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【摘要】 测量不确定度是说明被测量的测得值分散性的参数。本文介绍了扶梯同步率测试仪的功能与用途，并依据JJF（辽） 248-2015《扶梯同步率测试校准规范》和JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》的要求对扶梯同步率测试仪示值误差的不确定度进行了分析和评定。
【关键词】 扶梯同步率测试仪；不确定度；示值误差
【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2018.02.006
Uncertainty Evaluation of Indication Error for an Escalator Synchronization Rate Test
FENG Tian-yu
（Liaoning Provincial Institute of Measurement，Shenyang 110004，China）
Abstract： The measurement uncertainty is a parameter about describing the dispersion of the measured value. This paper introduced the uses and functions of the escalator synchronization rate tester. According to the provision in JJF（Liao） 248-2015 Calibration specification for escalator synchronization rate testers and JJF 1059.1-2012 Evaluation and expression of uncertainty in measurement， the uncertainty of the indication error of the escalator synchronous rate tester was analyzed and evaluated.
Key words： escalator synchronization rate test； uncertainty evaluation； indication error
随着我国科学技术的飞速发展和公共设施的不断完善，自动扶梯已经成为人们生活和工作中不可缺少的一部分，由于其具有运输能力强、运行平稳等优点，所以被广泛应用于商场、车站、办公楼等公共场所。但是全国各地的扶梯事故频频发生，为扶梯的检测和维护工作敲响了警钟。自动扶梯属于特种设备，按规定当地的特种设备检测机构每年应对其各项参数检测一次，扶梯维护部门每隔15天进行检验一次，但由于人们的安全意识差，对扶梯检测的频率并没有达到规定次数，同时对扶梯检测的设备精度也没有足够认识，认为设备能够正常运行就是没问题的，使得扶梯的安全维护工作难以有效进行，带来更大的安全隐患。
扶梯同步率是扶梯检测中的一项重要参数，该参数主要表示扶梯中人行道和扶手带运行速度的同步程度。如果两者的运行速度差值过大，则有可能导致人站立不稳进而摔倒引发安全事故，所以扶梯同步率是否符合要求关系到扶梯能否安全平稳的运行。
扶梯同步率测试仪是用于测试扶梯人行道的速度和自动扶梯的扶手带与梯级之间运行速度的同步率的专用仪器。其工作原理是分别测量扶梯的人行道与扶手带的速度值，通过计算出的同步率值来判断扶梯的同步率是否在允许的合格范围内。作为检测扶梯同步率的精密仪器，其示值误差的大小直接影响检测扶梯同步率的准确性，示值误差的不确定度的大小也表示该数据的可信程度。本文对扶梯同步率测试仪在速度值为1m/s的测量点进行不确定度评定。
1 概述
1.1 测量依据
依据JJF（辽） 248-2015《扶梯同步率测试校准规范》中的测量方法进行测量。
1.2 环境条件
温度（20±10）℃；相对湿度不大于85%。
1.3 测量标准
速度校准装置，分辨力为0.001m/s，最大允许误差为±0.3%。
1.4 被測对象
扶梯同步率测试仪，最大允许误差为±1.0%
1.5 测量方法
JJF（辽） 248-2015《扶梯同步率测试校准规范》提供了两种校准方法，即组合校准方法和速度校准方法，组合校准方法是通过对扶梯同步率测试仪转轴的转速和滚轮的直径分别进行测量，通过计算得出滚轮的速度值；速度校准方法是采用速度标准装置直接对扶梯同步率测试仪滚轮的速度值进行测量。为了减少不确定度分量的引入，本文采用速度校准方法。在被检扶梯同步率测试仪的测量范围内均匀选择五个校准点（包括下限值和上限值）。预设扶梯同步率测试仪和速度标准装置参数，在速度标准装置上输入扶梯同步率测试仪滚轮的周长值。将扶梯同步率测试仪的滚轮与速度校准装置的模拟轮盘贴紧并试运转，应无滑动现象。开启速度标准装置，平稳地递增速度值，读取各校准点的速度值并记录，每个速度校准点重复测量3次，以3次测量值的算术平均值作为测量结果。
2 建立数学模型
2.1 数学模型
[δv=v-vbvb=vvb-1]
式中：[δv]——速度示值相对误差，%；
[v]——速度5次测量的算术平均值，m/s；
[vb]——校准装置设定的标准速度值，m/s。
2.2 不确定度传播率
由于[v]与[vb]不相关，故其合成方差可由下式求得：
