部分检测设备动态比对问题.ppt

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1、部分检测设备动态比对问题,1.1 计量检定依据JJG909-2009滚筒式车速表检验台计量检定规程，要求检定的计量性能指标为：滚筒外径允许误差（允许0.5%）、零值误差（允许0.5 km/h）、零点漂移（允许15 min内的零点漂移0.5 km/h）、示值误差（允许3.0）。滚筒外径允许误差用于控制加工误差及磨损程度；零值误差与零点漂移对于目前大部分采用脉冲计数方式测量并数字显示的车速表检验台几乎不存在；鉴于对汽车车速表检验的准确性要求不高，检定规程给出的示值误差要求也不高，3.0在技术上是很容易达到，目前的环保排放用测功机的测速精度能达到0.2km/h 以内。,动态比对问题 1、汽车速度表检

2、验台（1）,1.2 检验机构间动态比对的主要影响因数分析（1）轮胎气压、滚筒直径、滚筒中心距的影响依据GB/T 13563-2007滚筒式车速表检验台标准编制说明中提供的编制过程的试验数据，对昌河CH1011（轮胎气压350kPa,轮胎实测直径553mm）进行试验，滚筒表面线速度40km/h左右时，各取5次试验平均值，滚筒在190mm直径的速度表检验台上、217mm直径的轻型测功机上、370mm直径的测功机上表面线速度（由检验台测量）与车轮表面线速度（通过测量车轮转速与车轮实测直径计算得到）之差分别为：-1.1km/h、-0.96 km/h、-0.98 km/h，相对误差分别为：-2.66%，

3、-2.32%、-2.38%；而按同样的试验方法，换东风EQ1141G2（轮胎气压740kPa,轮胎实测直径1055mm），在上述三种不同滚筒直径的设备上再试验，滚筒表面线速度与车轮表面线速度差分别为：-0.12 km/h、0.04 km/h、-0.14 km/h,相对误差分别为：-0.3%、0.1%、-0.348%。通过试验数据分析，同一车轮在不同滚筒直径与不同中心距的检验台上检验，测试结果间的差异不大；但轮胎气压小，变形量大，对测试结果影响较大。从理论上分析，适当增加滚筒直径、减小滚筒中心距有利于提高测试精度，但增加滚筒直径会增加制造成本，减小中心距不利于检测时安全性。考虑到车速表检验误差要

4、求仅为3.0，要求不高，产品制造标准GB/T 13563-2007 对滚筒直径和中心距没有提出过高的要求。,动态比对问题 1、汽车速度表检验台（2）,（2）测速传感器安装位置的影响在车速表检验时，汽车驱动轮在检验台上旋转，有向前爬行的趋势，出车方向的主滚筒是主要受力滚筒。车轮与主滚筒接触面的变形量较大，受力也大；而与副滚筒接触面的变形量较小，受力也较小；如用前驱车辆做试验，前轮因存在前束等影响因数致使在前后滚筒上车轮的接触点有差异。这些因素的存在会导致前后滚筒间产生差速，在GB/T 13563-2007和JJG909-2009 均要求检定主滚筒。1.3 动态比对的主要注意事项（1）正确操作：操

5、作员要在汽车车速表速度稳定在40km/h时，按下采样开关并按制造商要求稳定保持若干秒（一般1-3s足够了）。（2）速度传感器加装位置：要统一加装在出车方向主滚筒的等效位置上。（3）选用的试验车辆轮胎气压要正常。1.4 动态可比性 车速表示值在动态比对中，应该有较好的可比性。,动态比对问题 1、汽车速度表检验台（3）,2.1 计量检定依据JJG 908-96滑板式汽车侧滑检验台计量检定规程，要求检定的计量性能指标主要为：零值误差、零点漂移、示值误差及示值重复性、滑板位移同步性、滑板移动所需作用力。按计量检定规程检定合格后的侧滑检验台，机械台架部分基本满足了侧滑动态测试的要求，但电气测量准确性，稳

