皮革斷裂伸長率測量不確定度的評定

楊澤文

（深圳市計量質(zhì)量檢測研究院，廣東深圳518131）

皮革斷裂伸長率測量不確定度的評定

楊澤文

（深圳市計量質(zhì)量檢測研究院，廣東深圳518131）

依據(jù)QB/T 2710-2005標準測試皮革斷裂伸長率，對測量過程的不確定度來源進行了分析，找出了影響斷裂伸長率測量結(jié)果的主要因素，并對不確定度各個分量進行了評定、合成，最后給出了合成不確定度和擴展不確定度。

皮革；斷裂伸長率；不確定度

1引言

斷裂伸長率是皮革的重要力學性能指標，其測試原理是在一定的速率下試樣被拉斷為止時的伸展程度。為了全面了解在實驗中得到的檢測數(shù)據(jù)的準確性，我們需要對影響斷裂伸長率檢測結(jié)果的影響因素進行分析，找出其主要影響因素，本文依據(jù)J J F 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》對皮革斷裂伸長率測量的不確定度進行了評定，找到引起測量結(jié)果不確定度的主要來源并加以分析，為提高檢測結(jié)果的可靠性提供依據(jù)。

2概述

2.1測試方法

按照行業(yè)標準QB/T 2710-2005《皮革物理和機械試驗抗張強度和伸長率的測定》進行檢測。

2.2環(huán)境條件

試樣在溫度（20±2）℃、濕度（65±5）RH%的狀態(tài)下調(diào)節(jié)48小時，并在此條件下進行測試。

2.3測試設備

電子萬能材料試驗機，I級精度；數(shù)顯游標卡尺。

2.4測試對象

皮革斷裂伸長率。

2.5試驗步驟

按QB/T 2707-2005要求用標準規(guī)格的模刀從粒面切取6個試樣，3個試樣的長邊平行于背脊線方向，3個試樣的長邊垂直于背脊線方向。按 QB/T 2707-2005進行空氣調(diào)節(jié)后，調(diào)整拉力試驗機，使拉力試驗機上下夾具之間的距離為50 mm（準確至0.5 mm），將試樣置于拉力試驗機的上下兩夾具中，使夾具的邊沿與試樣的夾持線AB、CD線平齊，并確保試樣粒面在同一平面上，并且要松緊適宜，以防止試樣在拉伸過程中滑脫和斷裂在夾具內(nèi)，輸入試樣夾緊后夾具間的初始距離，然后在標準試驗條件下以（100±20）mm/min的拉伸速度拉伸試樣，直至試樣被拉斷，拉力試驗機的橫梁位移測量系統(tǒng)測出試樣斷裂后夾具間的距離，并按公式計算出斷裂伸長率，計算平均值，對檢測結(jié)果進行數(shù)值修約。

3建立數(shù)學模型

式 中 ：Eb——斷 裂 伸 長率，%；

L2——夾具在試樣斷裂時的距離，mm；

L0——夾具初始時的距離，mm；

4不確定度的主要來源和分析

從斷裂伸長率的數(shù)學模型公式分析可知，皮革斷裂伸長率測量結(jié)果的不確定度的主要來源有：

斷裂伸長率重復性測量帶來的標準不確定度；

試樣夾緊后夾具間初始距離帶來的不確定度：包括夾具間初始距離重復測量帶來的不確定度、數(shù)顯游標卡尺精度帶來的不確定度；

拉力機橫梁位移測量系統(tǒng)測量試樣拉斷后夾具間距離帶來的不確定度：包括橫梁位移測量系統(tǒng)精度帶來的不確定度、校準橫梁位移測量系統(tǒng)用的標準大量程位移測量裝置的精度帶來的不確定度；

拉力試驗機數(shù)顯系統(tǒng)的數(shù)值修約帶來的不確定度。

5不確定度的評定

5.1斷裂伸長率重復性測量引起的不確定度

斷裂伸長率是被測某一批相同試片的特性，在這些試片上裁取的試樣之間的差異帶來的不確定度可用這些試樣重復測量來評價。本試驗以垂直于背脊線方向在同一張皮革上裁取10個試樣進行斷裂伸長率測試。測試結(jié)果見表1。

表1　皮革斷裂伸長率測試結(jié)果

采用A類方法評定，由貝塞爾公式得出其實驗標準偏差：

式中：Ei——某次測量結(jié)果；

E——n次測量所得一組測得值的算術(shù)平均值；

n——測量次數(shù)，n=10。

實際測量的試驗結(jié)果是以3片試樣的平均值作為測量結(jié)果，則重復性測量所引起的標準不確定度為：

5.2試樣夾緊后夾具間初始距離測量帶來的不確定度

5.2.1初始距離重復測量不確定度

用數(shù)顯游標卡尺對同一試樣夾緊后初始距離重復測量10次，其測量值如表2。

采用A類方法評定，由貝塞爾公式得出其實驗標準偏差：

式中：L0i——某次測量結(jié)果；同組測試結(jié)果的算術(shù)平均值；

因此初始距離重復測量引起的不確定度為

5.2.2數(shù)顯游標卡尺精度帶來的不確定度

數(shù)顯游標卡尺的最大允許誤差為±0.01 mm，采用B類方法評定，認為示值呈矩形（均勻）分布，取置信因子，測量夾具初始時距離L0所用的數(shù)顯游標卡尺引起的標準不確定度為：