[u2（δv）=c12u2（v）+c22u2（vb）] 灵敏系数为：
[c1=?δv?v=1vb]
[c2=?δv?vb=-vvb2]
由于测量精度较高，[vb]与[v]近似相等，且[δv]为相对误差，所以示值误差的不确定度可由下式计算：
[urel2（δv）=urel2（v）+urel2（vb）]
3 各输入量的不确定度评定
3.1 被校扶梯同步率测试仪示值引起的相对不确定度分量[urel（v）]
3.1.1 被校扶梯同步率测试仪示值重复性引起的不确定度分量[urel（v1）]按A类评定
对一台扶梯同步率测试仪1.000m/s校准点进行3次重复性测量，测量数据如下：
1.000m/s，1.002m/s，1.002m/s。
由极差法可得单次测量实验标准偏差为：
[s=vmax-vmin1.69=1.18×103]m/s
由s及n=3可计算出由重复性引起的不确定度为：
[urel（v1）=s3×1vb=6.81×10-4]
3.1.2 被校扶梯同步率测试仪分辨力d引起的不确定度分量[urel（v2）]属B类评定
按矩形分布处理。被校扶梯同步率测试仪分辨力d=0.001m/s，所以由分辨力引起的不确定度分量为：
[urel（v2）=0.29d×1vb=2.90×10-4]
3.1.3 确定被校扶梯同步率测试仪示值引起的相对不确定度分量[urel（v）]
依据JJF 1059的规定，取被校扶梯同步率测试仪示值重复性引起的不确定度分量[urel（v1）]和分辨力引起的不确定度分量[urel（v2）]两者中较大值作为示值引起的相对不确定度分量[urel（v）]。所以：
[urel（v）=6.81×10-4]
3.2 确定由校准装置引起的不確定度分量[urel（vb）]
速度标准装置由上一级计量标准校准，校准证书中给出的相对扩展不确定度为[Urel=1×10-3]，[k=2]。为均匀分布，包含因子k取[3]，采用B类标准不确定度评定，计算由校准装置引起的不确定度分量：
[urel（vb）=Urelk=5×10-4]
4 合成标准不确定度的评定
通过以上公式计算出的结果，可得出合成标准不确定度：
[ucrel=urel2（v）+urel2（vb）=8.45×10-4]
5 扩展不确定度的评定
因主要分量中可视为正态分布，则取包含因子k=2，则扩展不确定度：
[Urel=kucrel=1.7×10-3]
6 结语
本文以最大允许误差为1%的扶梯同步率测试仪作为被评定对象，采用精度为0.3%的速度标准装置作为测量标准，根据JJF（辽） 248-2015《扶梯同步率测试校准规范》中的测量方法进行测量并进行不确定度评定。对于不同测量点的示值误差的相对扩展不确定度均可按上述方法分析评定。
【参考文献】
[1] 测量不确定度评定与表示：JJF 1059.1-2012[S].
[2] 扶梯同步率测试校准规范：JJF（辽） 248-2015[S].
[3] 刘宝明，自动扶梯检测及安全管理[J].电子制作，2016（4）.
【关键词】 扶梯同步率测试仪；不确定度；示值误差
【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2018.02.006
Uncertainty Evaluation of Indication Error for an Escalator Synchronization Rate Test
FENG Tian-yu
（Liaoning Provincial Institute of Measurement，Shenyang 110004，China）
Abstract： The measurement uncertainty is a parameter about describing the dispersion of the measured value. This paper introduced the uses and functions of the escalator synchronization rate tester. According to the provision in JJF（Liao） 248-2015 Calibration specification for escalator synchronization rate testers and JJF 1059.1-2012 Evaluation and expression of uncertainty in measurement， the uncertainty of the indication error of the escalator synchronous rate tester was analyzed and evaluated.
Key words： escalator synchronization rate test； uncertainty evaluation； indication error
随着我国科学技术的飞速发展和公共设施的不断完善，自动扶梯已经成为人们生活和工作中不可缺少的一部分，由于其具有运输能力强、运行平稳等优点，所以被广泛应用于商场、车站、办公楼等公共场所。但是全国各地的扶梯事故频频发生，为扶梯的检测和维护工作敲响了警钟。自动扶梯属于特种设备，按规定当地的特种设备检测机构每年应对其各项参数检测一次，扶梯维护部门每隔15天进行检验一次，但由于人们的安全意识差，对扶梯检测的频率并没有达到规定次数，同时对扶梯检测的设备精度也没有足够认识，认为设备能够正常运行就是没问题的，使得扶梯的安全维护工作难以有效进行，带来更大的安全隐患。
