CN106326601B - 测量不确定度改进汽车座椅静态载荷的检测装置及方法 - Google Patents

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CN106326601B CN201610841948.9A CN201610841948A CN106326601B CN 106326601 B CN106326601 B CN 106326601B CN 201610841948 A CN201610841948 A CN 201610841948A CN 106326601 B CN106326601 B CN 106326601B
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Abstract

本发明公开了一种测量不确定度改进汽车座椅静态载荷的检测装置及方法，检测装置包括有底座、架体、靠背控制模块、坐垫控制模块、驱动模块和控制柜，其中架体设在底座上，靠背控制模块装配在架体一侧的立柱上，坐垫控制模块装配在架体上端的横梁上，靠背控制模块和坐垫控制模块均与控制柜相连接并由控制柜控制工作，步骤为：步骤一、选择座椅样件；步骤二、将座椅安装在与之相匹配的车身夹具上；步骤三、加压；步骤四、加载；步骤五、进行初压缩；步骤六、绘出载荷‑变形图；步骤七、记录参数；步骤八、计算不确定度；步骤九、出具报告。有益效果：各数据测量不确定度的评定在精益生产中对汽车座椅舒适度的改善方向具有很强的指导意义。

Description

测量不确定度改进汽车座椅静态载荷的检测装置及方法
技术领域
本发明涉及一种汽车座椅静态载荷的检测装置及方法，特别涉及一种测量不确定度改进汽车座椅静态载荷的检测装置及方法。
背景技术
目前，在汽车产业飞速发展的今天，国民除了对汽车安全性以及操控性要求越来越高以外，更对驾驶过程中，汽车座椅的舒适性的要求也越来越高。而静态载荷特性则是汽车座椅舒适性的一项重要指标。而现有的关于汽车座椅的(如大众的EP标准，FAW-MAZDA的MES标准)测试标准所提供的测量方法，要求对座椅只进行一次加载测试得到结果，没有对测量结果做不确定度的评价，所以数据的结果并不能比较全面的反映批次产品的静态载荷特性。
而在对产品越来越要求精益生产的今天，精益生产工程师更加希望监测和校准实验室所提供的数据能够反映批量座椅的静态载荷特性，需要更加有指导性意义的数据，来决定下一步产品的改善方向。因此对监测和校准实验室来说，能够对测量数据进行测量不确定度的评价，显得尤为重要。通过对测量结果进行测量不确定度的评价，工程师才能够从单次测量静态载荷特性的曲线中，得到一个比较全面的反映批次产品的静态载荷特性。
发明内容
本发明的目的是为了提高测试座椅静态载荷特性的测量精度，并提高测量稳定性而提供的一种测量不确定度改进汽车座椅静态载荷的检测装置及方法。
本发明提供的测量不确定度改进汽车座椅静态载荷的检测装置包括有底座、架体、靠背控制模块、坐垫控制模块、驱动模块和控制柜，其中架体设在底座上，靠背控制模块装配在架体一侧的立柱上，坐垫控制模块装配在架体上端的横梁上，靠背控制模块和坐垫控制模块均与控制柜相连接并由控制柜控制工作，驱动模块为靠背控制模块和坐垫控制模块提供动力。
底座由两块铸铁平台组成，上表面开设有T型槽。
坐垫控制模块通过滑轨装配在架体上端的横梁上，坐垫控制模块能够在横梁上进行滑动。
本发明提供的测量不确定度改进汽车座椅静态载荷的检测方法，其具体步骤如下所述：
步骤一、选择与被测样件同批次的5-20个座椅样件，在规定的环境温湿度下存储24小时，另再选择一个同批量生产的正式测量样件做相同的存储；
步骤二、将座椅安装在与之相匹配的车身夹具上，并调节至设计位置—滑轨调节从最后位置向前40mm，高度调节在中间位置，前倾调节在中间位置，靠背调节至靠背角与垂直方向夹角19°；
步骤三、加压盘使用设定下的臀部及靠背模型；
步骤四、坐垫的加载方向：通过人体躯干与大腿的连接点垂直向下对已调节好的座椅进行加载；靠背的加载方向：座椅靠背放倒在水平面上，使骨架与水平面成零度，靠背模型通过横向距离人体躯干与大腿的连接点180mm的位置垂直向下对靠背进行加载；
步骤五、在加载速度为4.5±0.1毫米/秒、初始载荷9.8N的条件下加载，然后进行初压缩，初压缩之后，把加压盘从座椅表面上完全移开，然后开始测量，把9.8N的初载荷看作“0”，在此执行初压缩时坐垫靠背的加载量进行测量，并绘制出载荷-变形图，载荷在最大加载点上的停滞时间为小于或等于2秒钟；步骤六、绘出载荷-变形图,其中Y坐标轴采用比例尺为9.8N/mm来表示载荷；X坐标轴采用实际尺寸来表示偏差，并记录设定的参数值；
步骤七、按照上述方法完成剩下的座椅测量,并记录步骤六中所规定的参数；
步骤八、按照设定方法计算坐垫和靠背各参量的合成标准不确定度；
步骤九、测试正式的被测样件，根据步骤八中的各个参量的合成标准不确定度将正式测量样件中的各参数以测量不确定度完整表示，出具不确定度报告。
步骤五中初压缩的方式为：对坐垫施加0N→980N→0N载荷一次；对靠背施加0N→490N→0N载荷一次。
步骤六中设定的参数如下：
坐垫的相关参数如下：
静态弹性系数K1：连接441N±49N的加压器和减压器间中点的线段的斜率，单位为N/mm；
滞后损失范围a：在441N时加压器和减压器的可调压力范围，单位为mm；
变形1δ1：在加压和减压441N时的平均变形量，单位为mm；
变形2δ2：在加压980N时的变形量，单位为mm；
变形的增量：δ2-δ1mm；
变形3δ3：在加压和减压98N时的平均变形量，单位为mm；
倾斜角θ1：加压过程，加压441N和原点连线与X轴的夹角；
倾斜角θ2：加压过程，加压980N和加压441N连线与X轴的夹角；
