汽车电动门锁动作时间测量及不确定度评定

作者/陆珉，上海恩坦华汽车门系统有限公司

汽车电动门锁动作时间测量及不确定度评定

作者/陆珉，上海恩坦华汽车门系统有限公司

根据汽车电动门锁在使用中的重要性，按照QC/T627-2013《汽车电动门锁装置》用DL850E示波记录仪对汽车电动门锁动作时间进行测量，并对影响测量不确定度的各种因素进行分析，总结出测量汽车电动门锁动作时间的测量不确定度。

汽车电动门锁；测量；装置

引言

汽车电动门锁是汽车侧面门或后面门开启和锁止的机构，为了在汽车启动及行驶过程中防止汽车门被打开必须对汽车门锁进行上保险，在汽车到达目的地时必须对汽车门锁进行解保险才能打开车门，汽车电动门锁的上保险，解保险时间是考核汽车电动门锁质量好坏的重要指标，直接关系到人们的生命和财产安全，按照QC/T627-2013《汽车电动门锁装置》JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》对汽车电动门锁的上保险，解保险时间进行测量，并对测量结果进行不确定度评定。

1.测量条件

（1）测量环境：温度23℃；湿度50%。

（2）测量样品：同一把汽车电动门锁。

（3）测量设备：DL850E示波记录仪一台，PLC控制箱一台，高精度直流稳压电源一台。

（4）测量标准：QC/T627-2013《汽车电动门锁装置》

2.测量方法

按照QC/T627-2013《汽车电动门锁装置》的技术要求对汽车电动门锁上保险和解保险动作时间进行测量，测量用汽车电动门锁在未上保险的状态下将汽车电动门锁的锁舌转至全锁位置。把PLC控制箱的输入端接直流稳压电源，PLC控制箱的输出端接汽车电动门锁相应的电机输入端，控制汽车电动门锁进行上保险和解保险工作，同时用DL850E示波记录仪进行测量，见图1。

图1

汽车电动门锁上保险时PLC控制箱按要求输出一个200ms，12V的正向电压使汽车电动门锁进行上保险动作；当汽车电动门锁中电机通电工作带动齿轮正向运动到停止位置时电机停止转动进入堵转状态，完成上保险动作。在这同时用DL850E示波记录仪进行测量，记录电机工作带动齿轮正向运动时间，同样当PLC控制箱按要求输出一个200ms，12V的反向电压使汽车电动门锁进行解保险动作；当汽车电动门锁中电机通电工作带动齿轮反向运动到停止位置时电机停止转动进入堵转状态，完成解保险动作。在这同时用DL850E示波记录仪进行测量，记录电机工作带动齿轮反向运动时间，见图2，图中上半部分为上保险和解保险曲线，下半部分为便于计算对曲线进行了放大。

图2

汽车电动门锁上保险动作时间（见图3）为曲线的峰值电流最大值Y1所对应的时间坐标X1（2.1475s）至曲线电流最小值Y2所对应的时间坐标X2（2.1900s）之间的差值ΔX（42.5ms），本次测量汽车电动门锁上保险动作时间为42.5ms。

图3

汽车电动门锁上保险动作时间（见图4）为曲线的反向峰值电流最大值Y1所对应的时间坐标X1（3.9455s）至曲线反向电流最小值Y2所对应的时间坐标X2（3.9950s）之间的差值Δ（49.5ms），本次测量汽车电动门锁解保险动作时间为49.5ms。

图4

汽车电动门锁在进行上保险动作和解保险动作的过程中用DL850E示波记录仪对电机的运动过程进行纪录，从而测量出汽车电动门锁的相应上保险动作和解保险动作时间（简称动作时间），本次只对汽车电动门锁的上保险时间进行测量不确定度评定，汽车电动门锁的解保险时间测量不确定度评定原理相同。

