機織物單位面積質量不確定度分析

祝明亮，馮嵐清，金運星

(利郎(中國)有限公司，福建 晉江 362200)

1 引言

紡織品的單位面積質量是衡量面料用紗量多少、判定各項物理性能指標的重要因素[1]。在本公司紡織品檢測實踐中，同種類型面料重復檢測，易出現檢測結果不一致的問題，較為主要的原因是送檢面料的不一致性。通過測量面料的單位面積質量，一方面可判斷送檢面料的一致性，另一方面也可反映檢測結果的準確性。因此準確地評估紡織品單位面積質量，對于紡織行業有較為重要的指導意義[2]。當要求用小試樣進行紡織品的單位面積質量測試時，GB/T 4669—2008、ISO 3801—1977(E)等標準均列出了測試原理和測試程序，具體操作差別不大。

紡織品單位面積質量不確定度的評定基于測量過程處于有效的統計控制狀態，通過監控檢測過程、發現并排除異常以取得檢測質量的可靠性[3]。為了較為準確得出紡織品機織物單位面積質量的不確定度，本文按GB/T 4669—2008《紡織品 機織物 單位長度質量和單位面積質量的測定》[4]，從多個不確定度分量出發，對紡織品單位面積質量的測定作了不確定度評定。

2 試驗過程

甲、乙兩名操作人員用切割器在已調濕樣品不同經緯處各取10個被測樣，根據GB/T 4669—2008方法5進行試驗，不確定來源因果圖如圖1所示[5]，測試結果見表1。

3 不確定度評定

3.1 測量模型

評定單位面積質量不確定度的轉換式為：

mua=m稱量/S

(1)

式中：mua—經標準大氣調濕后小織物的單位面積調濕質量，g/m2；m稱量—經標準大氣調濕后試樣的調濕質量，g；S—經標準大氣調濕后試樣的面積，m2。

由表1可知，稱量值是10個數值的平均值得出的，復現性標準不確定度不可忽略。在稱量值中還應加入復現性修正量R，其值為零，不確定度非零。圓刀直徑不確定度難以定量，認為含于R之中。有效數值修約到0.01g，稱量值中還應加入m修約，其絕對值≤0.5，不確定度非零[5]。則評定稱量過程質量不確定度測量模型為：

m稱量=m示值+R+m修約

(2)

式中：m示值—稱量時天平的示值顯示質量，g；R—復現性修正量，其值為零，不確定度非零，g；m修約—平均值修約掉的質量，其絕對值≤0.005，不確定度非零，g。

3.2 合成標準不確定度表達式

因式(2)是線性模型，則合成標準不確定表達式為[6]：

(3)

式中：uc(m稱量)—質量稱量的合成標準不確定度，g；u(m示值)—天平示值誤差引入的標準不確定度，g；u(R)—復現性的標準不確定度，g；u(m修約)—數值修約引入的標準不確定度，g。

3.3 評定不確定度分量u

3.3.1評定u(m示值)

查天平檢定證書(2018)XFJJD-0143、(2017)XFJJD-0313、(2016)XFJJD-0437和JJG 1036-2008《電子天平》檢定規程，電子天平3年內均檢定合格(高準確度級)，u(m示值)使用最大允許誤差絕對值(MPEV)作B類評定。

表2 JJG 1036—2008 高準確度級電子天平的法定允差

3.3.2評定u(R)

同一樣品取不同經緯部位，由兩個人分別用切割器取10份試樣，再分別進行測量，得的結果和標準偏差見表1；

因為每次核查的測量次數相同，則合并樣本標準偏差按公式按JJF 1059.1-2012公式(15)[6]計算：

(4)

式中：sp—合并樣本標準偏差；sj—第j次核查時的實驗標準偏差；m—核查次數。

3.3.3評定u(m修約)

3.3.4合成標準不確定度uc(m稱量)及uc(mua)

將上文得到的u(m示值)、u(R)、u(m修約)代入式(2)得到uc(m稱量)=8.77×10-3(g)，將uc(m稱量)代入式(1)得到uc(mua)=0.88(g/m2)。

3.3.5評定擴展不確定度U

依據JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》[6]，取包含因子k=2，則U=k×uc(mua)=1.77≈2(g/m2)。

3.3.6測量結果

按GB/T 4669—2008僅需5個原始數據的平均值[4]，取表1中甲、乙測量的前5個數值，得出測量平均值和單位面積質量，見表3。

人員甲測得的單位面積質量結果值可表示為(280±2)g/m2，U值為2 g/m2，包含因子k=2；人員乙測得的單位面積結果值可表示為(281±2)g/m2，U值為2 g/m2，包含因子k=2。

3.3.7不確定度一覽表[5]及結論

文中所有相關的不確定度見表4，可知紡織品單位面積質量檢測的不確定度主要來源于重復性測量和平均值修約。

4 結語

單位面積質量既可衡量面料質量，又可用于紡織品檢測樣品識別，是紡織品的重要指標之一。本文通過對單位面積質量測定過程中多個不確定度分量進行評定，發現測量結果不確定度主要來源于重復性測量和平均值修約，因此在日常檢測工作中，要嚴格按照標準操作，以提高檢測結果的準確性。