线性系数K：tanθ2/tanθ1；
滞后损失率Ra：a/δ2×100；
靠背的相关参数如下：
静态弹性系数K1：连接147N±49N的加压器和减压器间中点的线段的斜率，单位为N/mm；
滞后损失范围a：在147N时加压器和减压器的可调压力范围，单位为mm；
变形1δ1：在加压和减压147N时的平均变形量，单位为mm；
变形2δ2：在加压490N时的变形量，单位为mm；
变形的增量：δ2-δ1mm；
变形3δ3mm：在加压和减压49N时的平均变形量，单位为mm；
倾斜角θ1：加压过程，加压147N和原点连线与X轴的夹角；
倾斜角θ2：加压过程，加压490N和加压147N连线与X轴的夹角；
线性系数K：tanθ2/tanθ1；
滞后损失率Ra：a/δ2×100。
步骤八中所述合成标准不确定度的计算方法如下：
第一步、首先确定δ2是由实验直接测量得到，a、δ1、δ3、K、K1、θ1、θ2、Ra则是通过运算得到；
第二步、进行评定：各参数测量不确定度的A类评定，由于在测量过程中摆放位置，测试点位置，载荷加载方向，生产量化产品下的误差，各个参量估计值通过一个合理的函数模型y＝f(x1，x2，x3……xN)将这些干扰量都涵盖住，其中x1，x2，x3……xN为不同干扰量，针对各个参数其具体的函数模型可分为四类：
δ2：y＝x
a：y＝x1-x2
δ1、δ3：
Figure GDA0004247711310000041
K1、K、θ1、θ2、Ra：
Figure GDA0004247711310000042
第三步、针对δ2：y＝x的函数模型其测量不确定度的A类评定为：求出δ2的10个测量值即在加压在980N时的变形量的平均值：
Figure GDA0004247711310000051
其中(n＝10)
s(xi)是单次测量的实验标准差，由贝塞尔公式得到：
Figure GDA0004247711310000052
其中/>
Figure GDA0004247711310000053
被称为残差；
考虑到正式样件只测量一次，那么正式样件的测量标准不确定度即是单次测量的实验标准差s(δ2)，即uA(δ2)＝s(δ2)；
再次测量不确定度的B类评定，B类评定主要是设备本身的精度造成的，力传感器的精度为0.05％F.S.，F.S.为全量程；而位移是通过控制步进电机步数控制的，其精度为0.005mm，力和位移测量估计值分散区间及包含概率类似矩形分布，包含因子为
Figure GDA0004247711310000057
因此980N两个传感器在全量程范围内的B类不确定度的评定；
力：
Figure GDA0004247711310000054
位移：
Figure GDA0004247711310000055
由δ2测量不确定度的A类及B类评定结果，得到的合成标准不确定度为：
Figure GDA0004247711310000056
第四步、针对a：y＝x1-x2函数模型，其具体表达式为y(a)＝x减压441N-x加压441N；a为在441N时加压器和减压器的可调压力范围，单位为mm；其不确定度A类评定，运算过程同第二步，分别计算出441N时加压和减压两个过程中变形量的平均值
Figure GDA0004247711310000061
再由贝塞尔公式得到其实验标准差s(x加压441N)、s(x减压441N)，正式样件只测量一次，那么正式样件的测量标准不确定度即是单次测量的实验标准差，即uA(x加压441N)＝s(x加压441N)、uA(x减压441N)＝s(x减压441N)，而B类不确定度评定是位移传感器本身的精度造成的，其B类不确定度评定为第二步中所算出的固定值/>
Figure GDA0004247711310000062
由于441N时加压与减压的变形量服从于同一正态分布，其合成标准不确定度为：
Figure GDA0004247711310000063
第五步、针对δ1、δ3：
Figure GDA0004247711310000064
函数模型，具体分别为
Figure GDA0004247711310000065
其不确定度A类评定，运算过程同第三步，分别计算出441N和98N时加压和减压4个过程中变形量值的平均值
Figure GDA0004247711310000066
再由贝塞尔公式分别计算出各实验标准差s(x加压441N)、s(x减压441N)、s(x加压98N)、s(x减压98N)，正式样件只测量一次，那么正式样件的测量标准不确定度即是单次测量的实验标准差，即uA(x加压441N)＝s(x加压441N)、uA(x减压441N)＝s(x减压441N)、uA(x加压98N)＝s(x加压98N)、uA(x减压98N)＝s(x减压98N)，而B类不确定度评定是位移传感器本身的精度造成的，其B类不确定度评定为第三步中所算出的固定值/>
Figure GDA0004247711310000067
由于441N和98N时加压与减压的4个过程变形量服从于同一正态分布，其合成标准不确定度为：
Figure GDA0004247711310000068
Figure GDA0004247711310000071
第六步、针对K1、K、θ1、θ2、Ra：
Figure GDA0004247711310000072
函数模型，其具体表达式分别为：
Figure GDA0004247711310000073
K1为连接441N±49N的加压器和减压器间中点的线段的斜率，单位为N/mm；
Figure GDA0004247711310000074
(9.8为比例尺为9.8N/mm)，θ1为加压过程中加压441N和原点连线与X轴的夹角；
Figure GDA0004247711310000075
(9.8为比例尺为9.8N/mm)，θ2为加压过程中加压980N和加压441N连线与X轴的夹角；
