底盘测功机校准装置滑行时间和速度校准

来源：　点击数：5193次　更新时间：2022/1/28 22:36:46

底 盘 测 功 机 校 准 装 置 动 态 滑 行 时 间 和 静 态 速 度校 准 方 法 探 讨 摘 　要 ： 汽 车 排 气 污 染 物 检 测 用 底 盘 测 功 机 校 准 装 置 是 用 于 校 准 测 功 机 ， 目 前 汽 车 排 气 污 染 物 检 测 用 底 盘 测 功 机 校 准 装 置 的 国 家 计 量 技 术 规范 还 尚 未 制 定 ， 故 针 对 其 静 态 速 度 和 动 态 滑 行 时 间 ２ 个 关 键 参 数 的 校 准 方 法 进 行 探 讨 ， 对 测 功 机 校 准 装 置 进 行 计 量 校 准 可 有 效 保 证 其 量 值 的准 确 可 靠 。 结 果 表 明 ， 静 态 速 度 示 值 误 差 不 确 定 度 优 于 １? ０ ×１０－４ （ ｋ ＝２） ； 动 态 滑 行 时 间 示 值 误 差 不 确 定 度 优 于 ２? ０ｍｓ（ ｋ ＝２） ， 则 该 校 准 方 法能 为 测 量 人 员 提 供 参 考 。 关 键 词 ： 测 功 机 校 准 装 置 ； 静 态 速 度 ； 动 态 滑 行 时 间 ｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｇｌｉｄｅ Ｔｉｍｅ ａｎｄＳｔａｔｉｃ Ｓｐｅｅｄ ｏｆ Ｃｈａｓｓｉｓ Ｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ＤｅｖｉｃｅＨＵＡＮＧ Ｘｕｒｕｉｈａｎ　ＺＨＡＮＧ Ｙｕ　ＦＵ Ｘｉｎｙａｎ　ＷＡＮＧ Ｊｕｆｅｎｇ　ＬＩＡＯ Ｗｅｉｓｏｎｇ　ＨＡＮ Ｆｅｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｃｈａｓｓｉｓ ｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｅｘｈａｕｓｔ ｐｏｌｌｕｔａｎｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｓ ａ ｄｅｖｉｃｅ ｕｓｅｄ ｔｏｃａｌｉｂｒａｔｅ ｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒ? Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ， ｔｈｅ ｎａｔｉｏｎａｌ ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ ｏｆ ｔｈｅｃｈａｓｓｉｓ ｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｅｘｈａｕｓｔ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ｈａｓ ｎｏｔ ｂｅｅｎ ｆｏｒｍｕｌａｔｅｄ? Ｔｈｅ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｗｏ ｋｅｙ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｓｔａｔｉｃ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｇｌｉｄｅ ｔｉｍｅ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ? Ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｏｆ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｉｔｓ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ? Ｔｈｅ ｒｅ?ｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔａｔｉｃ ｓｐｅｅｄ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ ｅｒｒｏｒ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ １? ０ × １０－４ （ ｋ ＝ ２） ； ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃｇｌｉｄｅ ｔｉｍｅ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ ｅｒｒｏｒ ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ ２? ０ｍｓ （ ｋ ＝２） ? Ｔｈｉｓ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｍｅａｓ?ｕｒｉｎｇ ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ ｆｏｒ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ? Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ｃｌａｓｓｉｓ ｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ； ｓｔａｔｉｃ ｓｐｅｅｄ； ｄｙｎａｍｉｃ ｇｌｉｄｅ ｔｉｍｅ 引 言 汽 车 排 气 污 染 物 检 测 用 底 盘 测 功 机 （ 以 下 简 称测 功 机 ） 是 在 汽 车 排 气 污 染 物 排 放 工 况 法 检 测 时 ，用 于 模 拟 车 辆 在 道 路 实 际 行 驶 时 的 惯 量 和 阻 力 的 专用 计 量 设 备 。 ［ １］ 汽 车 排 气 污 染 物 检 测 用 底 盘 测 功 机校 准 装 置 （ 以 下 简 称 测 功 机 校 准 装 置 ） 是 用 于 校 准测 功 机 的 计 量 装 置 ， 其 广 泛 应 用 于 各 级 计 量 技 术 机构 。 测 功 机 校 准 装 置 的 有 效 溯 源 ， 直 接 关 系 到 测 功机 量 值 的 准 确 与 否 ， 及 汽 车 排 气 污 染 的 管 理 与 治理 。 ［ ２］ 目 前 国 内 尚 未 发 布 相 关 的 计 量 技 术 规 范 ， 本文 对 测 功 机 校 准 装 置 的 静 态 速 度 和 动 态 滑 行 时 间 的校 准 方 法 进 行 了 探 讨 。 １　结 构 及 原 理测 功 机 校 准 装 置 结 构 ［ ３］ （ １） 静 态 速 度 测 量 原 理测 速 滚 轮 、 编 码 器 采 集 到 底 盘 测 功 机 的 滚 筒 速度 信 号 后 输 出 至 硬 件 校 准 模 块 ， 硬 件 校 准 模 块 根 据测 速 滚 轮 转 动 频 率 ｆ、 旋 转 编 码 器 的 线 数 ｎ 和 滚 轮 直径 ｄ， 计 算 滚 筒 的 实 际 速 度 ， 再 传 输 给 笔 记 本 电 脑 进行 运 算 。 （ ２） 动 态 滑 行 时 间 的 测 量 原 理主 要 采 用 高 准 确 度 、 高 稳 定 度 晶 振 电 路 作 为 参考 ， 通 过 ＣＰＬＤ 内 部 优 化 的 非 门 延 迟 线 设 计 ， 实 现 对时 间 的 精 确 测 量 。 ［ ４］ 在 笔 记 本 电 脑 上 选 取 对 应 软 件校 准 功 能 ， 通 过 速 度 、 时 间 测 量 得 到 数 据 ， 计 算 出 动态 滑 行 时 间 。 ２　校 准 方 法 本 文 以 佛 山 分 析 仪 有 限 公 司 的 测 功 机 校 准 装 置（ 型 号 ＦＣＪ －１００） 作 为 被 测 对 象 ， 铷 原 子 频 率 标 准 和３３５２２Ｂ 函 数 发 生 器 作 为 标 准 器 。 铷 原 子 频 率 标 准输 出 １０ＭＨｚ 至 函 数 发 生 器 作 为 外 参 考 ， 函 数 发 生 器输 出 与 速 度 对 应 的 频 率 值 ， 先 对 测 功 机 校 准 装 置 静态 速 度 进 行 校 准 ， 再 利 用 扫 频 模 式 对 动 态 滑 行 时 间进 行 校 准 ， 分 别 计 算 示 值 误 差 并 给 出 测 量 结 果 。 校准 示 意 图 如 图 ２ 所 示 。 ２? １　静 态 速 度 校 准 将 所 有 设 备 开 机 预 热 ， 按 图 ２ 所 示 连 接 ， 确 保 串口 通 信 成 功 并 打 开 软 件 系 统 ， 点 击 “ 设 备 校 准 ” 按钮 ， 先 清 空 原 始 数 据 ， 为 校 准 做 准 备 。函 数 发 生 器 输 出 选 择 Ｓｑｕａｒｅ（ 方 波 ） ， 进 入 方 波参 数 编 辑 界 面 ， 将 Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ（ 幅 度 ） 设 置 为 ４Ｖｐｐ，Ｏｆｆｓｅｔ（ 偏 置 ） 设 置 为 ＋ ２? ００Ｖ， Ｐｈａｓｅ（ 相 位 ） 默 认０? ０００°， Ｄｕｔｙ Ｃｙｃｌｅ（ 占 空 比 ） 默 认 ５０? ００％， Ｆｒｅｑｕｅｎ?ｃｙ（ 频 率 ） 按 表 １ 设 置 静 态 速 度 校 准 时 对 应 的 频 率值 ， 依 次 点 击 “ 通 道 １” 、 “ Ｏｕｔｐｕｔ” 置 于 Ｏｎ 状 态 输 出频 率 进 行 校 准 。 