6、定性可以说只反映了静态指标，在实车检测时，汽车以一定的速度通过检测台，侧滑量是动态变化的过程，电气系统应能在动态变化过程中准确测量到车辆被测的转向轮离开侧滑板前瞬间的最大值，而计量规程因为动态指标量值溯源问题暂无法解决，未列入检定指标，同样在JJG908-96修订后将要发布的新标准中也未能解决此问题。,动态比对问题 2、汽车侧滑验台（1）,2.2 采样频率、滤波强度的影响分析在滑板有效测量长度为1000mm的双板联动侧滑台上，被测转向轮以不高于5km/h（1.39m/s）的车速平稳通过，即通过侧滑板的最短时间约为0.72s（近似认为轮胎与滑板间为线接触）。（1）采样频率：用100Hz的采样频率

7、，每采样点间隔10ms,能采到72个点。如被测转向轮侧滑量为5m/km（取合格临界点）时，带应力释放板的侧滑台可近似认为滑板横向位移量与车轮在侧滑板上通过的距离成线性变化，因而每个采样点的横向侧滑量增量为5 72=0.07m/km,约是侧滑示值误差要求（0.2m/km）的1/3,因而采样频率取100Hz左右较合适，太低了会增大采样误差。（2）滤波强度 在电气信号处理过程中，可通过用电子元件硬件滤波电路或计算机软件多点滤波来减少高频信号的干扰，使信号趋于稳定。对于计量检定时检定的各指标，如信号跳动量大，可通过加大滤波强度使信号稳定并通过检定。但在实车检测时，加大滤波强度会减小测取的最大值；如不滤

8、波，信号处理质量低，高频干扰较大时，会增大测取的最大值。,动态比对问题 2、汽车侧滑验台（2）,2.3 示值动态检查（1）按JT/T 507-2004汽车侧滑检验台产品制造标准要求，侧滑测试量程应不小于10.0m/km，将侧滑板外侧（或内侧）用限位装置限位在最大量程测试位置附近，并要保证限位装置的刚性，在下述检查中，滑板的冲击不能造成影响测量的变形。（2）将检验台切换到标定或信号测试状态，缓慢推动侧滑板到限位的极限位置，保持并读取侧滑台示值A，然后滑板回零。（3）将检验台切换到联网检测状态，通过人工或辅助工具，模拟汽车约按5km/h左右速度挡过光电开关，并同时模拟车轮驶过的状态，大约在0.7s

9、钟左右将侧滑板推到极限位置后迅速松开，读取侧滑示值B。（4）示值B和A不能有明显的差异，在静态检定时，示值允许误差为0.2m/km,在动态检查时可适当放宽，比如允许B与A之差在0.4m/km范围内。（5）上述方法只是一种定性的检查，要准确地进行动态指标检查，需制作专用工具保证推滑板的时间，或用标准信号发生器发生定制波形进行侧滑检验台的电气检查，并制定相应的动态控制指标。,动态比对问题 2、汽车侧滑验台（3）,2.4 动态比对的主要注意事项（1）正确操作：操作员要以不高于5km/h的车速，平直、稳定地通过侧滑台，通过时不得转动方向盘。（2）侧滑检验台要事先进行示值动态检查，动态测试数据要正常，确

10、保检验台的采样频率与滤波强度满足实车检测的要求。（3）被比对设备的结构要一致，在JT/T 507-2004编制过程的试验中双板分动侧滑重复性差，单板侧滑的测试值与双板联动有差异，建议使用带应力释放板，测试板有效测量长度为1000mm的双板联动侧滑。2.5 动态可比性 侧滑示值在动态比对中，应该有较好的可比性。,动态比对问题 2、汽车侧滑验台（4）,3.1 计量检定依据JJG 1014-2006机动车检测专用轴(轮)重仪计量检定规程，要求检定的计量性能指标主要为：示值误差、空载变动性、零点漂移、左和右承载器示值间的差值、偏载、重复性、鉴别力等指标。这些计量检定指标检定合格，便保证了被车车轮在检定

11、状态下，静态测取垂直载荷时的准确性、稳定性。但汽车检测时，检测状态下的软件数据处理方法往往与检定状态不一致，再有许多检验机构所用的检验台，允许汽车车轮缓慢通过检验台来测量轴（轮）重，检测和检定时的工作状态不一致，易导致测量误差。,动态比对问题 3、汽车轴轮重检验台（1）,动态比对问题 3、汽车轴轮重检验台（2）,三菱太空轮胎直径615mm约5km/h左右速度通过,3.2 采样频率、滤波强度的影响分析在要求车轮停放在称重台面上，静止状态下测取轴（轮）重时，可适当加大采样间隔，加大滤波强度。但在不停车，允许缓慢通过状态下动态检测时，要注意合理选取信号采样和处理方法。如行车方向有效测量长度为690m

