轮胎压力表测量结果的不确定度评

轮胎在人们的生活中应用广泛，大多应用与交通工具之中，因此对轮胎进行压力表检定对于提升乘坐交通工具的安全性方面是很有意义的。文章以轮胎的压力检定为例，详尽地描述了轮胎压力表测量结果的不确定度评定过程。

1 压力表测量结果不确定度评定的相关概念

1.1 不确定评定的相关概念

事物的测量结果都会受到不同因素的影响，误差是测量结果中必然存在的，为了测量结果的更加准确产生了一种可靠且能操作的评定测量结果的方法，这种方法就是测量不确定度。

不确定度在日常的生产和生活中应用广泛，不确定度用在生产过程中时可以用来测量生产的产品的质量，进行产品质量的检验工作；不确定度可以用在一些国家标准方面，进行国家各级标准、仪器和测量系统的校准和标记等计量工作上；不确定度可以用来科学研究、开发基础科学和应用科学以及各种实验上；不确定度用在工程测量、医疗检测、安全防护等行业进行测量工作；不确定度还可以用于做测量和测量器具的标准设定和合格评定上。

1.2 不确定度测量的评定流程

评定测量不确定度有一个完整的过程，首先，建立一个模型，分析出不确定度的各种来源，之后评定标准不确定度分量，这个时候考虑是A级评定或是B级评定，然后计算合成标准的不确定度，再确定扩展标准不确定度，最后，得出测量结果的报告以及不确定度。测量不确定的来源包括很多方面，比如被测量的定义不够完整、被测量的定义值的方法不理想、测量的方式和方法引起了不确定的改变、数据处理时引入的常数和参数不准确以及同一条件下，被测量的各种随机变化等，这些都是需要考虑的因素。不确定度通常考虑标准不确定度、合成标准不确定度以及扩展标准不确定度。测量之后会形成一个测量结果，完整的测量结果是由被测量的最佳估计值和测量不确定度的信息两个部分组成。

1.3 轮胎压力表的测量

轮胎压力表具有其特殊性，是专门用来测量各种车轮胎内的压力的，常见的轮胎压力表分为两种，一种是采用压力传感性技术的，另外一种是指针式的，方便更加直观的观测轮胎的压力值。轮胎压力表不同于其他的压力表，轮胎压力表在进行检定时记录的是两次升压的数值。文章涉及的是轮胎压力表的测量结果不确定度评定。轮胎压力表的检定首先有规定的测量范围和准确度等级，然后根据测量范围依据检定规程确定轮胎压力表的分度值，压力分度值应小于压力表的最大允许误差的绝对值。然而，在实际的情况中，市面上轮胎压力表的质量良莠不齐，通常没有明确的等级和准确度说明。因此，很难有准确的数据能够对轮胎压力表进行评定。根据JJG927-2013《轮胎压力表》检定规程，做了一系列的分析和研究，以求对测量结果给出科学合理的评定。

2 测量概述

2.1 测量依据

JJG927-2013《轮胎压力表》检定规程。

2.2 环境条件

轮胎压力表检定环境温度为（20±5）℃，相对湿度小于85%，根据弹性元件压力表的经验应在检定环境条件下至少静置2 h。

2.3 测量标准

压力标准器采用高等级的压力标准器，为智能数字压力校验仪，准确度等级为0.05级。

2.4 被测对象

根据市场上现有的轮胎压力表，选择计量单位为MPa，准确度等级为1.6级的指针式轮胎压力表，测量范围为（0～1.6）MPa，最大允许误差1.6级（测量范围为上限的0～90%）。

2.5 测量方法

将轮胎压力表与压力标准器安装在气体压力校验器上，按照轮胎压力表标有数字的分度线进行两次升压检定，直至测量上限值，将被测轮胎压力表在各检定点与数字压力校验仪进行直接比较，逐点读取被测轮胎压力表示值，被测轮胎压力表示值与数字压力校验仪之差值为该压力表的示值误差。

3 测量数学模型

式中：△p——轮胎压力表检定点的示值误差，MPa；

p——轮胎压力表检定点的指示值，MPa；

p0——数字压力校验仪上的标准示值，MPa；

4 灵敏系数

5 标准不确定度评定

标准不确定度是用标准差的方法来表示测量结果的不确定度，通常对于不确定度分量用加脚注的形式表示，如u2。其主要有 A 类评定和 B 类评定两种方法。A 类评定利用了统计分析的方法，用实验标准差或者样本标准差的形式来表示。计算实验标准差的方法主要包括贝塞尔公式和极差法。同时，以重复性测量、期间密度测量以及复现性测量作为规定的测量条件；B 类评定方法不依赖于统计样本数据，而是利用一些间接的验证信息，包括对测量可能存在影响的因素，例如标准器的等级和环境温度的大小等，利用这些因素独立进行适当加以估计。根据这些信息或者经验去判断被测量的可能值的范围，然后根据被测量值的概率分布情况，确定k，这种方法对于获取的信息的可靠性和有效性要求很高。

