皮革撕裂力測(cè)定的不確定度評(píng)定

李娜，劉艷博，曹靖

（河北省毛皮產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，河北肅寧062350）

撕裂力的測(cè)定是皮革檢測(cè)的重要物理指標(biāo)。本文依據(jù)JJF 1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》對(duì)皮革撕裂力測(cè)定的不確定度進(jìn)行了評(píng)定，找出了引起測(cè)定結(jié)果不確定度的主要來(lái)源，分析了對(duì)總體不確定度貢獻(xiàn)較大的因素。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料及儀器

材料：符合QB/T 2706-2005規(guī)定的服裝用皮革一整張，按照QB/T 2706-2005要求用模刀從粒面切取六個(gè)試樣，其中三個(gè)試樣的長(zhǎng)邊平行于背脊線，三個(gè)試樣的長(zhǎng)邊垂直于背脊線。

儀器：WDW-2型微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，模刀。

1.2 環(huán)境條件

按照QB/T 2707-2005的要求，試樣在溫度（20±2）℃、相對(duì)濕度（65±5）%的環(huán)境中調(diào)節(jié)48h，并在此條件下進(jìn)行測(cè)定。

1.3 試驗(yàn)方法

按照QB/T2711-2005《皮革物理和機(jī)械試驗(yàn)撕裂力的測(cè)定：雙邊撕裂》進(jìn)行試驗(yàn)，調(diào)整拉力試驗(yàn)機(jī)，使兩個(gè)測(cè)試鉤的彎鉤部分輕輕接觸。將試樣的孔洞套入兩個(gè)測(cè)試鉤的彎鉤部分，測(cè)試鉤的寬邊平行于試樣孔洞的直邊，使試樣不能脫落。設(shè)置拉伸速度為（100±20）mm/min，開動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)，直至試樣撕裂為止，記錄最大的力值為撕裂力。重復(fù)此操作，測(cè)試其它五個(gè)樣品。

2 不確定度的主要來(lái)源和分析

2.1 建立數(shù)學(xué)模型

按QB/T2711-2005《皮革物理和機(jī)械試驗(yàn)撕裂力的測(cè)定：雙邊撕裂》進(jìn)行測(cè)定，建立數(shù)學(xué)模型如下：

式中：X——被測(cè)定撕裂力之值，N；

ΔX——響應(yīng)量的偏差，N。

2.2 不確定度來(lái)源分析

由分析測(cè)定方法可知，皮革撕裂力測(cè)定結(jié)果的不確定度主要來(lái)源于以下幾個(gè)方面：

（1）重復(fù)性測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1；

（2）試樣工作部分測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2，包括模刀精度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(2,1)和測(cè)試鉤尺寸精度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(2,2)；

（3）拉伸力測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3，包括測(cè)力計(jì)示值誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(3,1)和校準(zhǔn)測(cè)力計(jì)用的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力計(jì)的精度帶來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(3,2)；

（4）數(shù)值修約引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u4。

3 試驗(yàn)結(jié)果及不確定度分析

3.1 試驗(yàn)結(jié)果

按照QB/T 2711-2005中的測(cè)定方法對(duì)服裝用皮革樣品的撕裂力進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如表1所示。

3.2 不確定度的A類評(píng)估

3.2.1 重復(fù)性測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1

由表1數(shù)據(jù)計(jì)算可得，皮革撕裂力的算術(shù)平均值E=13.99N。

按照貝塞爾公式，單個(gè)測(cè)得值xk的實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)偏差s(xk)為：

表1 皮革撕裂力測(cè)定結(jié)果

式中：xi——第i次測(cè)量的測(cè)得值；

E——n次測(cè)量所得一組測(cè)得值的算術(shù)平均值；

n——測(cè)量次數(shù)。

因此，單次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度s(xk)為0.24 N。

由于以六塊試樣的平均值作為測(cè)定結(jié)果，則重復(fù)測(cè)量所引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(E)為：

因此，重復(fù)性測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1=0.10 N。

3.3 不確定度的B類評(píng)估

3.3.1 試樣工作部分測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2

（1）模刀精度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(2,1)

根據(jù)QB/T 2711-2005，模刀工作部分的偏差為±1 mm，按均勻分布其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

試樣工作部分的尺寸為30 mm，則相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

（2）測(cè)試鉤尺寸精度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(2,2)

根據(jù)QB/T 2711-2005，測(cè)試鉤工作部分的偏差為±0.1 mm，按均勻分布，k=其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

測(cè)試鉤工作部分的尺寸為10 mm，則相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

由于模刀精度和測(cè)試鉤尺寸精度彼此獨(dú)立不相關(guān)，r=0，靈敏系數(shù)c=1，則由試樣工作部分測(cè)量引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel2：

3.3.2 拉伸力測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3

（1）測(cè)力計(jì)示值誤差引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(3,1)

（2）校準(zhǔn)測(cè)力計(jì)用的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力計(jì)的精度帶來(lái)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(3,2)

所用1級(jí)拉力試驗(yàn)機(jī)是用0.3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力計(jì)進(jìn)行檢定的，該標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力計(jì)的準(zhǔn)確度等級(jí)為0.3級(jí)，示值誤差為±0.3%，按均勻分布處理則標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力計(jì)引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

輸入量彼此獨(dú)立不相關(guān)，r=0，靈敏系數(shù)c=1，則由拉伸力測(cè)量引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.3.3 數(shù)值修約引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel4

因?yàn)樗毫蚜Φ淖罱K結(jié)果保留整數(shù)，數(shù)值修約間隔為1 N，按均勻分布處理，取置信因子則數(shù)值修約引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

撕裂力總的平均值E=13.99N，則數(shù)值修約引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.3.4 B類不確定度的總體評(píng)估

由于試樣工作部分測(cè)量分量、撕裂力測(cè)量分量和數(shù)值修約分量彼此獨(dú)立不相關(guān)，則B類總的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel為：B類總的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB類為：uB類=13.99×2.90%=0.41 N

3.4 皮革撕裂力測(cè)定的合成不確定度

輸入量彼此獨(dú)立不相關(guān)，r=0，靈敏系數(shù)為c=1，所以，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc為：

3.5 皮革撕裂力測(cè)定的擴(kuò)展不確定度

取置信概率p=95%，包含因子k=2，估計(jì)為正態(tài)分布，則撕裂力測(cè)定的擴(kuò)展不確定度為：

3.6 所選皮革樣品撕裂力測(cè)定的結(jié)果表示

所選皮革樣品撕裂力測(cè)定的結(jié)果表示為：X=（13.99±0.84）N

4 結(jié)論

通過分析皮革樣品撕裂力的不確定度可知，重復(fù)性測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度較大，這是因皮革本身的特征和經(jīng)加工的皮革不同位置薄厚、纖維結(jié)構(gòu)、韌性不太均勻引起的。在儀器精度和穩(wěn)定性符合測(cè)定要求的前提下，試樣工作部分測(cè)量和拉伸力測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度較小。由于測(cè)定結(jié)果最終保留整數(shù)，數(shù)值修約引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度也對(duì)總體不確定度貢獻(xiàn)較大。

通過對(duì)皮革撕裂力測(cè)定的不確定度分析可知，在日常檢測(cè)中，應(yīng)多次重復(fù)測(cè)定，對(duì)重復(fù)性測(cè)量引入的不確定度進(jìn)行監(jiān)控，以達(dá)到降低結(jié)果不確定度的目的。