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        給水用聚乙烯(PE)管材斷裂伸長率測定不確定度的評(píng)定

        2013-09-24 22:42:37李笑云
        大陸橋視野·下 2013年8期
        關(guān)鍵詞:不確定度管材測量

        李笑云

        摘 要 本文通過對(duì)測定給水用聚乙烯(PE)管材斷裂伸長率的不確定度評(píng)定分析,找出引起不確定度產(chǎn)生的主要因素,評(píng)定確認(rèn)測定結(jié)果的不確定度主要來源于測量試樣標(biāo)線初始長度,人員、制樣等隨機(jī)效應(yīng)及測量試樣標(biāo)線斷裂時(shí)長度所引入的不確定度分量也應(yīng)引起重視。

        關(guān)鍵詞 給水用聚乙烯(PE)管材 斷裂伸長率 不確定度 測量

        本文采用國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T8804.3-2003《熱塑性塑料管材拉伸性能測定 第3部分:聚烯烴管材》,沿?zé)崴苄运芰瞎艿赖目v向裁切或機(jī)械加工制取規(guī)定形狀和尺寸的試樣。通過拉力試驗(yàn)機(jī)在規(guī)定的條件下測得管材的拉伸性能。按JJF1059-1999《測量不確定度評(píng)定與表示》中規(guī)定的方法和要求,對(duì)給水用聚乙烯(PE)管材斷裂伸長率測定不確定度進(jìn)行了評(píng)定和分析,找出在檢測過程中減小不確定度的有效途徑。

        一、實(shí)驗(yàn)部分

        1.主要儀器。電子萬能試驗(yàn)機(jī),鋼板尺。

        2.實(shí)驗(yàn)原理及過程。沿?zé)崴苄运芰瞎艿赖目v向裁切或機(jī)械加工制取規(guī)定形狀和尺寸的試樣。通過拉力試驗(yàn)機(jī)在規(guī)定的條件下測得管材的拉伸性能。

        二、結(jié)果與討論

        1.不確定度來源。

        (1)測試中環(huán)境條件變化以及人員、制樣等隨機(jī)效應(yīng)所引入的不確定度分量 。

        (2)測量試樣標(biāo)線初始長度所引入的不確定度分量 。

        (3)測量試樣標(biāo)線斷裂時(shí)長度所引入的不確定度分量 。

        2.數(shù)學(xué)模型。根據(jù)GB/T8804.1-2003標(biāo)準(zhǔn),斷裂伸長率的計(jì)算公式為:

        (1)

        式中, E為被測試樣的斷裂伸長率;Ls為被測試樣斷裂時(shí)的標(biāo)線長度,L0為被測試樣標(biāo)線的原始長度。

        (1)式可變形為 (2)

        設(shè) (3)

        據(jù)(3)式,△L的合成方差為:u2(△L)= u2(Ls)+ u2(L0) (4)

        (1)式可變?yōu)椋?(5)

        考慮到環(huán)境因素以及人員、制樣等隨機(jī)效應(yīng)的影響,對(duì)計(jì)算公式應(yīng)有一個(gè)修正 ,所以最后的數(shù)學(xué)模型可為:

        (6)

        由于(5)式僅包含了輸入量的積和商,被測量的合成方差為:

        u2rel(E )=u2rel( fL)+ u2rel(△L) (7)

        由(4)式可得:

        u2rel(E )=u2rel( fL)+ u2rel(L0)+u2rel(Ls) (8)

        3.各類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)估計(jì)算。

        (1)環(huán)境因素以及人員、制樣等隨機(jī)效應(yīng)所引入的不確定度 。

        根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求,實(shí)驗(yàn)需在環(huán)境溫度為23±2℃范圍內(nèi)進(jìn)行。而本次實(shí)驗(yàn)將環(huán)境溫度控制在23℃,所以在這期間的環(huán)境條件變化所引入的不確定度在此忽略不計(jì)。

        按照GB/T8804.1-2003標(biāo)準(zhǔn)的要求,制取試樣30個(gè),在相同條件下測量試樣原始標(biāo)線長度Loi(i=1~30)以及試樣標(biāo)線斷裂長度Lsi(i=1~30), 分別得到30個(gè)測量結(jié)果,運(yùn)用(1)式,計(jì)算可得斷裂伸長率,數(shù)據(jù)見表1:

        表1 制取試樣表

        試樣初始標(biāo)線長度的平均值:

        試樣斷裂時(shí)的標(biāo)線長度的平均值:

        斷裂伸長率的平均值:

        人員、制樣等隨機(jī)效應(yīng)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

        若以相對(duì)不確定度表示,則為:

        (2)測量試樣標(biāo)線初始長度所引入的不確定度 。

        ①鋼卷尺計(jì)量性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。

        本次試驗(yàn)所使用的鋼卷尺由新疆計(jì)量測試研究院檢定, 經(jīng)查閱證書, 由JJG4-1999可知該鋼卷尺的允差為±0.3 mm,按平均分布,由此可得:

        mm

        ②卷尺分辨率引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。

        本次試驗(yàn)所使用的鋼卷尺的分辨率為1 mm,按平均分布,由此可得:

        mm

        二者合成后,測量試樣標(biāo)線初始長度所引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

        = = =0.602mm

        若以相對(duì)不確定度表示,則為:

        = =2.40%

        4.測量試樣標(biāo)線斷裂時(shí)長度所引入的不確定度 。

        (1)鋼卷尺計(jì)量性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。

        本次試驗(yàn)所使用的鋼卷尺由新疆計(jì)量測試研究院檢定, 經(jīng)查閱證書, 由JJG4-1999可知該鋼卷尺的允差為±0.3 mm,按平均分布,由此可得:

        mm

        (2)鋼卷尺分辨率引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。

        本次試驗(yàn)所使用的鋼卷尺的分辨率為1 mm,按平均分布,由此可得:

        mm

        二者合成后,測量試樣標(biāo)線初始長度所引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

        = = =0.602mm

        若以相對(duì)不確定度表示,則為:

        = = 1.38%

        表2 測量試樣數(shù)據(jù)表

        5.合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

        6.擴(kuò)展不確定度: 。

        取包含因子k=2

        三、結(jié)束語

        通過評(píng)定分析可以看出:測定結(jié)果的不確定度主要來源于測量試樣標(biāo)線初始長度,人員、制樣等隨機(jī)效應(yīng)及測量試樣標(biāo)線斷裂時(shí)長度所引入的不確定度分量也應(yīng)引起重視。

        參考文獻(xiàn)

        [1] JJF1059-1999,測量不確定度評(píng)定與表示[S].北京:中國計(jì)量出版社,1999.

        [2] 倪育才.實(shí)用測量不確定度評(píng)定[M].北京:中國計(jì)量出版社,2007.

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