Figure GDA0004247711310000076
K为线性系数；
Figure GDA0004247711310000077
其不确定度A类评定及B类评定，运算过程同第三步、第四步和第五步，预先计算出函数模型中与分子分母相关的各个参数的平均值和单次试验标准差，再次计算出相同量纲的参数的合成标准不确定度，K1、K、θ1、θ2、Ra五个参数的不确定度评定的具体方法为：
Figure GDA0004247711310000078
其中490N-392N为载荷力之差，其不确定度主要来源为力传感器本身的精度，力490N和力392N估计值服从同一正态分布的随机变量，所以其合成标准不确定度为：
Figure GDA0004247711310000081
而分母为490N和392N加压和减压中点变形量差值，函数表达式为：
Figure GDA0004247711310000082
490N和392N的加压与减压的变形量均服从于同一正态分布，依据第五步中函数模型
Figure GDA0004247711310000083
合成标准不确定度评定方法可知：
Figure GDA0004247711310000084
Figure GDA0004247711310000085
其中uA(x加压490N)、uA(x减压490N)分别为490N加压与减压时的单次测量实验标准差s(x加压490N)、s(x减压392N)；uA(x加压392N)、uA(x减压392N)分别为392N加压与减压时的单次测量实验标准差s(x加压392N)、s(x减压392N)，于是分母的合成标准不确定度为：
Figure GDA0004247711310000086
静态弹性系数K1相对合成不确定度来计算为：
Figure GDA0004247711310000087
由相对合成不确定度ucrel(K1)转换成合成标准不确定度uc(K1)的方法是，通过正式样件测量计算得出K1的具体值y(K1)、分子为载荷力之差98N以及分母x(490N中值-392N中值)实际值，通过以下公式获得：
Figure GDA0004247711310000088
Figure GDA0004247711310000089
的合成标准不确定度评定方法静态弹性系数K1，其方法为：先计算出tanθ1的相对合成标准不确定度，在根据正式测量的值得出其合成标准不确定度，在计算相对合成标准不确定度时，分子441N的合成标准不确定度为uc(441N)＝u力B，分母x加压441N合成标准不确定度为/>
Figure GDA0004247711310000091
其中uA(x加压441N)＝s(x加压441N)为加压至441N时变形量单次测量的实验标准差，其相对合成标准不确定度表达式为：
Figure GDA0004247711310000092
之后计算出正式样件测量的tanθ1具体值y(tanθ1)、加压至441N时的实际值x加压441N实际值，转换为合成标准不确定度：
Figure GDA0004247711310000093
Figure GDA0004247711310000094
合成标准不确定度计算过程为：
依据计算静态弹性系数K1分子的合成不确定度的方法计算出tanθ2分子的合成标准不确定度
Figure GDA0004247711310000095
分母的合成标准不确定度则根据第四步中的函数模型y＝x1-x2计算得到：
Figure GDA0004247711310000096
其中uA(x加压980N)＝s(x加压980N)、uA(x加压441N)＝s(x加压441N)分别为加压至980N和441N时变形量单次测量的实验标准差。其相对合成标准不确定度为：
Figure GDA0004247711310000097
计算出正式样件测量的tanθ2具体值y(tanθ2)、加压980N与加压441N变形量差值的实际值x加压980N-x加压441N，转换为合成标准不确定度：
Figure GDA0004247711310000098
Figure GDA0004247711310000101
其合成标准不确定度计算过程为：
根据前面得到tanθ1和tanθ1的合成标准不确定度uc(tanθ1)和uc(tanθ2)，于是线性系数K的相对合成标准不确定度为：
Figure GDA0004247711310000102
计算出正式样件测量的线性系数K的具体值y(K)、tanθ1以及tanθ2，转换为合成标准不确定度：
Figure GDA0004247711310000103
Figure GDA0004247711310000104
其合成不确定度计算过程为：
由第三步和第四步中可得到函数表达式中分子分母的合成标准不确定度分别为：
Figure GDA0004247711310000105
Figure GDA0004247711310000106
其相对合成标准不确定度为：
Figure GDA0004247711310000107
计算出正式样件测量的滞后损失率Ra的具体值y(Ra)、滞后损失范围a以及最大变形量δ2，转换为合成标准不确定度：
Figure GDA0004247711310000108
第七步、计算出各个参量的扩展不确定度，扩展不确定度是不确定度报告的最终形式，及用合成标准不确定度乘上一个包含因子，表示不确定度的置信概率，取k＝2,代表置信概率达到95％，其扩展不确定度形式为：
U＝2uc，P＝95％。
步骤九中不确定度报告最终形式为：
Y＝X，U95＝2uc，k＝2或Y＝X±U，k＝2，P＝95％
其中Y表示各个参数，X表示正式样件的各个参量的计算值，k＝2是包含因子，代表置信概率接近95％。
本发明的有益效果：