（1）被测轮胎压力表的测量重复性引起的标准不确定度u1（A类评定）。

为了获得重复性测量的不确定度，选取计量单位为MPa的测量范围（0～1.6）MPa，性能较稳定准确度等级1.6级的轮胎压力表。因轮胎的承压一般不超过350 kPa，故用数字压力校验仪对该压力表0.4MPa处进行10次独立测量，测得数据如下表：

其示值算术平均值和单次实验标准差按下式计算：

在实际测量情况下为在重复性测量条件下按压力表标有数字的分度数进行两次升压测量，则可得到：

标准不确定度：

（2）估读示值引起的标准不确定度u2（B类评定）。

轮胎压力表的分度值为0.02 MPa，按分度值的1/5估读，则估读误差为0.004 MPa，以此值为分散区间的半宽a，并认为他们在该区间内服从均匀分布。

则标准不确定度为

通过对影响轮胎压力表测量结果的不确定度因素的评定，轮胎压力表的相对扩展不确定度为0.4%，小于，符合JJF1094-2002《测量仪器特性评定技术规范》的要求，该评定结果真实有效。

该智能数字压力校验仪准确度等级为0.05级，经上一级法定计量机构检定合格，标准器量程为（0～2.5）MPa，最大允许误差为±0.05%×2.5MPa=±0.001 25 MPa，区间半宽为0.001 25MPa，并认为该误差在该区间内服从均匀分布。

则标准不确定度

（4）温度影响引起的标准不确定度u4（B类评定）。

检定时的环境温度t为23 ℃，检定轮胎压力表的温度规定为（20±5）℃，温度对被检轮胎压力表的压力示值影响，其表达式为Δ=kP(t-20)，其中k为温度影响系数k=0.0 004/℃；P为轮胎压力表量程，△为温度影响误差值。当环境温度为23℃时，其温度影响误差值为0.00 192 MPa，并认为该误差在该区间内服从均匀分布。

则标准不确定度

6 标准不确定度评定汇总

对标准不确定度的评定汇总主要包括4个方面的内容：标准不确定分量、不确定来源、不确定分类以及不确定分量，同时标准不确定度的不确定来源主要为压力计测量的反复性、压力计示值估读、测量标准装置误差以及温度引起的误差等4个方面。具体状况见表1。

表1 标准不确定度的不确定来源

7 合成标准不确定度

合成标准不确定度是基于测量的结果受到多个因素的影响，形成了多个不确定度分量，测量的标准不确定度通过多个标准不确定分量组合而成。输入量u1、u2、u3、u4彼此不相关，所以合成标准不确定度可按下式计算：

8 扩展标准不确定度评定

一般来讲，合成标准不确定度用来表示测量结果的分散程度，但是目前在很多领域中，扩展标准不确定度的应用是最常见被要求使用的。扩展不确定度的方法中，关键的因素是包含因子k，取值范围2～3。还有一些常用的方法，比如自由度法、超越系数法和简易法等。本文的扩展标准不确定度评定采用的就是简易法。

取置信概率包含因子k=2，则扩展不确定为：

其相对扩展不确定为

9 测量不确定报告

为了保证测量结果自身的价值，在测量不确定报告中要尽量给出一些详细和准确的信息。通常测量结果的报告中会采用扩展不确定度的评定方法，尤其是涉及到商业和工业的安全健康等方面的内容。本次的测量报告采用的方法就是扩展标准不确定度评定。

1.6级轮胎压力表测量结果相对扩展不确定度为：

Ur=0.4% k=2

该核电站采用氨+联氨的AVT（R）控制二回路水质，给水末端控制的氧含量小于1μg/L，pH=9.6～9.9。停机前，通过向二回路加入大量的氨和联氨，以保证二回路pH尽可能接近11.0，停机后及时向二回路各主要开孔设备通压缩空气保证湿度小于40%，对整个二回路设备进行保养，以防止回路发生停用腐蚀。为掌握整个二回路的腐蚀状况，该核电站还编制有指导大修腐蚀检查的规程，规程中规定了凝汽器-磁性过滤器、除氧器等设备沉积物的取样方法。

10 结束语

在进行压力表的不确定度评定时，选择以轮胎压力表作为例子，详细地展示了不确定度的整个评定过程。为轮胎压力表在实践应用中的使用打下了基础，给相关企业提供了一个数据参考。