扶梯同步率是扶梯检测中的一项重要参数，该参数主要表示扶梯中人行道和扶手带运行速度的同步程度。如果两者的运行速度差值过大，则有可能导致人站立不稳进而摔倒引发安全事故，所以扶梯同步率是否符合要求关系到扶梯能否安全平稳的运行。
扶梯同步率测试仪是用于测试扶梯人行道的速度和自动扶梯的扶手带与梯级之间运行速度的同步率的专用仪器。其工作原理是分别测量扶梯的人行道与扶手带的速度值，通过计算出的同步率值来判断扶梯的同步率是否在允许的合格范围内。作为检测扶梯同步率的精密仪器，其示值误差的大小直接影响检测扶梯同步率的准确性，示值误差的不确定度的大小也表示该数据的可信程度。本文对扶梯同步率测试仪在速度值为1m/s的测量点进行不确定度评定。
1 概述
1.1 测量依据
依据JJF（辽） 248-2015《扶梯同步率测试校准规范》中的测量方法进行测量。
1.2 环境条件
温度（20±10）℃；相对湿度不大于85%。
1.3 测量标准
速度校准装置，分辨力为0.001m/s，最大允许误差为±0.3%。
1.4 被測对象
扶梯同步率测试仪，最大允许误差为±1.0%
1.5 测量方法
JJF（辽） 248-2015《扶梯同步率测试校准规范》提供了两种校准方法，即组合校准方法和速度校准方法，组合校准方法是通过对扶梯同步率测试仪转轴的转速和滚轮的直径分别进行测量，通过计算得出滚轮的速度值；速度校准方法是采用速度标准装置直接对扶梯同步率测试仪滚轮的速度值进行测量。为了减少不确定度分量的引入，本文采用速度校准方法。在被检扶梯同步率测试仪的测量范围内均匀选择五个校准点（包括下限值和上限值）。预设扶梯同步率测试仪和速度标准装置参数，在速度标准装置上输入扶梯同步率测试仪滚轮的周长值。将扶梯同步率测试仪的滚轮与速度校准装置的模拟轮盘贴紧并试运转，应无滑动现象。开启速度标准装置，平稳地递增速度值，读取各校准点的速度值并记录，每个速度校准点重复测量3次，以3次测量值的算术平均值作为测量结果。
2 建立数学模型
2.1 数学模型
[δv=v-vbvb=vvb-1]
式中：[δv]——速度示值相对误差，%；
[v]——速度5次测量的算术平均值，m/s；
[vb]——校准装置设定的标准速度值，m/s。
2.2 不确定度传播率
由于[v]与[vb]不相关，故其合成方差可由下式求得：
[u2（δv）=c12u2（v）+c22u2（vb）] 灵敏系数为：
[c1=?δv?v=1vb]
[c2=?δv?vb=-vvb2]
由于测量精度较高，[vb]与[v]近似相等，且[δv]为相对误差，所以示值误差的不确定度可由下式计算：
[urel2（δv）=urel2（v）+urel2（vb）]
3 各输入量的不确定度评定
3.1 被校扶梯同步率测试仪示值引起的相对不确定度分量[urel（v）]
3.1.1 被校扶梯同步率测试仪示值重复性引起的不确定度分量[urel（v1）]按A类评定
对一台扶梯同步率测试仪1.000m/s校准点进行3次重复性测量，测量数据如下：
1.000m/s，1.002m/s，1.002m/s。
由极差法可得单次测量实验标准偏差为：
[s=vmax-vmin1.69=1.18×103]m/s
由s及n=3可计算出由重复性引起的不确定度为：
[urel（v1）=s3×1vb=6.81×10-4]
3.1.2 被校扶梯同步率测试仪分辨力d引起的不确定度分量[urel（v2）]属B类评定
按矩形分布处理。被校扶梯同步率测试仪分辨力d=0.001m/s，所以由分辨力引起的不确定度分量为：
[urel（v2）=0.29d×1vb=2.90×10-4]
3.1.3 确定被校扶梯同步率测试仪示值引起的相对不确定度分量[urel（v）]
依据JJF 1059的规定，取被校扶梯同步率测试仪示值重复性引起的不确定度分量[urel（v1）]和分辨力引起的不确定度分量[urel（v2）]两者中较大值作为示值引起的相对不确定度分量[urel（v）]。所以：
[urel（v）=6.81×10-4]
3.2 确定由校准装置引起的不確定度分量[urel（vb）]
速度标准装置由上一级计量标准校准，校准证书中给出的相对扩展不确定度为[Urel=1×10-3]，[k=2]。为均匀分布，包含因子k取[3]，采用B类标准不确定度评定，计算由校准装置引起的不确定度分量：
[urel（vb）=Urelk=5×10-4]
4 合成标准不确定度的评定
通过以上公式计算出的结果，可得出合成标准不确定度：
[ucrel=urel2（v）+urel2（vb）=8.45×10-4]
5 扩展不确定度的评定
因主要分量中可视为正态分布，则取包含因子k=2，则扩展不确定度：
[Urel=kucrel=1.7×10-3]
6 结语
本文以最大允许误差为1%的扶梯同步率测试仪作为被评定对象，采用精度为0.3%的速度标准装置作为测量标准，根据JJF（辽） 248-2015《扶梯同步率测试校准规范》中的测量方法进行测量并进行不确定度评定。对于不同测量点的示值误差的相对扩展不确定度均可按上述方法分析评定。
【参考文献】
[1] 测量不确定度评定与表示：JJF 1059.1-2012[S].
[2] 扶梯同步率测试校准规范：JJF（辽） 248-2015[S].
[3] 刘宝明，自动扶梯检测及安全管理[J].电子制作，2016（4）.