12、m的称重台板，被测轮直径1000mm,气压正常时接地面行车方向长度约为200mm，以5km/h（即1.39m/s）的车速平稳通过，轮胎压过称重台板的时间为：（690+200）1.39=0.64s，轮胎接地面完全落在称重台面的长度约为690-2200=290mm,时间约为0.21s。（1）采样频率：用100Hz的采样频率，每采样点间隔10ms,在轮胎接地面完全落在称重台面上时，称重面承受的垂直载荷达到最大，即为被测轮重量，此时的能采到21个点。考虑到轮胎气压不足或轮胎直径更大时，轮胎接地面完全落在称重台面上的时间将减少，但即使时间再减少一半，100Hz的采样频率应能满足要求，但采样频率太低会丢失

13、有效数据。（2）滤波强度对于计量检定时检定的各指标，如信号跳动量大，通过加大滤波强度使信号稳定并通过检定。信号质量较差时，检定和实测时的滤波强度不一致，会导致结果不一致。尤其在采用动态通过式检测方法时，加大滤波强度会减小测取的轴（轮）重；如不滤波，信号处理质量低，高频干扰较大时，会影响测取的轴（轮）重。,动态比对问题 3、汽车轴轮重检验台（3）,3.3 示值动态检查可通过实车试验，来检查电气信号处理的质量。具体检查方法如下：(1)将轴（轮）重仪切换到标定或信号测试状态，并清零。(2)选择试验车，建议取后轴停放到称重台面上，读取示值A，然后试验车离开。(3)将轴（轮）重仪切换到联网检测状态，按系

14、统操作规程要求检测试验车被测轴的轴（轮）重，记录示值B。(4)示值B和A不能有明显的差异，在静态检定时，示值允许误差为2%（或0.2%Max）,在动态检查时可适当放宽，根据情况确定一个限值。上述方法可用于检查轴（轮）重仪在静态检定状态下与动态检测状态下的信号采样与处理的差异。但还需另行研究，确定允许限值。3.4 动态比对的主要注意事项(1)正确操作：严格按相关标准，结合制造商提供的操作规程操作。(2)保证轴（轮）重仪在实际联网检测态下与静态检定状态下测取的数据一致性。3.5 动态可比性轴（轮）重示值在动态比对中，应该有很好的可比性。,动态比对问题 3、汽车轴轮重检验台（4）,4.1 计量检定依

15、据JJG 906-96滚筒反力式制动检验台计量检定规程，要求检定的计量性能指标主要为：零值误差、零点漂移、示值误差、左右示值间差、自动关机时的第三滚筒线速度、滚筒表面当量附着系数等指标。已通过审查的JJG 906-报批稿,做了部分修改,主要要求检定的计量性能指标为:滚筒外径误差、零值误差、零点漂移、静态示值误差（滚筒等效位置加载）、左右示值间差、空载动态零值误差、滚筒表面当量附着系数或滑动附着系数等指标。JJG 906-报批稿要求标定加装位置应在滚筒等效位置，并且增加了空载动态零值误差检验的要求，这两个新增的要求分别对力的传递过程，制动各旋转部件装配的同心度及平衡能力进行了控制。但制造标准、计

16、量规程，由于量值溯源等存在问题，均未对信号滤波处理做出要求。4.2 采样频率、滤波强度的影响分析在GB 21861-2008机动车安全技术检验项目和方法中，要求制动检测时缓踩制动，这种情况下，液压制动器制动力增长缓慢，可适当加大滤波强度，对采样频率的要求也不高。但气压制动器制动时，制动力增长快，是否合理选取采样间隔及滤波强度对测试结果影响很大。,动态比对问题 4、滚筒式制动检验台（1）,动态比对问题 4、滚筒式制动检验台（1）,汽车检测设备动态电气性能测试仪设置曲线,电容F：1 3.3 5.7 11力 N：1158/1168 1132/1136 1096/1099 1014/1027相对下降百

