基于GB 19152-2016的中欧机动车前照灯配光性能检验测量不确定度研究

李 钢 纪迎平 李志锐 方素香

（天津大学内燃机研究所 天津 300072）

引言

在产品检测的领域中，测量不确定度（uncertainty of measurement）是一个非常重要的项目，它是指根据所用到的信息，表征赋予被测量的量值分散性的非负参数，也就是针对某个检测项目在考虑了所有的引起测量值分散的因素后可能引起的测量结果的某一概率下的偏离区间。国际上在测量不确定度领域主要用到的标准为ISO/IEC GUIDE 98-3-2008《测量不确定度第三部分：测量不确定度表示指南》（Uncertainty of measurement-Part 3:Guide to the expression of uncertainty in measurement）。该标准也是我国JJF 1059-2012《测量不确定度评估与表示》的重要技术来源。针对机动车检测项目不确定度，欧洲没有该领域的系统性指导文件。对于机动车灯光检验项目，在联合国欧洲经济委员会国际汽车照明及光信号装置专家组（GTB）光学工作组制定的《灯光实验室准确度导则》（《Photometry Laboratory Accuracy Guidelines》）的附件D中有相应的规定。我国这方面的标准为中华人民共和国国家计量技术规范JJF1059-2012。在机动车检测领域，中国合格评估国家认可委员会于2014年9月1日发布并实施了CNASGL35《汽车和摩托车检测领域典型参数的测量不确定度评估指南及实例》，该文件既给出了测量不确定度评估的基本程序，也列举了包括机动车前照灯配光性能在内的7个汽车和摩托车检测项目的不确定度评估实例。2017年1月1日，新国家标准GB19152-2016《发射对称近光和/或远光的机动车前照灯》实施[1]，新标准与老标准在检验方法、坐标系等关系到不确定度的方面均有变化，因此，对于CNAS-GL35给出的评估实例也应进行调整。本文就基于GB19152-2016，参考CNAS-GL35中的实例针对机动车前照灯配光性能项目对中欧的测量不确定度要求进行分析。

1 项目介绍

根据GB19152-2016《发射对称近光和/或远光的机动车前照灯》的要求，建立了数学模型，测量示意图如图1所示。

图1 测量示意图

1.1 发光强度值

在距离样品基准中心点25 m的屏幕上测量标准要求的各个测试点上的发光强度值I0，根据光学平方反比定律：

式中：L为转台基准中心到照度计垂直距离，E0为照度计测得的该点照度值。

1.2 灵敏系数

1）转台基准中心至屏幕HV点的实际距离L对测量结果的灵敏系数为：

2）照度值对测量结果的灵敏系数为：

2 不确定度的来源

不确定度来源有重复性测量误差、检验设备精度或误差（如照度计精度）等，具体见图2所示。

图2 不确定度来源示意图

3 不确定度评估方法的选择

3.1 CNAS-GL35与GB19152-2016

通过对前照灯配光性能测量过程进行分析，影响测量结果的主要因素如图2所示。其中由于试验人员对样品（含试验夹具）安装带来的影响可以通过A类方法进行评估，其他因素可以通过B类方法进行评估。所有来源具体如下：

