机动车前照灯检测仪发光强度示值误差测量结果的不确定度评定

贾继勇

摘  要：本文依据JJF 1059.1-2012《测量不确定评定与表示》，详细介绍了不确定度的定义，并运用GUM法作为评定不确定度的基础步骤;不确定度中A类与B类的评定方法，综合标准不确定度与扩展不确定度的评定;综合分析了机动车前照灯检测仪检定中，对比分析各种左右发光强度测量的各种因素，对发光强度的测量结果进行不确定度的评定。

关键词：前照灯检测仪;发光强度;不确定度评定

中图分类号：U463.65       文献标识码：A     文章编号：1005-2550（2020）06-0023-04

Abstract： Based on JJF 1059.1-2012 "Evaluation and Expression of Uncertainty in Measurement"， this article introduces the definition of uncertainty in detail， and uses the GUM method as the basic step to evaluate uncertainty; the evaluation methods of type A and type B in uncertainty， Comprehensive evaluation of standard uncertainty and expanded uncertainty; comprehensive analysis of various factors in the measurement of luminous intensity in the verification of motor vehicle headlamp detectors， and the uncertainty of the measurement results of luminous intensity assessment.

Key Words： Headlamp Detector; Luminous Intensity; Uncertainty Evaluation

引言

不论是大到工农生产、国内外贸易、科技研究，还是小到日常生活中的各个领域，测量都是不可缺少的一项工作。按JJF 1001-2011《通用计量术语及定义》[1]中的定义，测量（measurement）就是通过实验获得并可合理赋予某量一个或多个量值的过程。测量的目的是想得到被测量的真值。由于人们存在认识客观事物的局限性，并且测量工程中不可避免会产生误差，均会导致被测量值与实际值产生偏差。即使后续对已知的偏差进行补偿，由于补偿过程本身所产生的不充分与不确定性问题，修正后的结果依然被视作是测量的一个估计值。基于此，如何运用更科学的方式定量描述测量结果，并对测量结果的可信程度进行合理评价，成为了亟待解决的问题。《测量不确定度表示指南》（GUM），即国际指南，给出的关于测量不确定度的定义是：通过测量结果相关联的一个参数，以标准合理方式赋予被测量值的分散性。

前照灯仪用于机动车前照灯远光光束的发光强度、光轴偏移角、近光光束明暗截止线转角或中点位置的检测。前照灯仪按功能可划分为只能检测远光和远近光均可检测两种类型;按操作方法又可分为自动检测和手动检测两种。但无论是采用哪種类型的前照灯仪，其测量的原理都是一致的，由前照灯仪受光箱上的光电接收器件接收光信号，并将其转换为电信号，转换的电信号经过一系列的处理后计算出前照灯的发光强度和光轴偏移角。本文是在JJG 745-2016《机动车前照灯检测仪检定规程》[2]和JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》[3]基础上，结合自身实验室的试验条件及试验能力，用GUM评定方法对前照灯仪发光强度示值误差测量进行结果的不确定度评定及验证。

1    测量不确定度评估

1.1   概述

1.1.1 依据的技术标准：

JJG745-2016《机动车前照灯检测仪检定规程》;

JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》

1.1.2计量标准：

标准器及其主要计量特性：汽车前照灯检测仪校准器;测量范围（0-60）kcd;MPE（±4%）

1.2   测量程序

按照JJG 745-2016《机动车前照灯检测仪检定规程》的要求安装前照灯检测仪校准器（如图1所示）。将前照灯仪校准器光轴偏移角至于零，校准器的发光强度以8，15，20，30，40，60kcd逐个递增变化，并获取该顺序下对应的前照灯仪发光强度示值。

1.3    数学模型

根据测量原理，可推算出各检定点发光强度示值误差的数学模型为：

1.4    标准不确定度评估

现选取巡检时某公司检测线使用的进口前照灯测试仪设备。依据规范对此大灯发光强度示值误差的测量值展开不确定评定。

1.4.1 A类评定

假设在测量某物理量时，已经消除了系统误差的影响，只存在测量过程中的随机误差，则可以判定测量值也在期望值附近分散，并且对比单个测量值与期望值的拟合度更高。即通过多次测量得到的平均值比一次测量的值误差更小，并且随着测量次数的增加，平均值会逐步在期望值附近收敛。因此，一般采用样本的算术平均值作为被测量值的实际结果，测量结果的标准不确定度通常以平均值的实验标准差为替代，即A类不确定度。现以15kcd检定点为例对被检前照灯检测仪重复测量十次，数据见表1。

1.4.2 标准不确定度分量的B类评定：

在上述A类评定中，试验的前提是测量的系统误差已被消除，但在实际测量过程中，系统误差是一直存在的。与此同时，由于认知的局限性，A类不确定度只能代表测量不确定度的一部分，实际测量还有其他的不确定度影响。因此，除A类不确定度以外的，其他通过测量值的有关变化信息或资料进行判定的不确定度标准，统称为B类不确定度。

1.4.3 被检前照灯检测仪分辨率引入的不确定度：

1.4.9 扩展不确定度U的评定：

被测量值所涵盖区间范围的半宽度被定义为扩展不确定度，一般扩展不确定度有U和UP两种。通常情况下默认将报告扩展不确定度U作为测量结果，扩展不确定度U看作是合成标准不确定度uc与包含因子k之间的乘积，当测量所表征的概率分布近似为正态分布时，且uc满足较大的有效自由度区间，若k=2，则满足U=2u条件下确认的取值区间所涵盖的概率近似为 95%。若k=3，则满足U=3u条件下确认的取值区间所涵盖的概率近似为99%。通常测量中，一般直接取k=2，则前照灯仪发光强度示值误差测量的扩展不确定度为：

2     结果评价

依据JJG 745-2016机动车前照灯检测仪检定规程计量性能要求，前照灯仪发光强度的示值最大允许误差为±15%，此次评定的示值误差測量不确定Urel =4.8%，k=2;小于三分之一最大允许误差，符合判定要求，判断结果有效。

3    结论

本文采用变量分析的试验思路，比对各种影响发光强度的因素，通过试验比对各类不确定度，综合分析得出校准装置的不确定度，并对其不确定度进行合理性判定。因此可认定测得的发光强度值具有较高可信度，也为准确测量提供了良好的保证。同时根据上述不确定度分析，可以确定标定的主要不确定度来源，为今后开展检测线前照灯仪的检定工作具有一定的指导意义。

参考文献：

[1] JJF1001-2011《通用计量术语及定义》

[2] JJG745-2016《机动车前照灯检测仪检定规程》

[3] JJF1059.1-2012 《测量不确定度评定与表示》

[4] JJF1094-2002《测量仪器特性评定》