17、分比：2.3%/2.7%5.4%/5.9 12.4%12.1%,动态比对问题 4、滚筒式制动检验台（1）,在300ms内升至最大值，设置值，左右各1160N在电路加电容1、3.3、5.7、11 F 下，分别测取四组数据,（1）采样频率：在GB/T 13564-2005滚筒反力式制动检验台产品制造标准的条要求制动采样频率不低于100Hz，采样频率太低，在检测气压制动过程中，由于制动力快速上升，造成采样误差增大。（2）滤波强度 对于计量检定时检定的各指标，如信号跳动量大，通过加大滤波强度使信号稳定并通过检定。但在实车检测时，加大滤波强度会减小测取的制动力，如不滤波，信号处理质量低，高频干扰较大时，

18、会增大制动峰值，也就增大了测取的制动力。应合理选取滤波强度。4.3 制动动态误差对检测结果的影响 如制动台各旋转部件装配同心度、动平衡能力不能得到有效控制，在滚筒空转时会迫使测力臂左右、上下摆动，导致传感器受力，因各旋转件如滚筒、减速箱各级齿轮、电机转子每秒旋转次数不一致，空转时的传感器受力便由多种频率的信号叠加而成。通过软件编程，用傅里叶快速变换方法将信号转换到频率域进行频谱分析，可分离各频率信号，用于分析查找干扰源。如空载动态零值误差检验达不到要求，这种动态误差便叠加到了制动测试过程，导致阻滞力、过程差测试结果增大，测取的最大制动力也可能增大。但有些检验台可能会为了使空载动态零值误差显示值

19、减小，加大信号测试和检定时的软件滤波强度，造成与实测过程的不一致。,动态比对问题 4、滚筒式制动检验台（2）,4.4 停机时刻对检测结果的影响 如不考虑对轮胎的保护问题，制动踩到底后再松开，系统不自动控制停机，软件可采集到制动全过程数据，便分别测取了左、右轮最大制动力。三菱太空，液压制动缓踩，从踩制动到最大制动出现约4.5S，最大制动力出现在滑移率20%左右。,动态比对问题 4、滚筒式制动检验台（3）,动态比对问题 4、滚筒式制动检验台（3）,但由于轮胎保护的需要，在左、右轮制动力各自达到最大不再增长后需要分别停机，以防止轮胎剥伤。但停机时间太早，未达到最大制动力便停机会导致测取的制动力偏小。

20、下图：从开始出现明显滑移到抱死，约500ms左右，从滑移率20%80%约70ms,4.5 动态检查 通过以下的试验，综合考核分析制动台的动态误差、采样频率、滤波强度、停机控制时刻各种性能指标。（1）选取制动性能良好的液压制动车辆做试验车，确定试验轴（该轴在制动台上制动时，车轮能抱死），将试验轴停在制动台上，车身要摆正。尽量用后轴，如用前轴，方向要把正，试验时不得转动方向盘。启动制动电机，滚筒旋转若干秒，使车轮摆正后停机。（2）进入制动测试，启动制动电机，按系统提示操作，中速踩制动，如25秒踩到底，测取全过程数据。重复该步骤至少测试3次。如有明显异常数据可剔除并补测1-2次，以免加入由于操作与制

21、动器本生产生的重复性误差。比较3次测取的过程差，各次之间的差值应较稳定，如各次差异大，可能是制动台的动态误差偏大所致。计算左轮制动力均值与左轮荷的百分比、右轮制动力均值与右轮荷的百分比，两个比值不能有明显差异，如有明显差异，可能是左右没有分别控制停机，没能分别测取左右轮最大制动力。或检查左、右制动滚筒的磨损程度是否一致。,动态比对问题 4、滚筒式制动检验台（4）,（3）继续进行制动测试，启动制动电机，按系统提示操作，急踩制动，测取全过程数据。重复该步骤，至少测试3次。如有明显的异常数据可剔除并补测1-2次，以免加入由于操作与制动器本生产生的重复性误差。比较3次测取的制动率均值与步骤（2）中速踩

