动态地磅自动检测系统（WACS-2000）静态实验的测量不确定度分析
自2006年开始宁夏回族自治区区公路收费站安装动态公路车辆自动衡器，
对货运车辆实行计重收费，本文分析了动态地磅自动检测系统WACS-2000 在静态实验中的测量不确定度。
1.检测设备简介
动态公路地磅自动检测系统是针对 安装在公路收费站道口的计重设备进行计量检定 的机电一体化精密设备，是可移动的、高精度 的、对使用环境几乎没有特殊要求的自动化检测 设备。
1.1基本构成
检测设备由静态压力源、静态压力产生装置、 高精度力传感器、重量变送及显示仪表、加载板、 提升机构、可编程控制器、触摸式人机界面组成， 共分为机械系统和液压伺服系统两大部分。
1.1.1机械系统
机械系统结构示如图1所示。
静态压力源由移动式承载装置半挂车0和 放置在其上的配载快（2组成。静态压力产生装 置由电动组合液压泵站3和主油缸4构成。 高精度压力传感器（5倒置安装在主油缸活塞杆 的末端。加载板@通过安装在承重结构上的提 升油缸（7悬挂在主油缸正下方。主油缸通过销 轴安装在承重结构纵梁下，安装在承重结构纵梁 下的提升油缸8可在主油缸不使用时将其提起 收放在纵梁下,
1.1.2液压伺服系统
液压伺服系统由可编程控制器、计量泵、电 动三位四通换向阀、伺服泵、力传感器、力变送 器、油缸组成。高精度力传感器连接力变送器， 可编程控制器的输入端连接力变送器的输出端，可编程控制器的第一个输出端连接主油泵，用于 控制主油泵的启动、停止及其转速；可编程控制器 的第二输出端连接电动三位四通换向阀，用于切换 泵油的方向；可编程控制器的第三个输出端连接电 动微调执行机构，用于输出压力的精确调整。
1.1.3辅助系统
辅助系统是用来完成机械系统动作执行的， 列如：主油缸的提升与下降、加载板的提升与下 降，加载板的机械锁定。
1.1.4支腿
在检测设备需长期停放或临时需摘下牵引车 时，可以使用液压支腿将设备整体支撑起来，在 液压支腿的操作组合开关上竖直排列有三个按钮， 分别是向上、停止、向下。
2.不确定度分析
2.1概述
2.1.1依据：JJG 907-2006〈〈动态公路车辆自动衡器》。
2.1.2标准：要求该装置的扩展不确定度U 小于动态公路车辆自动衡器最大允许误差MPE的 1/3,即 MPE 各 1/3U。
2.1.3被测对象：5级动态公路车辆自动衡器 静态部分，最大称量300004。
2.1.4测量方法：如图1所示，我们采用把 高精度力传感器作为标准器的反力框架法。
2.2不确定度的主要来源
2.2.1高精度力传感器示值误差引入的标准 不确定度分量U1。
2.2.2高精度力传感器安装误差引人的不确 定度分量 u 3。
2.2.3相同条件下动态公路车辆自动衡器自 身的重复性、测量方法与规定的方法和程序的不 一致性、人员误差的存在、环境对测量结果的影 响所引人的标准不确定度分量可不必考虑。
2.3标准不确定度分量
2.3.1高精度力传感器示值误差的标准不确 定度 u1
根据中国计量科学研究院测试结果该标准测 力仪为0.1级，可知：
2.3.1.1按测量上限（fS给出的级别、最大允 许误差绝对值MPEV/FS及重复性限r/FS分别为 MPEV/FS=0.1 ； r/FS=0.1
2.3.1.2在仪器示值不确定度u?中系统效 应导致的分量up F
按矩形分布转换因子b=0.6与分散区间半宽
a=MPEV之积
uSTS F =0.6MPEV=0.6 x 0.1% FS=0.06%
2.3.1.4随机效应导致的分量F 按重复性标准差sfr/2.8 Urd (F =0.4 x 0.1% FS=0.04%
2.3.1.5 所以 u(F 2=usys2+uJ u (F /FS=0.07%
由标准测力仪准确度等级带来的误差可作为 均匀分布处理，则
叫=30000 x 0.07% /2=10.5kg
2.3.2高精度力传感器安装误差引起的不确 定度分量
测力仪安装时由于受力轴线与动态汽车轴重 仪受力轴线应考虑其垂直于台面不一致时， 会产生误差，一般来说，而轴线不一致性不会超 过1° ,所以由角度带来的误差u 0为 u (0) = (1-cos1° ) =1.2 x10-4 由角度带来的误差可作为均匀分布处理，则 的=30000 x 0.012% /2=1.8kg
2.3.3合成标准不确定度
由于各标准不确定度分量互不相关，所以：
uc=姨u;+u; ?10.6kg
2.3.4扩展不确定度
若按置信概率P=0.95%计算（k=2 ,扩展不确 定度 U= uc=2 x 10.6kg=21.2kg
3.测量不确定度报告
上述分析及计算按UF 1059-1999《量不确定 度评定与表示》进行，得到动态公路车辆地磅自动检测系统相对扩展不确定度为：U95reF21.2kg 置信概率P=0.95 ;包含因子k=2。根据动态地磅在30t称量处的最大允许误差M PE= ±1.5e=1.5 x 50kg=75kg,静态：U/MPE 各 1/3。
上述不确定度评定能够满足量值传递要求， 是可行的。