3.测量模型

式中t为汽车电动门锁中电机的运动时间即上保险和解保险动作时间，y为DL850E示波记录仪记录的时间数据。本次测量活动中高精度直流稳压电源在汽车电动门锁上保险动作时间和解保险动作时间测量过程中只起到为汽车电动门锁中电机两端提供高精度直流稳压电压，使电机正常工作，带动此轮运动，完成汽车电动门锁的上保险动作和解保险动作，对汽车电动门锁上保险动作时间和解保险动作时间影响不大，可以忽略不计。而PLC控制箱在汽车电动门锁上保险动作时间和解保险动作时间测量过程中只起到为汽车电动门锁中电机两端提供正负向转换电压，使汽车电动门锁中电机能够正反向工作，带动此轮正反向运动，从而达到汽车电动门锁的上保险动作和解保险动作，对汽车电动门锁上保险动作时间和解保险动作时间影响不大，也可以忽略不计，这样在汽车电动门锁上保险动作时间和解保险动作时间测量过程中只有DL850E示波记录仪测出的数据了，那么我们就认为DL850E示波记录仪测出的时间数据就是汽车电动门锁上保险动作时间和解保险动作时间，所以得出上述测量模型。

4.标准不确定度评定

本次测量的不确定度来源于随机因素引起的不确定度和测量设备引起不确定度，因此最终的测量不确定度为这两项测量不确定度的合成。

■4.1 所有随机因素引起的不确定度

即所有随机因素引起的相对标准不确定度urel(r ep)的评定。

本次测量采用1把汽车电动门锁重复测量10次，测量得到的结果见表1，而本次测量的随机因素主要来源于测量的重复性，每次数值都是检测人员靠手动操作DL850E示波记录仪和眼睛读取DL850E示波记录仪屏幕时间数据。

根据贝塞尔公式计算标准偏差：

式中：

表1 重复性试验测量结果

（1）平均值t=43.19

（2）标准偏差Si=0.64

（3）相对标准偏差S=1.47%

（4）相对标准不确定度分量urel(r ep)的评定

本次测量评定采用同一把汽车电动门锁测量10次，故测量平均值的不确定度应除以

即所有随机因素引起的相对标准不确定度分量为：

■4.2 测量设备引起的不确定度

本次测量主要是用DL850E示波记录仪对汽车电动门锁上保险和解保险动作时间进行测量，算出了DL850E示波记录仪的不确度也就算出了设备的不确定度，下面对造成不确定度的DL850E示波记录仪进行分析，找出各个不确定度分量，然后进行合成，得出最终的DL850E示波记录仪的不确定度。

即DL850E示波记录仪测量出的动作时间t相对标准不确定度分量urel(tm)的评定。

（1）DL850E示波记录仪示值误差带来的相对标准不确定度urel(t1)

根据DL850E示波记录仪拿到第三方检测实验室做校准，第三方检测实验室出具的校准报告中时间幅度不确定度为0.6%（k=2），则其相对标准不确定度为：

（2）DL850E示波记录仪检测设备的相对标准不确定度urel(t2)

根据DL850E示波记录仪生产厂家出具的DL850E示波记录仪使用说明书查出该设备的重复性为R=0.1%，则其相对标准不确定度为：

（3）DL850E示波记录仪测量出的动作时间t的相对标准不确定度分量urel(tm)

t的相对标准不确定度分量 urel(tm)为DL850E示波记录仪示值误差带来的相对标准不确定度urel(t1)和DL850E示波记录仪检测设备的相对标准不确定度urel(t2)的合成。

即测量设备（DL850E示波记录仪）引起的相对标准不确定度分量为：

5.汽车电动门锁动作时间的标准不确定度urel(tz)的评定

本次测量汽车电动门锁动作时间的标准不确定度urel(tz)为各相对标准不确定度分量的合成，各相对标准不确定度分量见表2。

表2 动作时间的相对不确定度分量总汇

即汽车电动门锁动作时间的标准不确定度为：

6.本次测量汽车电动门锁动作时间的相对扩展不确定度评定

取置信概率p=95%，包含因子k=2，所以：

7.结语

从上述汽车电动门锁动作时间测量不确定度的评定，可以得出该方式是满足JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》和QC/T627-2013《汽车电动门锁装置》要求，不确定因素表达全面，保证了测量的质量和可信度。

* [1]陈洪侠.电动式振动台加速度幅值测量结果不确定度分析[J]仪器仪表标准化与计量.2017-04-26.

* [2]王武华，潘海飞.数字存储示波器直流增益测量不确定度评定[J]计量与测试技术.2016-12-30.