22、制动时的制动率均值，不能有明显差异，如急踩制动测取的数据明显小于中速踩制动数据，有可能是采样频率过低或滤波强度过大。（4）在信号测试或标定状态，强制启动制动电机，中速踩制动到底后保持稳定片刻并读取稳定后的左右轮最大示值，然后停机。重复该步骤，至少测试3次。计算3次制动率均值，如明显大于（2）、（3）步骤测取的制动率，可能是实际检测时停机过早致使未测到最大制动力。注意：上述各步骤中，车辆停在制动台上不退出，连续测试，以尽量保证停车状态的一致。4.6 动态比对的主要影响因素（1）车况：试验车制动器工作状况良好、轮胎花纹深度符合要求、左右车轮气压、磨损程度一致，不存在影响制动重复性的明显缺陷。（2）

23、正确操作：检测时车身要摆正，左右车轮与滚筒接触面一致，试验时保持方向盘居中位置，用轻型车试验时，引车员踩制动要注意尽量保持身体不要有明显晃动。（3）动态检查制动台，采样频率、滤波强度、停机控制、动态误差等指标应正常。（4）制动台左、右磨损程度一致，否则会影响测取的不平衡率。,动态比对问题 4、滚筒式制动检验台（5）,4.7 动态可比性（1）阻滞率指标：各设备间的阻滞率是在车轮空转时测取的约5秒内的平均值，与制动滚筒表面附着系数无关，比对应有很好的一致性。（2）制动力：在上述的动态检查中描述的各动态指标正常的前提下，制动滚筒表面的附着系数是影响制动力测量能力的最重要因素。对于空载检测，乘用车的前

24、桥、货车后面的主承载桥，制动器的实际制动率一般都要大于100%，随着滚筒表面附着系数的增加，制动台测取的最大制动力也会增加。国外有部分制动台为增加测试能力，滚筒表面甚至做成刺状，但在我国因轮胎质量问题，许多论胎表面承受不了应有的应力，常导致检测时的剥胎现象，制造企业不敢将附着系数做得太大。在GB2186-2008标准中规定，在制动检验时发现轮胎抱死，但整车制动仍不合格时，可对车轮能抱死的车轴做加载测量以测取最大制动能力。如有条件能加载到车轮不能抱死时，测取的制动力便为制动器的最大制动力。对于空载在制动台上检测时左、右车轮能抱死的车轴，其轴制动测力应能测到75%以上（JJG 906-报批稿要求当

25、量附着系数为0.75以上），不同制动台由于当量附着系数的不一致，测取的结果有差异是正常的，制动率的可比性较差，但制动率测试能力应能达到75%以上。,动态比对问题 4、滚筒式制动检验台（6）,（3）不平衡率：由于不同制动台，当量附着系数不一致，空载时测取的左、右最大制动力会不一致，不平衡率取值范围也就不一致，会导致不平衡率计算结果的差异。在左、右车轮能抱死状态下，如果各制动台当量附着系数不一致，导致的左、右制动力的变化量，在左、右轮荷相等时是基本一致的，对不平衡率的影响相对较小，这种影响随着左、右轮荷差的增大而增大。在左、右车轮只有一个轮能抱死状态下，测取的能抱死车轮的制动力随着台当量附着系数的

26、变化而变化，当量附着系数对不平衡率的影响相对较大。在左、右车轮均不能抱死状态下，左、右车轮最大制动器的能力已被测取，再提高当量附着系数，测取的制动力不会再上升，不会对测试结果造成影响。,动态比对问题 4、滚筒式制动检验台（7）,许多汽车检测设备是与汽车一起动态运行状态下进行汽车技术状况的检验的，目前以静态检定为主的计量检定方法不能满足动态检测准确性考核的要求，在设备计量检定与检验机构之间的动态比对过程中，要尽量考虑动态指标的检查与考核。各检验机构所用的检测设备，首先要保证动态状态下检验的数据与静态检定数据的一致性，相关性，这是各检验机构间进行动态比对的前提条件。在比对过程中，要注意分析原理，有些指标是可比对的，有些指标如制动力检测值是强调测试能力的。汽车检测过程是以定性查验为主，设备定量检测为辅，对设备定量检测的精度要求不高，但目前许多设备的测试动态误差过大，影响了测试结果的公正性。传统的静态计量检定方法在汽车检测设备动态测量准确性控制中存在明显不足，由于建立量值溯源的困难，往往造成较大的动态误差未加控制。如何建立动态指标的检定、检查与比对的方法，确定各动态指标限值需要进一步探讨和研究。,动态比对问题 5、结束语,