5.2.3初始距離測量帶來的總的不確定度

u1(L0)與u2(L0)分量彼此獨立不相關(guān)，所以：

5.3拉力機橫梁位移測量系統(tǒng)測量試樣拉斷后夾具間距離帶來的不確定度

5.3.1橫梁位移測量系統(tǒng)精度帶來的不確定度

查閱拉力機橫梁位移測量系統(tǒng)的計量校準證書，其示值誤差為0.2%，采用B類方法評定，認為示值呈矩形（均勻）分布，取置信因子，因此測量試樣拉斷后夾具間距離所用的拉力機橫梁位移測量系統(tǒng)引起的相對標準不確定度為：

5.3.2校準橫梁位移測量系統(tǒng)用的標準大量程位移測量裝置的精度帶來的不確定度

1級拉力試驗機橫梁位移測量系統(tǒng)用大量程位移測量裝置進行校準的，該大量程位移測量裝置示值誤差為0.03%，采用均勻概率分布處理，按B類方法評定，則標準大量程位移測量裝置引起的相對標準不確定度為：

數(shù)顯式拉力試驗機采取計算機采集數(shù)據(jù)，可以不考慮人員讀數(shù)重復性引入的不確定度，所以橫梁位移測量系統(tǒng)測量試樣斷后夾具間距離引起的總的相對標準不確定度為：

5.4檢測結(jié)果數(shù)值修約帶來的標準不確定度

采用B類方法評定，取矩形（均勻）分布，數(shù)值修約引入的不確定度分量為：

δx為修約間隔，斷裂伸長率測試結(jié)果取平均值，修約到0.1%，所以：uEb2=0.29δx= 0.29×0.1%=0.029%

5.5不確定度一覽表

綜上分析，將各不確定度分量的來源及數(shù)值匯總?cè)绫?、表4。

表2　皮革試樣初始距離測量結(jié)果

表3　相對標準不確定度一覽表

5.6合成標準不確定度

由于拉力試驗機橫梁位移測量系統(tǒng)精度和斷裂伸長率重復性測量、試樣夾緊后夾具間初始距離和數(shù)值修約所引入的各不確定度分量彼此獨立不相關(guān)，所以合成標準不確定度為：

5.7擴展不確定度

擴展不確定度為合成標準不確定度與包含因子的乘積，取置信概率p=95%，包含因子k=2，則斷裂伸長率測量的擴展不確定度為：U=k×uc(Eb)=2×0.25% =0.5%

5.8測量不確定度報告

按QB/T2710-2005標準進行測試，根據(jù)以上評定，皮革垂直于背脊線方向斷裂伸長率的報告如下：

表4　標準不確定度一覽表

6結(jié)論

通過對皮革斷裂伸長率測量不確定度的評定，找出影響斷裂伸長率檢測結(jié)果的主要因素是斷裂伸長率重復性試驗和拉力試驗機橫梁位移測量系統(tǒng)精度、夾具間初始距離測量和數(shù)值修約，因此，在實際檢測中的關(guān)鍵控制點是要提高檢測人員素質(zhì)，需充分考慮試樣夾緊后夾具間初始距離的測量以及施力的軸向性等對檢測結(jié)果的影響，在實驗中要特別注意上述各操作環(huán)節(jié)的嚴謹、規(guī)范，要核查各類測量讀數(shù)和計算、轉(zhuǎn)換結(jié)果；對于測量試樣夾緊后夾具間初始距離用的游標卡尺要定期進行計量校準，確保其在合格范圍內(nèi)使用；對于在測試中偏離中心值的離散值要嚴格按照規(guī)則予以剔除，從而最大限度地提高測量結(jié)果的可信度；

在日常檢測工作中，要嚴格按照有關(guān)標準進行，做好關(guān)鍵控制點，就可以降低測量結(jié)果的不確定度。

[1]QB/T2710-2005，皮革物理和機械試驗抗張強度和伸長率的測定[S].

[2]QB/T2707-2005，皮革物理和機械試驗試樣的準備與調(diào)節(jié)[S].

[3]QB/T2706-2005，皮革化學、物理、機械和色牢度試驗取樣部位[S].

[4]JJF 1059.1-2012，測量不確定度評定與表示[S].

Evaluation of Measurement Uncertainty in the Determination of Percentage Extension after Fracture of Leather

YANG Ze-wen
（Shenzhen Academy of Metrology&Quality Inspection，Shenzhen 518131，China）

The percentage extension after fracture of leather is determined according to QB/T 2710-2005. The source of uncertainty in the whole process of measurement is analysed，and the main factors that affect the results was found out.The single factor of uncertainty is estimated and combined.The combined uncertainty and expanded uncertainty are presented.

leather；percentage extension after fracture；uncertainty

TS 57

A

1671-1602（2016）15-0025-05

楊澤文（1981-），男，廣東揭陽人，大學本科，工學學士，工程師，主要從事皮革、毛皮、鞋類產(chǎn)品的質(zhì)量檢測工作。E-mail：yzwyzx10@163.com。