静 态 速 度 对 应 函 数 发 生 器 输 出 频 率值 及 技 术 说 明 书 指 标 如 表 １ 所 示 。 表 １　静 态 速 度 对 应 函 数 发 生 器 频 率 值 及 技 术 说 明 书 指 标函 数 发 生 器 分 别 输 出 如 表 １ 所 示 标 准 速 度 值 ｖ ｉ对 应 的 频 率 值 ， 软 件 系 统 读 取 显 示 的 速 度 ｖ， 如 图 ３ 所示 。 按 式 （ １） 计 算 测 功 机 校 准 装 置 速 度 示 值 误 差 ： 式 中 ： δ——— 静 态 速 度 示 值 误 差 ； ｖ ｉ ——— 标 准 速度 值 ， ｋｍ／ ｈ； ｖ——— 测 功 机 校 准 装 置 静 态 速 度 显 示值 ， ｋｍ／ ｈ。 图 ３　静 态 速 度 校 准 软 件 界 面按 上 述 方 法 用 函 数 发 生 器 进 行 静 态 速 度 校 准 ，静 态 速 度 示 值 误 差 的 不 确 定 度 来 源 包 括 ： 函 数 发 生器 引 入 的 标 准 不 确 定 度 、 测 功 机 校 准 装 置 分 辨 力 引入 的 标 准 不 确 定 度 或 测 量 重 复 性 引 入 的 标 准 不 确 定度 。 校 准 结 果 如 表 ２ 所 示 。 表 ２　静 态 速 度 校 准 结 果 ２? ２　动 态 滑 行 时 间 校 准将 所 有 设 备 开 机 预 热 ， 按 图 ２ 所 示 连 接 ， 确 保 串口 通 信 成 功 并 打 开 软 件 系 统 ， 使 用 函 数 发 生 器 扫 频模 式 进 行 动 态 滑 行 时 间 的 校 准 。函 数 发 生 器 方 波 设 置 同 静 态 速 度 校 准 时 的 设 置方 法 ， 为 避 免 动 态 校 准 时 会 误 触 发 测 功 机 校 准 装 置内 部 计 时 ， 导 致 测 出 的 滑 行 时 间 异 常 ， 因 此 进 行 动 态 滑行 时 间 校 准 时 ， 须 将 静 态 速 度 校 准 时 波 形 的 输 出 速 度（ 频 率 ） 设 置 低 于 ５０ｋｍ／ ｈ， 通 常 设 置 为 ８?８４２ｋＨｚ； 按“ ｓｗｅｅｐ” 键 进 入 函 数 发 生 器 扫 频 模 式 ， “ Ｓｗｅｅｐ Ｔｉｍｅ” 设 置扫 频 时 间 ； “ Ｓｔａｒｔ Ｆｒｅｑ” 设 置 为 ２４?７６８１６０ｋＨｚ（ ５６ｋｍ／ ｈ） ，“ Ｓｔｏｐ Ｆｒｅｑ” 设 置 为 １０?６１０６４０ｋＨｚ（ ２４ｋｍ／ ｈ） 。 “ Ｔｙｐｅ” 默认 为 Ｌｉｎｅａｒ， 保 持 通 道 １“ Ｏｕｔｐｕｔ” 状 态 为 ｏｎ， 进 入 软件 系 统 依 次 点 击 “ 校 准 系 统 ” 、 “ 恒 载 荷 加 载 ” 、 “ ６ｋｗ恒 载 测 试 ” 。 函 数 发 生 器 设 置 完 毕 后 点 击 软 件 系 统“ 开 始 测 试 ” 键 ， 将 “ Ｓｗｅｅｐ” 置 于 状 态 “ Ｏｎ” 触 发 信 号开 始 校 准 。 校 准 结 束 ， 软 件 系 统 显 示 的 “ 实 际 滑 行时 间 ” 为 实 测 值 ｔ ｉ ， 理 想 状 态 下 该 结 果 为 设 置 的 扫 频时 间 Ｔ ｉ 的 一 半 ， 测 量 三 次 求 平 均 值 ， 按 式 （ ２） 计 算 动态 滑 行 时 间 示 值 误 差 ： Δ ＝ ｔ －０? ５ Ｔ ｉ（ ２）式 中 ： Δ——— 动 态 滑 行 时 间 示 值 误 差 ， ｓ；ｔ——— 动 态 滑 行 时 间 测 量 三 次 平 均 值 ， ｓ；Ｔ ｉ ——— 函 数 发 生 器 扫 频 时 间 ， ｓ。按 上 述 校 准 方 法 将 扫 频 时 间 Ｔ ｉ 分 别 设 置 为１０ｓ、 ２０ｓ、 ４０ｓ、 １００ｓ， 用 函 数 发 生 器 对 动 态 滑 行 时 间 测量 进 行 校 准 ， 技 术 说 明 书 动 态 滑 行 时 间 指 标 为 ±３ｍｓ，示 值 误 差 的 不 确 定 度 来 源 包 括 ： 函 数 发 生 器 引 入 的标 准 不 确 定 度 、 测 功 机 校 准 装 置 分 辨 力 引 入 的 标 准不 确 定 度 或 测 量 重 复 性 引 入 的 标 准 不 确 定 度 。 校 准结 果 如 表 ３ 所 示  、本 文 阐 述 了 测 功 机 校 准 装 置 的 校 准 方 法 和 步骤 ， 结 合 函 数 发 生 器 对 静 态 速 度 和 动 态 滑 行 时 间 ２个 关 键 参 数 进 行 校 准 ， 其 测 量 结 果 满 足 技 术 指 标 要求 ， 校 准 方 法 切 实 可 行 ， 能 够 为 测 功 机 校 准 装 置 的 有效 溯 源 提 供 参 考 。