对批量座椅产品中，其静态载荷特性曲线应具有一致性和可重复性，也就是处于统计控制的状态中。而测量不确定度用来定量表示测量结量的可信程度。表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。因此用测量不确定度来表征静态载荷特性各项指标，就能够反映批量座椅静态载荷特性。各数据测量不确定度的评定在精益生产中对汽车座椅舒适度的改善方向具有很强的指导意义。
附图说明
图1为本发明所述检测装置结构示意图。
图2本发明所述的检测方法流程图。
图3本发明所述的检测方法中载荷-变形图。
1、底座 2、架体 3、靠背控制模块 4、坐垫控制模块 5、驱动模块 6、控制柜 7、座椅。
具体实施方式
请参阅图1、图2和图3所示：
本发明提供的测量不确定度改进汽车座椅静态载荷的检测装置包括有底座1、架体2、靠背控制模块3、坐垫控制模块4、驱动模块5和控制柜6，其中架体2设在底座1上，靠背控制模块3装配在架体2一侧的立柱上，坐垫控制模块4装配在架体2上端的横梁上，靠背控制模块3和坐垫控制模块4均与控制柜6相连接并由控制柜6控制工作，驱动模块5为靠背控制模块3和坐垫控制模块4提供动力。
底座1由两块铸铁平台组成，上表面开设有T型槽。
坐垫控制模块4通过滑轨装配在架体2上端的横梁上，坐垫控制模块4能够在横梁上进行滑动。
本发明提供的测量不确定度改进汽车座椅静态载荷的检测方法，其具体步骤如下所述：
步骤一、选择与被测样件同批次的5-20个座椅7样件，在规定的环境温湿度下存储24小时，另再选择一个同批量生产的正式测量样件做相同的存储；
步骤二、将座椅7安装在与之相匹配的车身夹具上，并调节至设计位置—滑轨调节从最后位置向前40mm，高度调节在中间位置，前倾调节在中间位置，靠背调节至靠背角与垂直方向夹角19°；
步骤三、加压盘使用设定下的臀部及靠背模型；
步骤四、坐垫的加载方向：通过人体躯干与大腿的连接点垂直向下对已调节好的座椅7进行加载；靠背的加载方向：座椅7的靠背放倒在水平面上，使骨架与水平面成零度，靠背模型通过横向距离人体躯干与大腿的连接点180mm的位置垂直向下对靠背进行加载；
步骤五、在加载速度为4.5±0.1毫米/秒、初始载荷9.8N的条件下加载，然后进行初压缩，初压缩之后，把加压盘从座椅表面上完全移开，然后开始测量，把9.8N的初载荷看作“0”，在此执行初压缩时坐垫靠背的加载量进行测量，并绘制出载荷-变形图，载荷在最大加载点上的停滞时间为小于或等于2秒钟；步骤六、绘出载荷-变形图,其中Y坐标轴采用比例尺为9.8N/mm来表示载荷；X坐标轴采用实际尺寸来表示偏差，并记录设定的参数值；
步骤七、按照上述方法完成剩下的座椅测量,并记录步骤六中所规定的参数；
步骤八、按照设定方法计算坐垫和靠背各参量的合成标准不确定度；
步骤九、测试正式的被测样件，根据步骤八中的各个参量的合成标准不确定度将正式测量样件中的各参数以测量不确定度完整表示，出具不确定度报告。
步骤五中初压缩的方式为：对坐垫施加0N→980N→0N载荷一次；对靠背施加0N→490N→0N载荷一次。
步骤六中设定的参数如下：
坐垫的相关参数如下：
静态弹性系数K1：连接441N±49N的加压器和减压器间中点的线段的斜率，单位为N/mm；
滞后损失范围a：在441N时加压器和减压器的可调压力范围，单位为mm；
变形1δ1：在加压和减压441N时的平均变形量，单位为mm；
变形2δ2：在加压980N时的变形量，单位为mm；
变形的增量：δ2-δ1mm；
变形3δ3：在加压和减压98N时的平均变形量，单位为mm；
倾斜角θ1：加压过程，加压441N和原点连线与X轴的夹角；
倾斜角θ2：加压过程，加压980N和加压441N连线与X轴的夹角；
线性系数K：tanθ2/tanθ1；
滞后损失率Ra：a/δ2×100；
靠背的相关参数如下：
静态弹性系数K1：连接147N±49N的加压器和减压器间中点的线段的斜率，单位为N/mm；
滞后损失范围a：在147N时加压器和减压器的可调压力范围，单位为mm；
变形1δ1：在加压和减压147N时的平均变形量，单位为mm；
变形2δ2：在加压490N时的变形量，单位为mm；
变形的增量：δ2-δ1mm；
变形3δ3mm：在加压和减压49N时的平均变形量，单位为mm；
倾斜角θ1：加压过程，加压147N和原点连线与X轴的夹角；
倾斜角θ2：加压过程，加压490N和加压147N连线与X轴的夹角；
线性系数K：tanθ2/tanθ1；
滞后损失率Ra：a/δ2×100。
步骤八中所述合成标准不确定度的计算方法如下：
第一步、首先确定δ2是由实验直接测量得到，a、δ1、δ3、K、K1、θ1、θ2、Ra则是通过运算得到；
第二步、进行评定：各参数测量不确定度的A类评定，由于在测量过程中摆放位置，测试点位置，载荷加载方向，生产量化产品下的误差，各个参量估计值通过一个合理的函数模型y＝f(x1，x2，x3……xN)将这些干扰量都涵盖住，其中x1，x2，x3……xN为不同干扰量，针对各个参数其具体的函数模型可分为四类：
δ2：
a：y＝x1-x2
δ1、δ3：
Figure GDA0004247711310000141
K1、K、θ1、θ2、Ra：
Figure GDA0004247711310000142
第三步、针对δ2：y＝x的函数模型其测量不确定度的A类评定为：求出δ2的10个测量值即在加压在980N时的变形量的平均值：
Figure GDA0004247711310000151
其中(n＝10)
s(xi)是单次测量的实验标准差，由贝塞尔公式得到：
Figure GDA0004247711310000152
其中/>
Figure GDA0004247711310000153
被称为残差；
考虑到正式样件只测量一次，那么正式样件的测量标准不确定度即是单次测量的实验标准差s(δ2)，即uA(δ2)＝s(δ2)；