1）重复性测量引入的标准不确定度uA，采用A类方法评估；

2）转台基准中心至屏幕HV点的实际距离L的测量误差引起的不确定度，采用B类方法评估；

3）照度值的相对标准不确定度u（E），采用B类方法评估。

根据CNAS组织开展过的调查分析，环境因素（温湿度、杂散光等）对试验结果带来的影响极小，因此评估时不考虑由环境因素对试验结果造成的不确定度。

3.2 GTB

1）给出了重复测量的评估方法，未具体说明使用条件；

2）给出了光度测试系统光强分量、角度分量和标准灯泡分量的不确定度评估值。

4 各不确定度分量的评估

各设备精度等数值为实际说明书中参数或计量检定证书中的结果。

4.1 常规方法

对于重复性测量引入的不确定度，目前中国与欧洲通常都是对被测量多次测量后使用贝塞尔公式计算得出，因该不确定度评定为常规方法，本文不再进一步给出示例。

4.2 转台基准中心至屏幕HV点的实际距离L的测量误差引起的不确定度u（L）

1）CNAS-GL35与GB19152-2016[2-3]：该不确定度主要由激光测距仪的测量精度引起。查激光测距仪的精度为0.000 7 m，k=2。则

2）GTB：未考虑该部分的不确定度分量。

4.3 测量点至回转中心的连线和基准轴线的夹角的测量误差引起的不确定度u（α）

1）CNAS-GL35与GB19152-2016：因GB19152-2016中已将平面坐标系改为球面坐标系，从原理上消除了cos3（α）的修正项，因此不考虑该项目的影响[4-5]。

2）GTB：俯仰和旋转的不确定度贡献值均为0.289°，转台调节量引起的不确定度贡献值为0.0288°，合成角度不确定度贡献值为0.41°。

计算得：u（α）=0.41°=0.007 2 rad

4.4 照度值的相对标准不确定度u rel（E）评估

光通量与电流的关系：同一灯泡在标称电流附近其电流与光通量成正比。即

式中：Κ1为该灯泡特有的系数。

照度值与光通量的关系：同一灯具测量屏幕上任何一点的照度与其光源光通量成正比。即：

式中：Κ2为该灯具该点的配光性能系数。

于鹤轩来找主任，点了下迟恒采访陵矿危库治理工程的事，话一转，说教育局要做半个头版报道，三万，给你社会部做行了吧？主任找迟恒通气，迟恒分析：“这样交换，钱面上过得去，但我这个海宁日报社会新闻部的迟记者，今后还会不会被人踹出门，就不好说了。”

4.5 配光标准灯泡引起的相对标准不确定度u rel（E1）评估

4.5.1 CNAS-GL35与GB19152-2016 1）道路机动车灯丝灯泡测量的相对标准不确定度：

2）全自动灯具配光分析系统的电流表准确度引起的光通量相对标准不确定度urel（φ2）：

urel（E1）=urel（φ）=0.32%

4.5.2 GTB

1）无道路机动车灯丝灯泡测量的相对标准不确定度的内容；

4.6 照度计的相对不确定度u rel（E2）

1）CNAS-GL35与GB19152-2016：由校准证书中，照度计相对扩展不确定度为1.2%（k=2）

2）GTB：照度计相对不确定度为GTB：

urel（E2）=1.154%

4.7 照度计的合成相对不确定度

5 前照灯配光性能测量的B类标准相对不确定度

前照灯配光性能测量的B类标准相对不确定度汇总如表1所示。

6 B类合成相对不确定度

1）CNAS-GL35与GB19152-2016：

表1 前照灯配光性能测量的B类标准相对不确定度

7 结论

1）无论是CNAS-GL35结合GB19152-2016给出的实例还是GTB给出的不确定度影响因素，其重要不确定度来源均包括测量点至回转中心的连线测量误差引起的不确定度和照度值的相对标准不确定度这两个因素。

2）在产生不确定度的因素中，由距离和角度等由精密测量或精密机械实现的项目，其测量误差产生的不确定度比较小，合成后所占的权重更小，甚至可以忽略。

3）两种不确定度的评估中都是照度值的相对不确定度最大，但在其分量中CNAS-GL35结合GB19152-2016给出的实例中的电流表误差造成的不确定度大于照度计本身的不确定度。而GTB中该项不确定度主要有照度计误差产生。从这个角度也可以得出减小测量不确定度的方法和角度。

4）文中CNAS-GL35结合GB19152-2016给出的实例所得出的不确定度值小于通过GTB给出的指标计算出的值不代表欧洲的项目的不确定度更大，GTB给出的只是最低的要求，实际使用的设备应优于给出的指标，因此不确定度值应低于本文所计算的结果。