紡織品液壓法測定脹破強力的不確定度分析

趙金晶，訾 君，陳惠敏

（江蘇省紡織產品質量監督檢驗研究院，江蘇南京 210007）

紡織品在穿著和使用過程中，肘部、膝部等部位不斷受到集中性負荷的頂、壓作用而擴張直至破壞，這種破壞現象僅靠測試紡織品的拉伸斷裂強力并不能反映實際穿著的情況，而紡織品的脹破強力就能很好體現這一點。所以脹破強力是考核紡織品質量的一個重要物理指標。

目前，各個實驗室為了提高測試結果的可信度和用戶心目中的美譽度，而積極依據ISO / IEC 17025《檢測和校準實驗室能力認可準則》[1]參與實驗室認可活動。相對以前的ISO / IEC導則25，新標準更加強調應提供對于測試結果的不確定度的評估。同時，中國實驗室國家認可委員會有關測量不確定度的政策中規定：“測試實驗室應建立并應用測量不確定度的評估程序”，測量不確定度的應用是測試計量領域的一大進步。它與傳統的誤差分析理論相比較，更加具有操作性。

因此，本研究運用不確定度理論對實驗室的液壓脹破儀測試系統及實驗結果進行不確定度的評估具有一定的實用意義。

1　實驗

1.1　實驗標準

參照GB/T 7742.1-2005《紡織品 織物脹破性能第1部分：脹破強力和脹破擴張度的測定 液壓法》[2]。

1.2　實驗方法

將試樣夾持在可延伸的膜片上，在膜片下面施加液體壓力，使膜片和試樣膨脹。以恒定速度增加液體體積，直到試樣破裂，測得脹破強力。

1.3　實驗環境

樣品調濕和實驗在溫度為(20±2)℃、相對濕度為(65±2)% 的恒溫恒濕實驗室中進行。

1.4　實驗儀器

本實驗使用溫州方圓儀器有限公司生產的YG032F型全自動織物脹破強度儀。

1.5　實驗樣品

按照GB/T 7742.1-2005 附錄A的方法裁取面積為50 cm2的試樣，10塊作為一組實驗。

2　不確定度來源分析和評定

本實驗測試方法根據GB/T 7742.1-2005，實驗步驟如圖1所示。

圖1　織物脹破強力實驗流程圖

分析脹破強力不確定度的來源的因素，具體關系如圖2所示。

圖2　織物脹破強力實驗不確定來源圖

2.1　隨機效應導致的不確定度

從圖2可以看出，測量不確定度將部分來自于樣品均勻性、實驗進行過程中環境因素（溫度、濕度等）的隨機性和實驗人員操作、判定的隨機性。

按照GB/T 7742.1所述實驗步驟，由5位不同的實驗員使用同一臺儀器，在相同條件下測量同一樣品分別得到10組數據，樣品是克重為428 g/m2的羊毛緯平針織物。實驗結果見表1。

表1　織物脹破強力測量結果及偏差計算表

單次測量的不確定度（實驗標準偏差）由貝塞爾公式計算：

（1）式中，Xi為第i次脹破強力的測定值，為n次測量脹破強力的平均值，n為測量總次數，S(X)為單次測量的不確定度。

采用肖維勒準則剔除異常值,對于測量次數為10次時,異常界限系數k=1.96,則：

據此，檢查表1中的10組測量數據均為有效測量值。

此標準偏差相對于367kPa的液壓脹破強力而言，測量的隨機效應產生的相對不確定度為：

2.2液壓脹破儀測量引入的不確定度

根據計量證書檢定的結果，在符合要求的實驗環境下，實驗所用儀器擴展不確定度U=0.01MPa，k=2，則其標準不確定度為：

對于本實驗樣品壓強而言，測量的相對不確定度如下：

2.3　數值修約引入的不確定度

按照GB/T 7742.1-2005的規定：結果修約至三位有效數字 。本實驗即1kPa。由數字修約導致的不確定度屬于均勻分布。根據JJF1059-1999[3]規定，計算平均值修約導致的不確定度為：

相對于367kPa的脹破強力，修約導致的相對不確定度為：

2.4　合成不確定度

有上述分析可知，相對合成不確定度的計算為：

合成標準不確定度為：

2.5　擴展不確定度

取包含因子k = 2 ( 近似95%置信概率) ，則擴展不確定度為：

2.6　不確定度報告與表示

綜上所述,實驗液壓法測定脹破強力的結果可表示為：(367±11)kPa ，k＝ 2。

3　結論

分析顯示，在本文所采用的實驗方法和測量條件下，各不確定度分量對紡織品脹破強力的影響不同。總體來說，液壓脹破儀的精準程度對不確定度總量影響最大。液壓脹破儀作為本項實驗所用到的最主要的儀器，是很核心的一個不確定度分量，其精密程度很大程度上直接制約了紡織品液壓法測定脹破強力分析測量的準確性。其次，隨機效應導致的不確定度對不確定度總量也有重要的影響。這除了與樣品均勻性、測試環境等客觀因素有關之外，也與實驗人員的操作、判定有直接聯系。

所以，在檢測過程中要嚴格按照操作程序，使用精度高、穩定性好的儀器設備，對儀器設備定期校檢，減少人為操作、判定的不當，同時注意數值修約，可有效減少針織物液壓法測定脹破強力分析測量中的不確定度。

[1]ISO/IEC 17025 ： 2005 《檢測和校準實驗室能力認可準則》[S].

[2]GB/T 7742.1-2005《紡織品 織物脹破性能 第1部分：脹破強力和脹破擴張度的測定 液壓法》[S].

[3]JJF 1059-1999 測量不確定度的評定與表示[S].