机动车雷达测速仪微波发射频率及模拟测速量值比对测量结果的不确定度评定

机动车雷达测速仪微波发射频率及模拟测速量值比对测量结果的不确定度评定

谈斌

（广西壮族自治区计量检测研究院，广西 南宁 530299）

摘 要：机动车雷达测速仪是基于多普勒效应原理对机动车行驶速度进行实时自动测量的装置。本文主要针对 2020 年开展的机动车雷达测速仪微波发射频率及模拟测速全国量值比对，对广西壮族自治区计量检测研究院比对的测量数据进行不确定度评定。

关键词：机动车雷达测速仪；不确定度；比对

机动车雷达测速仪是基于多普勒效应原理对机动车行驶速度进行实时自动测量的装置，主要用于交警部门对机动车行驶速度的检测，是交管部门必备的执法用计量器具，对机动车超速这种高危违法行为的监控和取证起着关键作用。

为全面掌握全国各省、市、县级计量技术机构的雷达测速仪标准装置自 2015 年 JJG527《固定式机动车雷达测速仪》、JJG 528《移动式机动车雷达测速仪》修订后的实际水平和技术能力，考察各级技术机构对 JJG 527-2015、JJG 528-2015 执行情况和检定人员的技术能力水平，确保全国雷达测速仪量值传递的准确、可靠和统一，国家市场监督管理总局计量司根据《市场监管总局关于组织实施 2019 年国家计量比对项目的通知》（国市监计量[2019]151 号）文件要求，于 2020 年开展了由浙江省市场监督管理局组织实施，浙江省计量科学研究院为主导实验室的全国计量技术机构机动车雷达测速仪模拟测速量值比对。

1微波发射频率量值比对不确定度评定

1.1 测量依据

机动车雷达测速仪微波发射频率依据 JJG527- 2015《固定式机动车雷达测速仪》。

1.2 环境条件

温度：（20±5）℃；相对湿度：＜85%。

1.3 测量标准

微波频率计数器，型号：53152A，测量范围：10Hz~40GHz，频率准确度：2×10-6。

1.4 被测对象

机动车雷达测速仪微波发射频率的被测对象为固定式机动车雷达测速仪（型号：CSR-IN、测量范围：（24150±45）MHz、生产厂家：北京川速微波科技有限公司）。

1.5测量方法

将微波频率计数器与型号为CSR-IN的固定式机动车雷达测速仪开机预热，微波频率计数器的接收天线与被测测速仪微波发射天线处于同一轴线，读取微波频率计数器上测量值作为测量结果，按此方法测量3次。

2 数学模型

2.1数学模型

        （1）

式中：

 固定式机动车雷达测速仪微波发射频率误差，MHz；

 固定式机动车雷达测速仪微波发射频率的标称值，MHz；

 微波频率计数器测得值，MHz。

2.2方差和灵敏系数

依据方程：                                      （2）

由（1）式得：      （3）

式中：

 被测固定式机动车雷达测速仪微波发射频率标称值的不确定度分量；

 微波频率计数器测测得值的不确定度分量。

灵敏系数；

故 （4）

3 测量不确定度来源与评定

3.1固定式机动车雷达测速仪微波发射频率的测量重复性引入的标准不确定度分量

对微波发射频率标称值为24150 MHz的固定式机动车雷达测速仪测量3次（保留5有效数字），得24130 MHz，24130 MHz，24130 MHz，用极差法计算标准偏差：

MHz

则： MHz

3.2固定式机动车雷达测速仪微波发射频率标称值分辨力引入的标准不确定度分量

被测固定式机动车雷达测速仪微波发射频率标称值分辨力为1MHz，其量化误差以矩形分布落在半宽为0.5 MHz的区间内，引入的不确定度分量为：

MHz

由于分辨力引入的标准不确定度分量大于测量重复性对不确定度的贡献，故计算合成标准不确定度时，可以不考虑测量重复性的影响，则：

MHz

3.3微波频率计数器频率准确度引入的标准不确定度分量为

由上级溯源证书可得微波频率计数器频率准确度为2×10-6，对测量点24150 MHz，可得准确度为0.0483MHz，按矩形分布，则：

MHz

4 合成标准不确定度

4.1主要标准不确定度见表1所示。

表1  主要标准不确定度一览表

4.2合成不确定度计算

以上分量相互独立，计算合成不确定度：

MHz

4.3扩展不确定度计算

取k＝2，则：

MHz

5 测量不确定度的结果报告

机动车雷达测速仪在比对微波发射频率测量点为24150 MHz时，示值误差测量结果的扩展不确定度为 =0.6MHz，其中扩展不确定度 =0.6MHz 是由合成标准不确定度 =0.3MHz 乘以包含因子 k=2 数据修约得到。微波发射频率测量结果和测量不确定度见表2所示。