再次测量不确定度的B类评定，B类评定主要是设备本身的精度造成的，力传感器的精度为0.05％F.S.，F.S.为全量程；而位移是通过控制步进电机步数控制的，其精度为0.005mm，力和位移测量估计值分散区间及包含概率类似矩形分布，包含因子为
Figure GDA0004247711310000154
因此980N两个传感器在全量程范围内的B类不确定度的评定；
力：
Figure GDA0004247711310000155
位移：
Figure GDA0004247711310000156
由δ2测量不确定度的A类及B类评定结果，得到的合成标准不确定度为：
Figure GDA0004247711310000157
第四步、针对a：y＝x1-x2函数模型，其具体表达式为y(a)＝x减压441N-x加压441N；其不确定度A类评定，运算过程同第二步，分别计算出441N时加压和减压两个过程中变形量的平均值
Figure GDA0004247711310000158
再由贝塞尔公式得到其实验标准差s(x加压441N)、s(x减压441N)，正式样件只测量一次，那么正式样件的测量标准不确定度即是单次测量的实验标准差，即uA(x加压441N)＝s(x加压441N)、uA(x减压441N)＝s(x减压441N)，而B类不确定度评定是位移传感器本身的精度造成的，其B类不确定度评定为第二步中所算出的固定值/>
Figure GDA0004247711310000161
由于441N时加压与减压的变形量服从于同一正态分布，其合成标准不确定度为：
Figure GDA0004247711310000162
/>
第五步、针对δ1、δ3：
Figure GDA0004247711310000163
函数模型，具体分别为
Figure GDA0004247711310000164
其不确定度A类评定，运算过程同第三步，分别计算出441N和98N时加压和减压4个过程中变形量值的平均值
Figure GDA0004247711310000165
再由贝塞尔公式分别计算出各实验标准差s(x加压441N)、s(x减压441N)、s(x加压98N)、s(x减压98N)，正式样件只测量一次，那么正式样件的测量标准不确定度即是单次测量的实验标准差，即uA(x加压441N)＝s(x加压441N)、uA(x减压441N)＝s(x减压441N)、uA(x加压98N)＝s(x加压98N)、uA(x减压98N)＝s(x减压98N)，而B类不确定度评定是位移传感器本身的精度造成的，其B类不确定度评定为第三步中所算出的固定值/>
Figure GDA0004247711310000166
由于441N和98N时加压与减压的4个过程变形量服从于同一正态分布，其合成标准不确定度为：
Figure GDA0004247711310000167
Figure GDA0004247711310000168
第六步、针对K1、K、θ1、θ2、Ra：
Figure GDA0004247711310000169
函数模型，其具体表达式分别为：
Figure GDA0004247711310000171
Figure GDA0004247711310000172
Figure GDA0004247711310000173
Figure GDA0004247711310000174
Figure GDA0004247711310000175
其不确定度A类评定及B类评定，运算过程同第三步、第四步和第五步，预先计算出函数模型中与分子分母相关的各个参数的平均值和单次试验标准差，再次计算出相同量纲的参数的合成标准不确定度，K1、K、θ1、θ2、Ra五个参数的不确定度评定的具体方法为：
Figure GDA0004247711310000176
其中490N-392N为载荷力之差，其不确定度主要来源为力传感器本身的精度，力490N和力392N估计值服从同一正态分布的随机变量，所以其合成标准不确定度为：
Figure GDA0004247711310000177
而分母为490N和392N加压和减压中点变形量差值，函数表达式为：
Figure GDA0004247711310000178
490N和392N的加压与减压的变形量均服从于同一正态分布，依据第五步中函数模型
Figure GDA0004247711310000179
合成标准不确定度评定方法可知：
Figure GDA0004247711310000181
Figure GDA0004247711310000182
其中uA(x加压490N)、uA(x减压490N)分别为490N加压与减压时的单次测量实验标准差s(x加压490N)、s(x减压392N)；uA(x加压392N)、uA(x减压392N)分别为392N加压与减压时的单次测量实验标准差s(x加压392N)、s(x减压392N)，于是分母的合成标准不确定度为：
Figure GDA0004247711310000183
静态弹性系数K1相对合成不确定度来计算为：
Figure GDA0004247711310000184
由相对合成不确定度ucrel(K1)转换成合成标准不确定度uc(K1)的方法是，通过正式样件测量计算得出K1的具体值y(K1)、分子为载荷力之差98N以及分母x(490N中值-392N中值)实际值，通过以下公式获得：
Figure GDA0004247711310000185
Figure GDA0004247711310000186
的合成标准不确定度评定方法静态弹性系数K1，其方法为：先计算出tanθ1的相对合成标准不确定度，在根据正式测量的值得出其合成标准不确定度，在计算相对合成标准不确定度时，分子441N的合成标准不确定度为uc(441N)＝u力B，分母x加压441N合成标准不确定度为/>
