皮革柔軟度的測量不確定度評定

許亞萍，孫霞，李煉潔

（國家皮革質量監督檢驗中心，浙江海寧314400）

前言

GB/T 27025-2008《檢測和校準實驗室能力的通用要求》中規定：實驗室至少應努力找出不確定度的所有分量且作出合理評定，并確保結果的報告方式不會對不確定度造成錯覺[1]。其中，合理的評定依據對方法特性的理解和測量范圍，并利用諸如過去的經驗和確認的數據。對于第三方檢測實驗室，當不確定度與檢測結果的有效性或應用有關、影響對規范限度的符合性、測試方法中有規定或客戶有要求等情況時，檢測報告必須提供測量結果的不確定度。

皮革的柔軟性是指當皮革受力發生變形時,檢測到的皮革厚度、擠壓力、表面花紋的平滑性和皮革抗彎延長性能的綜合。因此皮革的柔軟度是衡量皮革品質特性的重要因素。

本文就皮革柔軟度的測量不確定度進行分析和評定，以更好地確保檢測結果的準確性和有效性。

1 試驗部分

1.1 試驗依據

依據國際標準ISO 17235:2015《皮革物理和機械試驗 柔軟度的測定》[2]進行試驗。

1.2 試驗樣品

家具用皮革、服裝用皮革、鞋面用皮革、鞋里用皮革、手套用皮革等各類皮革產品，本次試驗選取家具用皮革。

1.3 試驗儀器

BLC公司生產的型號為ST300的柔軟度儀。

1.4 試驗程序

根據標準中的規定，先按皮革的類型選擇合適的金屬環（本次試驗采用25mm環），放入儀器（柔軟度儀），用無孔板對儀器進行零位校正，再用標準皮革樣對25mm環進行校正。校正完成后，將待測試樣正面朝上平放入儀器，進行柔軟度測試，記錄測得值，保留2位有效數字。

2 皮革柔軟度數學模型

式中，R：被測樣品的柔軟度，mm

r：柔軟度儀顯示讀數，mm

△r：讀數誤差值,mm

3 不確定度分量的來源分析

①重復性測量引起的相對標準不確定度：主要包括試樣的測試部位即樣品均勻

性、人員操作習慣等。對同一被測量對象進行連續多次的測量，其結果必然存在一定的分散性，存在重復性標準偏差，故需要考慮由此帶來的不確定度。

②柔軟度儀測量引起的相對標準不確定度：主要包括儀器校準、儀器準確度、儀

器測量的重復性等。由于儀器測量的重復性已包含在重復性測量中，故此處不再重復分析。

③數值修約引起的相對標準不確定度。數值經修約后會產生誤差，所以需要考慮

由此帶來的不確定度。

④試驗環境引起的相對標準不確定度。溫濕度的變化會影響皮革試樣的柔軟度測試結果，所以也應考慮此處的不確定度。

表1 18組柔軟度測試數據Tab.1 18 groups of softness test data

4 不確定度分量的評定與計算

4.1 重復性測量引起的相對標準不確定度urel(R)

對同一塊家具用皮革，按照測試方法，由6位操作人員在不同時間分別獨立測試3組樣品（樣品取自不同的部位），共得18組數據，詳見表1。

根據貝塞爾公式可知，標準偏差s(R)的計算公式如下：

將表1中的數據帶入，可得s(R)=0.07(mm)。

所以重復性測量引起的測量結果的相對標準不確定度urel(R)為:

4.2 柔軟度儀測量引起的相對標準不確定度urel(Y)

4.2.1 儀器校準引入的標準不確定度uc(Y)

由校準證書可知該柔軟度儀的標準不確定度為0.04 mm，即:uc(Y)=0.04 mm

4.2.2 儀器準確度引起的標準不確定度 uδ(Y)

因柔軟度儀讀數的準確度為0.1mm,按JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》[3]中4.3.3條規定,取矩形分布，故儀器準確度引起的標準不確定度uδ(Y)為:

4.2.3 由4.2.1和4.2.2可知，柔軟度儀測量的標準不確定度u(Y)為：

故柔軟度儀測量的相對標準不確定度urel(Y)為：

urel(Y)=0.049/2.63=1.86×10-2

4.3 數值修約引起的相對標準不確定度urel(f)

同4.2.2條規定,取矩形分布，由數值修約引入的標準不確定度u(f)為:

由標準可知，ΔR（柔軟度數值修約間隔）為0.01 mm，則：

故數值修約引起的相對標準不確定度為 urel(f)為:

表2 相對標準不確定度一覽表Tab.2 List of relative standard uncertainties

4.4 試驗環境引起的相對標準不確定度urel（H）

由于此次試驗是將試樣放置在溫度（20±2）℃、相對濕度（65±5）%RH 的環境下進行預處理和測量。根據經驗，其不確定度分量值很小很小，由此引起的相對標準不確定度urel（H）可以忽略不計。

4.5 不確定度分量匯總

綜上評定，將各不確定度分量的來源及相對標準不確定度值匯總如表2：

5 合成標準不確定度uc(R)及擴展不確定度U

5.1 合成標準不確定度uc(R)

由于表2中的各不確定度分量彼此獨立不相關，所以合成相對標準不確定度ucrel)為：

平均柔軟度R為2.63mm，

5.2 擴展不確定度U

擴展不確定度等于合成標準不確定度與包含因子k的乘積，按JJF 1059-2012中4.5.2條規定，在通常情況下，一般取包含因子k=2，則皮革柔軟度的擴展不確定度U為：

6 結果報告與表達

依據ISO 17235:2015，皮革柔軟度測量結果為 2.63 mm，U=0.18 mm，k=2。

7 結論

①皮革柔軟度的標準不確定度主要來自重復性測量，其次是儀器本身的測量，而數值修約的影響較小。

②重復性測量引起的標準不確定度與樣品的均勻性、測量人員操作習慣等因素有關；儀器測量產生的標準不確定度與儀器校準、儀器準確度等因素有關。

③作為檢測實驗室，在進行柔軟度測試過程中，應做到嚴格按照標準要求，規范取樣部位，提高檢測人員的操作水平，使用精度較高的檢測儀器，以降低測量結果的不確定度，利于數據的準確可靠。