塑料密度測量審核中測量不確定度的評定

張 霞 付建農 鄭素萍 王從科

(中國兵器工業集團第五三研究所，濟南 250031)

1 實驗部分

1.1 主要儀器與材料

單盤電光分析天平：TG328A型，上海天平儀器廠；

石油密度計：SY-10型，上海醫用儀表廠；

聚乙烯試樣：尺寸為20 mm×20 mm×4 mm，質量均為1 g以上。

1.2 測量過程

測量方法采用GB/T 1033.1-2008 《塑料 非泡沫塑料密度的測定》中的浸漬法，選煤油為浸漬液。

(1)煤油密度測定。將裝有煤油的500 mL量筒置于(23±0.5)℃環境中，用石油密度計測出其密度值，準確至0.001 g/cm3。

(2)試樣稱量。按GB/T 1033.1-2008A法稱取試樣。

(3)密度計算。按式(1)計算各試樣的密度:

(1)

式中：ρs——23℃或27℃時試樣的密度，g/cm3；

ms,A——試樣在空氣中的質量，g；

ρIL——23℃或27℃浸漬液的密度，g/cm3；

ms,IL——試樣在浸漬液中的表觀質量，g。

2 塑料密度測量過程的不確定度來源

浸漬法密度測量的不確定度來源于以下幾個方面:

(1)測量重復性引入的不確定度；

(2)浸漬液密度測量引入的不確定度；

(3)溫度測量引入的不確定度；

(4)天平稱量引入的不確定度。

3 不確定度評定

依據JJF 1059-1999[3]對不確定度分量進行了評定。

3.1 測量重復性引入的不確定度u1

測量重復性引入的不確定度為A類不確定度，由重復性試驗數據的統計分析得到。 聚乙烯密度重復性測量結果為：0.921 1、0.920 5、0.920 6、0.920 4、0.918 8、0.918 5 g/cm3，由式(3)計算不確定度u1:

(2)

代入數據計算得:u1=0.000 50 g/cm3。

3.2 煤油浸漬液密度測量引入的標準不確定度u2

根據校準證書，密度計的檢定擴展不確定度U=0.000 2 g/cm3，k=2，由此而產生的標準不確定度為0.000 2/2=0.000 1 (g/cm3)。

故煤油浸漬液密度測量的合成標準不確定度為：

根據密度計算公式計算u2：

(3)

u2=1.145 0×0.000 12=0.000 14 (g/cm3)

3.3 溫度測量偏差引入的標準不確定度u3

GB/ T 1033.1-2008中規定塑料密度測量的環境溫度及煤油浸漬液的溫度均為23℃，然而實際操作中，由于種種原因，環境溫度和煤油浸漬液的溫度總是或多或少地偏離所要求的溫度，尤其是煤油浸漬液的溫度對密度測量結果影響較大。依據式(1)，將ρ對溫度t求偏導,按式(4)計算u3：

(4)

u3=0.975 6×7.37×10-4×2.0=0.001 44 (g/cm3)

3.4 天平稱量引入的標準不確定度u4

根據天平的校準證書，天平的標準不確定度為0.6 mg，天平的不確定度主要反映在ms,A上， (ms,A-mIL)可以認為偏差可抵消。根據公式(1)對ms,A求偏導得u4:

(5)

在本試驗中，ms,A-mIL的最小值為1 173 mg,ρIL=0.796 5 g/cm3，代入(5)計算得,u4=0.000 41 g/cm3。

4 合成標準不確定度和擴展不確定度

因u1～u4不確定度分量相互獨立，則密度測量的合成標準不確定度為：

取包含因子k=2,得塑料密度測量的擴展不確定度為U=0.000 158×2=0.003 2 (g/cm3)。

[1] GB/T 1033.1-2008 塑料 非泡沫塑料密度的測定 [S].

[2] 李宗揚.計量技術基礎[J].北京:原子能出版社,2002.

[3] JJF 1059-1999 測量不確定度評定與表示[S].

[4] JJG 98-2006 機械天平[S].