Figure GDA0004247711310000187
其中uA(x加压441N)＝s(x加压441N)为加压至441N时变形量单次测量的实验标准差，其相对合成标准不确定度表达式为：
Figure GDA0004247711310000188
之后计算出正式样件测量的tanθ1具体值y(tanθ1)、加压至441N时的实际值x加压441N实际值，转换为合成标准不确定度：
Figure GDA0004247711310000191
Figure GDA0004247711310000192
合成标准不确定度计算过程为：
依据计算静态弹性系数K1分子的合成不确定度的方法计算出tanθ2分子的合成标准不确定度
Figure GDA0004247711310000193
分母的合成标准不确定度则根据第四步中的函数模型y＝x1-x2计算得到：
Figure GDA0004247711310000194
其中uA(x加压980N)＝s(x加压980N)、uA(x加压441N)＝s(x加压441N)分别为加压至980N和441N时变形量单次测量的实验标准差。其相对合成标准不确定度为：
Figure GDA0004247711310000195
计算出正式样件测量的tanθ2具体值y(tanθ2)、加压980N与加压441N变形量差值的实际值x加压980N-x加压441N，转换为合成标准不确定度：
Figure GDA0004247711310000196
Figure GDA0004247711310000197
其合成标准不确定度计算过程为：
根据前面得到tanθ1和tanθ1的合成标准不确定度uc(tanθ1)和uc(tanθ2)，于是线性系数K的相对合成标准不确定度为：
Figure GDA0004247711310000198
计算出正式样件测量的线性系数K的具体值y(K)、tanθ1以及tanθ2，转换为合成标准不确定度：
Figure GDA0004247711310000201
Figure GDA0004247711310000202
其合成不确定度计算过程为：
由第三步和第四步中可得到函数表达式中分子分母的合成标准不确定度分别为：
Figure GDA0004247711310000203
Figure GDA0004247711310000204
其相对合成标准不确定度为：
Figure GDA0004247711310000205
计算出正式样件测量的滞后损失率Ra的具体值y(Ra)、滞后损失范围a以及最大变形量δ2，转换为合成标准不确定度：
Figure GDA0004247711310000206
第七步、计算出各个参量的扩展不确定度，扩展不确定度是不确定度报告的最终形式，及用合成标准不确定度乘上一个包含因子，表示不确定度的置信概率，取k＝2,代表置信概率达到95％，其扩展不确定度形式为：
U＝2uc，P＝95％。
步骤九中不确定度报告最终形式为：
Y＝X，U95＝2uc，k＝2或Y＝X±U，k＝2，P＝95％
其中Y表示各个参数，X表示正式样件的各个参量的计算值，k＝2是包含因子，代表置信概率接近95％。

Claims (3)

1.一种测量不确定度改进汽车座椅静态载荷的检测方法，其特征在于：其具体步骤如下所述：
步骤一、选择与被测样件同批次的5-20个座椅样件，在规定的环境温湿度下存储24小时，另再选择一个同批量生产的正式测量样件做相同的存储；
步骤二、将座椅安装在与之相匹配的车身夹具上，并调节至设计位置—滑轨调节从最后位置向前40mm，高度调节在中间位置，前倾调节在中间位置，靠背调节至靠背角与垂直方向夹角19°；
步骤三、加压盘使用设定下的臀部及靠背模型；
步骤四、坐垫的加载方向：通过人体躯干与大腿的连接点垂直向下对已调节好的座椅进行加载；靠背的加载方向：座椅靠背放倒在水平面上，使骨架与水平面成零度，靠背模型通过横向距离人体躯干与大腿的连接点180mm的位置垂直向下对靠背进行加载；
步骤五、在加载速度为4.5±0.1毫米/秒、初始载荷9.8N的条件下加载，然后进行初压缩，初压缩之后，把加压盘从座椅表面上完全移开，然后开始测量，把9.8N的初载荷看作“0”，在此执行初压缩时坐垫靠背的加载量进行测量，并绘制出载荷-变形图，载荷在最大加载点上的停滞时间为小于或等于2秒钟；步骤六、绘出载荷-变形图,其中Y坐标轴采用比例尺为9.8N/mm来表示载荷；X坐标轴采用实际尺寸来表示偏差，并记录设定的参数值；
步骤七、按照上述方法完成剩下的座椅测量,并记录步骤六中所规定的参数；
步骤八、按照设定方法计算坐垫和靠背各参量的合成标准不确定度；
合成标准不确定度的计算方法如下：
第一步、首先确定δ2是由实验直接测量得到，a、δ1、δ3、K、K1、θ1、θ2、Ra则是通过运算得到；
第二步、进行评定：各参数测量不确定度的A类评定，由于在测量过程中摆放位置，测试点位置，载荷加载方向，生产量化产品下的误差，各个参量估计值通过一个合理的函数模型y＝f(x1，x2，x3……xN)将这些干扰量都涵盖住，其中x1，x2，x3……xN为不同干扰量，针对各个参数其具体的函数模型可分为四类：
δ2：y＝x
a：y＝x1-x2
δ1、δ3：
Figure FDA0004247711300000021
K1、K、θ1、θ2、Ra：
Figure FDA0004247711300000022
第三步、针对δ2：y＝x的函数模型其测量不确定度的A类评定为：求出δ2的10个测量值即在加压在980N时的变形量的平均值：
Figure FDA0004247711300000023
其中n＝10；
s(xi)是单次测量的实验标准差，由贝塞尔公式得到：
Figure FDA0004247711300000024
其中/>
