礦粉親水系數測量不確定度評定

□文 /張衛忠

測量不確定度是指表征被測量值分散性的非負參數。分析不確定度來源，進行不確定度評定，有利于提高檢測數據的準確性和可信度。目前，化工和機械加工領域開展的測量不確定度分析較多，公路施工質量檢測領域中測量不確定度評定開展的較少。礦粉親水系數是礦粉質量檢測的重要指標[1]。因此，開展該項指標的不確定度分析，明確其不確定度來源，評定其測量不確定度，對提高礦粉親水系數指標的檢測質量具有重要意義。

1 測量原理

1）依據JTGE 42—2005《公路工程集料試驗規程》進行測量。

2）礦粉的親水系數即礦粉試樣在水（極性介質）中膨脹的體積與同一試樣在煤油（非極性介質）中膨脹的體積之比。

2 數學模型

式中：η為親水系數；VB為水中沉淀物體積，mL；VH為煤油中沉淀物體積，mL。

3 測量不確定度來源分析

1）水中沉淀物體積測量引入的不確定度分量urel（VB），采用標準不確定度B類評定。

2）煤油中沉淀物體積測量引入的不確定度分量urel（VH），采用標準不確定度B類評定。

4 測量不確定度分量的確定

依據JJF1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》[2]，可分別對上述分量以及η的測量不確定度進行評定。

4.1 水中沉淀物體積測量引入的不確定度分量urel（VB）

水中沉淀物體積測量的不確定度由兩部分組成，天平導致的不確定度和量筒導致的不確定度。

1）天平引入的測量不確定度u1rel（m1）。稱量礦粉質量所用天平為百分之一天平，其分辨率為0.01 g，以矩形分布估計，則

已知礦粉質量為5g，以相對不確定度表示，則寫為

2）由量筒引入的測量不確定度u2rel（V1）。所用量筒的分辨率為0.1mL，其區間的半寬為0.05 mL，以矩形分布估計，則

假設水中沉淀物體積為4.2 mL，則相對不確定度為u2rel（V1）=2.89×10-2/4.2=6.88×10-3

4.2 煤油中沉淀物體積測量引入的不確定度分量urel（VH）

煤油中沉淀物體積測量的不確定度由兩部分組成，天平導致的不確定度和量筒導致的不確定度。

1）天平引入的測量不確定度u1rel（m2）。稱量礦粉質量所用天平為另外一臺天平，其分辨率為0.01 g，以矩形分布估計，則

已知礦粉質量為5 g，以相對不確定度表示，則寫為u1rel（m2）=2.89×10-3/5=5.78×10-4

2）由量筒引入的測量不確定度u2rel（V2）。所用量筒為另一量筒，其分辨率為0.1mL，區間的半寬為0.05 mL，以矩形分布估計，則

假設煤油中沉淀物體積為5.0 mL，則相對不確定度為u2rel（V2）=2.89×10-2/5.0=5.78×10-3

5 礦粉親水系數的合成標準不確定度評定

由于被測量的測量模型中VB與VH兩個分量是相乘的關系，則η的相對合成標準不確定度為

則η的合成標準不確定度為

6 礦粉親水系數的擴展不確定度評定

由于各分量VB與VH為獨立的矩形分布，則兩者的商η仍服從矩形分布，取置信概率P=95%，則包含因子kp=1.65。

η的擴展不確定度為

7 礦粉親水系數不確定度報告

親水系數η=0.84，擴展不確定度Up=0.013，包含因子kp=1.65。

8 結論

1）采用標準方法測量礦粉的親水系數η為0.84，擴展不確定度Up=0.013，包含因子kp=1.65。

2）不確定度分析結果表明，沉淀物體積測量不準確是測量不確定度的主要來源。

[1]JTGE42—2005，公路工程集料試驗規程[S].

[2]JJF 1059.1—2012，測量不確定度評定與表示[S].

[3]國家質量技術監督局計量司.測量不確定度評定與表示指南[M].北京：中國計量出版社，2003.