信号，通过对电信号连续测量，由计算机系统对电信号进行处理，得出均匀性各项参数，并由系统显示和记录。

1.1 校准技术依据

JJF 1839-2020《轮胎均匀性试验机校准规范》。

1.2 校准环境条件

环境温度：5～40 ℃。

相对湿度：≤80%。

1.3 校准用计量器具

标准测力仪（技术指标见表1）。

1.4 被校准对象

轮胎均匀性试验机（力测试系统）。

1.5 校准方法

径向力测试系统的校准：在径向力测试系统量程范围内选择大致均匀的5个校准点，将标准测力仪作用于径向力测试系统施力中心，待试验机径向力测试系统示值达到所取校准点时，记录标准测力仪示值，每个点重复测试3次，取算术平均值，计算示值误差，作为校准结果。

侧向力测试系统的校准：在侧向力测试系统量程范围内选择大致均匀的5个校准点，将标准测力仪作用于侧向力测试系统受力中心，待标准测力仪上读数达到所取校准点时，记录侧向力测试系统示值，每个点重复测试3次。取算术平均值，计算示值误差，作为校准结果。

2 建立测量模型，列出不确定度传播率

2.1 测量模型

[δ（FR）=FR-F]

式中：[δ（FR）]——径向力测试系统示值绝对误差，N;

[FR]——试验机径向力测试系统示值，N;

[F]——对同一校准点，标准测力仪3次测量值的算数平均值，N。

2.2 不确定度传播率

[u2（δ（FR））=c12u2（FR）+c22u2（F）]

2.3 计算灵敏系数

灵敏系数[c1=（δ（FR））FR=1]，[c2=（δ（FR））F=-1]。

3 标准不确定度的评定

3.1 标准测力仪示值误差引入的标准不确定度[u1（F）]

标准测力仪符合校准规范规定，0.1级标准测力仪的最大允许误差为±0.1%，采用B类标准不确定度方法评定，按均匀分布计算，取包含因子[k=3]，以校准1000 N为例，所以：

[u1（F）=1000×0.1%3=0.58 N]

3.2 被校准轮胎均匀性试验机径向力测量系统示值测量重复性引入的标准不确定度[u2（F）]

以校准1000 N为例，在重复条件下进行连续10次独立重复测量，测量结果见表2。

根据贝塞尔公式得到单次实验标准偏差：

[s=i=1n（xi-x）2n-1=0.57 N]

按照校准规范要求，实际工作中应校准三次，三次实验标准偏差：

[u2（F）=s3=0.33 N]

3.3 被校准轮胎均匀性试验机示值分辨力引入的标准不确定度[u（FR）]

被校准轮胎均匀性试验机示值分辨力为1 N，则不确定度区间半宽度为0.5 N，采用B类标准不确定度方法评定，按均匀分布计算，取包含因子[k=3]，所以輪胎均匀性试验机示值分辨力引入的不确定度为：

[u（FR）=0.53=0.29 N]

4 标准不确定度汇总表（见表3）

5 合成标准不确定度的计算

以上各项标准不确定度分量是彼此独立互不相关的，所以合成标准不确定度为：

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

6 扩展不确定度的确定

取包含因子k=2，则轮胎均匀性试验机径向力测量系统扩展不确定度：

[U=ku（δ（FR））=1.5 N]

取包含因子k=2，则轮胎均匀性试验机径向力测量系统相对扩展不确定度：

[Urel=U1000×100%=0.15%]

同理可得，轮胎均匀性试验机侧向力测量系统相对扩展不确定度：

[Urel=0.15%]

【参考文献】

[1] 倪育才.实用测量不确定度评定（第5版）[M].北京：中国质检出版社，2016：155.

[2] 测量不确定度评定与表示：JJF 1059.1-2012[S].

【作者简介】

洪滔（1987-），男，工程师，硕士，研究方向为化学计量。

刘广（1982-），男，高级工程师，学士，研究方向为计量检定。