Figure FDA0004247711300000025
被称为残差；
考虑到正式样件只测量一次，那么正式样件的测量标准不确定度即是单次测量的实验标准差s(δ2)，即uA(δ2)＝s(δ2)；
再次测量不确定度的B类评定，B类评定主要是设备本身的精度造成的，力传感器的精度为0.05％F.S.，F.S.为全量程；而位移是通过控制步进电机步数控制的，其精度为0.005mm，力和位移测量估计值分散区间及包含概率类似矩形分布，包含因子为
Figure FDA0004247711300000031
因此980N两个传感器在全量程范围内的B类不确定度的评定；
力：
Figure FDA0004247711300000032
位移：
Figure FDA0004247711300000033
由δ2测量不确定度的A类及B类评定结果，得到的合成标准不确定度为：
Figure FDA0004247711300000034
第四步、针对a：y＝x1-x2函数模型，其具体表达式为y(a)＝x减压441N-x加压441N；a为在441N时加压器和减压器的可调压力范围，单位为mm；其不确定度A类评定，运算过程同第二步，分别计算出441N时加压和减压两个过程中变形量的平均值
Figure FDA0004247711300000035
再由贝塞尔公式得到其实验标准差s(x加压441N)、s(x减压441N)，正式样件只测量一次，那么正式样件的测量标准不确定度即是单次测量的实验标准差，即uA(x加压441N)＝s(x加压441N)、uA(x减压441N)＝s(x减压441N)，而B类不确定度评定是位移传感器本身的精度造成的，其B类不确定度评定为第二步中所算出的固定值/>
Figure FDA0004247711300000036
由于441N时加压与减压的变形量服从于同一正态分布，其合成标准不确定度为：
Figure FDA0004247711300000037
第五步、针对δ1、δ3：
Figure FDA0004247711300000038
函数模型，具体分别为
Figure FDA0004247711300000039
其不确定度A类评定，运算过程同第三步，分别计算出441N和98N时加压和减压4个过程中变形量值的平均值
Figure FDA0004247711300000041
再由贝塞尔公式分别计算出各实验标准差s(x加压441N)、s(x减压441N)、s(x加压98N)、s(x减压98N)，正式样件只测量一次，那么正式样件的测量标准不确定度即是单次测量的实验标准差，即uA(x加压441N)＝s(x加压441N)、uA(x减压441N)＝s(x减压441N)、uA(x加压98N)＝s(x加压98N)、uA(x减压98N)＝s(x减压98N)，而B类不确定度评定是位移传感器本身的精度造成的，其B类不确定度评定为第三步中所算出的固定值/>
Figure FDA0004247711300000042
由于441N和98N时加压与减压的4个过程变形量服从于同一正态分布，其合成标准不确定度为：
Figure FDA0004247711300000043
Figure FDA0004247711300000044
第六步、针对K1、K、θ1、θ2、Ra：
Figure FDA0004247711300000045
函数模型，其具体表达式分别为：
Figure FDA0004247711300000046
K1为连接441N±49N的加压器和减压器间中点的线段的斜率，单位为N/mm；
Figure FDA0004247711300000047
(9.8为比例尺为9.8N/mm)，θ1为加压过程中加压441N原点连线与X轴的夹角；
Figure FDA0004247711300000048
(9.8为比例尺为9.8N/mm)，θ2为加压过程中加压980N和加压441N连线与X轴的夹角；
Figure FDA0004247711300000051
K为线性系数；
Figure FDA0004247711300000052
其不确定度A类评定及B类评定，运算过程同第三步、第四步和第五步，预先计算出函数模型中与分子分母相关的各个参数的平均值和单次试验标准差，再次计算出相同量纲的参数的合成标准不确定度，K1、K、θ1、θ2、Ra五个参数的不确定度评定的具体方法为：
Figure FDA0004247711300000053
其中490N-392N为载荷力之差，其不确定度主要来源为力传感器本身的精度，力490N和力392N估计值服从同一正态分布的随机变量，所以其合成标准不确定度为：
Figure FDA0004247711300000054
而分母为490N和392N加压和减压中点变形量差值，函数表达式为：
Figure FDA0004247711300000055
490N和392N的加压与减压的变形量均服从于同一正态分布，依据第五步中函数模型
Figure FDA0004247711300000056
合成标准不确定度评定方法可知：
Figure FDA0004247711300000057
Figure FDA0004247711300000058
其中uA(x加压490N)、uA(x减压490N)分别为490N加压与减压时的单次测量实验标准差s(x加压490N)、s(x减压392N)；uA(x加压392N)、uA(x减压392N)分别为392N加压与减压时的单次测量实验标准差s(x加压392N)、s(x减压392N)，于是分母的合成标准不确定度为：
Figure FDA0004247711300000061
静态弹性系数K1相对合成不确定度来计算为：
Figure FDA0004247711300000062