表2  微波发射频率测量结果和测量不确定度一览表

6 模拟测速误差量值比对不确定度评定

6.1 测量依据

机动车雷达测速仪模拟测速依据 JJG528- 2015《移动式机动车雷达测速仪》。

6.2 环境条件

温度：（20±5）℃；相对湿度：＜85%。

6.3 测量标准

雷达测速仪检定装置，型号：SAPSAN- 2，测量范围：（20- 200）km/h，MPE：±0.3km/h。

6.4 被测对象

机动车雷达测速仪模拟测速的被测对象为移动式机动车雷达测速仪（型号：iDS- TDI900- A、测量范围：（10- 250）km/h、生产厂家：杭州海康威视科技有限公司）。

6.5测量方法

将机动车雷达测速仪检定装置与型号为iDS-TDI900-A的移动式机动车雷达测速仪开机，检定装置接收端与被检测速仪信号发射端处于同一轴线上，根据测量点设置检定装置（电磁波的传播速度取3×105km/s），然后在被检测速仪开机界面上进行操作，输入用户名和密码后，依次点击进入“设置-应用模式-计量模式”界面，再点击“模拟测速”，读取测量值作为测量结果，按此方法测量3次。

7 数学模型

7.1数学模型

（5）

式中：

 移动式机动车雷达测速仪模拟测速误差，km/h；

 移动式机动车雷达测速仪模拟速度测量值，km/h；

 机动车雷达测速仪检定装置模拟速度标准值，km/h。

7.2方差和灵敏系数

依据方程：                                      （2）

由（5）式得：         （6）

式中：

 被测移动式机动车雷达测速仪模拟速度测量值的不确定度分量；

机动车雷达测速仪检定装置模拟速度标准值的不确定度分量。

灵敏系数；

故   （7）

8 测量不确定度来源与评定

8.1移动式机动车雷达测速仪模拟速度测量重复性引入的标准不确定度分量

以测量点100km/h为例，测量3次（保留小数点后一位），得97.9km/h，97.9km/h，97.9km/h，用极差法计算标准偏差：

km/h

则： km/h

8.2移动式机动车雷达测速仪速度分辨力引入的标准不确定度分量为

经测量，移动式机动车雷达测速仪速度分辨力为0.5km/h，其量化误差以矩形分布落在半宽为0.25 km/h的区间内，引入的不确定度分量为：

km/h

由于分辨力引入的标准不确定度分量大于测量重复性对不确定度的贡献，故计算合成标准不确定度时，可以不考虑测量重复性的影响。则：

km/h

8.3机动车雷达测速仪检定装置引入的标准不确定度分量为

机动车雷达测速仪检定装置速度最大允许误差为±0.1 km/h，且误差为矩形分布，故

km/h

9 合成标准不确定度

9.1主要标准不确定度见表3所示。

表3  主要标准不确定度一览表

9.2合成不确定度计算

以上分量相互独立，计算合成不确定度：

km/h

9.3扩展不确定度计算

取k＝2，则：

km/h

10 测量不确定度的结果报告

机动车雷达测速仪在比对速度测量点为 100km/h 时，示值误差测量结果的扩展不确定度为 =0.4km/h(k=2)，其中扩展不确定度 =0.4km/h 是由合成标准不确定度 =0.2km/h 乘以包含因子 k=2 数据修约得到，比对测量点速度标准值为 20km/h、61km/h、131km/h、180km/h 时的不确定度评定也可依照上述方法同理得出。各速度比对点测量结果和测量不确定度分别见表4 所示。

表4  模拟测速各速度比对点测量结果和测量不确定度一览表

11 结论

根据《机动车雷达测试仪微波发射频率及模拟测速量值比对工作总结报告》，我院机动车雷达测试仪微波发射频率全国量值比对的 值在微波发射频率测量点24150MHz时为0.00，机动车雷达测试仪模拟测速全国量值比对的值在速度测量点 20km/h、61km/h、100km/h、131km/h和 180km/h 时分别为 0.01、- 0.02、- 0.29、0.01、- 0.10，｜

｜值均小于 1，比对结果满意。

参考文献

[1] 全国振动冲击转速计量技术委员会. JJG527-2015 固定式机动车雷达测速仪[S].北京：中国质检出版社，2015.

[2] 全国振动冲击转速计量技术委员会. JJG528-2015 移动式机动车雷达测速仪[S].北京：中国质检出版社，2015.

[3] 全国法制计量管理计量技术委员会.JJF1059.1-2012 测量不确定度评定与表示[S].北京：中国质检出版社，2013.