由相对合成不确定度ucrel(K1)转换成合成标准不确定度uc(K1)的方法是，通过正式样件测量计算得出K1的具体值y(K1)、分子为载荷力之差98N以及分母x(490N中值-392N中值)实际值，通过以下公式获得：
Figure FDA0004247711300000063
Figure FDA0004247711300000064
的合成标准不确定度评定方法静态弹性系数K1，其方法为：先计算出tanθ1的相对合成标准不确定度，在根据正式测量的值得出其合成标准不确定度，在计算相对合成标准不确定度时，分子441N的合成标准不确定度为uc(441N)＝u力B，分母x加压441N合成标准不确定度为/>
Figure FDA0004247711300000065
其中uA(x加压441N)＝s(x加压441N)为加压至441N时变形量单次测量的实验标准差，其相对合成标准不确定度表达式为：
Figure FDA0004247711300000066
之后计算出正式样件测量的tanθ1具体值y(tanθ1)、加压至441N时的实际值x加压441N实际值，转换为合成标准不确定度：
Figure FDA0004247711300000067
Figure FDA0004247711300000068
合成标准不确定度计算过程为：
依据计算静态弹性系数K1分子的合成不确定度的方法计算出tanθ2分子的合成标准不确定度
Figure FDA0004247711300000071
分母的合成标准不确定度则根据第四步中的函数模型y＝x1-x2计算得到：
Figure FDA0004247711300000072
其中uA(x加压980N)＝s(x加压980N)、uA(x加压441N)＝s(x加压441N)分别为加压至980N和441N时变形量单次测量的实验标准差，其相对合成标准不确定度为：
Figure FDA0004247711300000073
计算出正式样件测量的tanθ2具体值y(tanθ2)、加压980N与加压441N变形量差值的实际值x加压980N-x加压441N，转换为合成标准不确定度：
Figure FDA0004247711300000074
Figure FDA0004247711300000075
其合成标准不确定度计算过程为：
根据前面得到tanθ1和tanθ1的合成标准不确定度uc(tanθ1)和uc(tanθ2)，于是线性系数K的相对合成标准不确定度为：
Figure FDA0004247711300000076
计算出正式样件测量的线性系数K的具体值y(K)、tanθ1以及tanθ2，转换为合成标准不确定度：
Figure FDA0004247711300000077
Figure FDA0004247711300000078
其合成不确定度计算过程为：
由第三步和第四步中可得到函数表达式中分子分母的合成标准不确定度分别为：
Figure FDA0004247711300000081
Figure FDA0004247711300000082
其相对合成标准不确定度为：
Figure FDA0004247711300000083
计算出正式样件测量的滞后损失率Ra的具体值y(Ra)、滞后损失范围a以及最大变形量δ2，转换为合成标准不确定度：
Figure FDA0004247711300000084
第七步、计算出各个参量的扩展不确定度，扩展不确定度是不确定度报告的最终形式，及用合成标准不确定度乘上一个包含因子，表示不确定度的置信概率，取k＝2,代表置信概率达到95％，其扩展不确定度形式为：
U＝2uc，P＝95％；
步骤九、测试正式的被测样件，根据步骤八中的各个参量的合成标准不确定度将正式测量样件中的各参数以测量不确定度完整表示，出具不确定度报告，不确定度报告最终形式为：
Y＝X，U95＝2uc，k＝2或Y＝X±U，k＝2，P＝95％
其中Y表示各个参数，X表示正式样件的各个参量的计算值，k＝2是包含因子，代表置信概率接近95％。
2.根据权利要求1所述的一种测量不确定度改进汽车座椅静态载荷的检测方法，其特征在于：所述的步骤五中初压缩的方式为：对坐垫施加0N→980N→0N载荷一次；对靠背施加0N→490N→0N载荷一次。
3.根据权利要求1所述的一种测量不确定度改进汽车座椅静态载荷的检测方法，其特征在于：所述的步骤六中设定的参数如下：
坐垫的相关参数如下：
静态弹性系数K1：连接441N±49N的加压器和减压器间中点的线段的斜率，单位为N/mm；
滞后损失范围a：在441N时加压器和减压器的可调压力范围，单位为mm；
变形1δ1：在加压和减压441N时的平均变形量，单位为mm；
变形2δ2：在加压980N时的变形量，单位为mm；
变形的增量：δ2-δ1mm；
变形3δ3：在加压和减压98N时的平均变形量，单位为mm；
倾斜角θ1：加压过程，加压441N和原点连线与X轴的夹角；
倾斜角θ2：加压过程，加压980N和加压441N连线与X轴的夹角；
线性系数K：tanθ2/tanθ1；
滞后损失率Ra：a/δ2×100；
靠背的相关参数如下：
静态弹性系数K1：连接147N±49N的加压器和减压器间中点的线段的斜率，单位为N/mm；
滞后损失范围a：在147N时加压器和减压器的可调压力范围，单位为mm；
变形1δ1：在加压和减压147N时的平均变形量，单位为mm；
变形2δ2：在加压490N时的变形量，单位为mm；
变形的增量：δ2-δ1mm；
变形3δ3mm：在加压和减压49N时的平均变形量，单位为mm；
倾斜角θ1：加压过程，加压147N和原点连线与X轴的夹角；
倾斜角θ2：加压过程，加压490N和加压147N连线与X轴的夹角；
线性系数K：tanθ2/tanθ1；
滞后损失率Ra：a/δ2×100。
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