梁星宇，尚子劍，郭曉磊，李中原，左美麗

(1.南京林業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，南京 210037；2.山西省楊樹局薛家莊林場(chǎng)，山西 朔州 036000)

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復(fù)合地板吸水厚度膨脹率測(cè)量結(jié)果不確定度的評(píng)定

梁星宇1，尚子劍1，郭曉磊1，李中原1，左美麗2

(1.南京林業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，南京 210037；2.山西省楊樹局薛家莊林場(chǎng)，山西 朔州 036000)

摘要：根據(jù)《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示技術(shù)規(guī)范》(JJF 1059.1-2012)的要求，系統(tǒng)地對(duì)浸漬紙層壓木質(zhì)地板吸水厚度膨脹率的測(cè)量結(jié)果不確定度進(jìn)行了評(píng)定。針對(duì)浸漬紙層壓木質(zhì)地板吸水厚度膨脹率試驗(yàn)中的測(cè)量不確定度的特點(diǎn)，分析了試驗(yàn)過程中影響測(cè)量準(zhǔn)確性的因素。結(jié)果表明：試驗(yàn)條件下的浸漬紙層壓木質(zhì)地板吸水厚度膨脹率測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定為0.7%。

關(guān)鍵詞：層壓木質(zhì)地板；吸水厚度膨脹率；標(biāo)準(zhǔn)不確定度；擴(kuò)展不確定度

0引言

測(cè)量不確定度是評(píng)定測(cè)量水平的指標(biāo)，也是判定測(cè)量結(jié)果的依據(jù)。測(cè)量不確定度的評(píng)定與表示方法是科技交流的迫切要求，具有重要意義[1-6]。本文根據(jù)國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局2012年頒布的《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示技術(shù)規(guī)范》(JJF 1059.1-2012)的要求，對(duì)浸漬紙層壓木質(zhì)地板吸水厚度膨脹率測(cè)量結(jié)果的不確定度進(jìn)行了評(píng)定。

1試驗(yàn)依據(jù)及方法

吸水厚度膨脹率是浸漬紙層壓木質(zhì)地板的基本物理特征參數(shù)之一，對(duì)于評(píng)價(jià)浸漬紙層壓木質(zhì)地板的耐水性十分重要[7-9]。該試驗(yàn)依據(jù)國(guó)標(biāo)《浸漬紙層壓木質(zhì)地板》(GB/T 18102-2007)進(jìn)行。

具體試驗(yàn)方法是：將試件裁成標(biāo)準(zhǔn)要求的規(guī)格尺寸，長(zhǎng)度方向和寬度方向的試件各3個(gè)，測(cè)量如圖1所示6個(gè)點(diǎn)的厚度，將試件浸于溫度為(20±1)℃的蒸餾水水槽中，試件垂直于水平面如圖1所示放置在水槽中，試件下表面與水槽底部要有一定距離，試件之間要有一定間隙，使其可自由膨脹，浸泡時(shí)間24 h±15 min。完成浸泡后，取出試件，擦去表面附著水，在原測(cè)量點(diǎn)測(cè)其厚度h2。

(1)目的：評(píng)定浸漬紙層壓木質(zhì)地板吸水厚度膨脹率測(cè)量結(jié)果不確定度。

(2)依據(jù)：《浸漬紙層壓木質(zhì)地板》(GB/T 18102-2007)。

(3)使用的儀器設(shè)備。

① 0～25 mm深度千分尺：示值誤差為1 μm=0.001 mm；分度值為0.01 mm。

② 低溫恒溫水槽。

(4)測(cè)量程序

取10組試件，每組2片，分別沿地板長(zhǎng)度、寬度方向鋸制，尺寸為(150±1)mm×(50±1)mm。

每個(gè)試件測(cè)量3個(gè)點(diǎn)記作t1，如圖1所示。測(cè)量時(shí)千分尺的中心線應(yīng)壓在試件邊緣。

圖1　測(cè)量點(diǎn)示意圖Fig.1 diagram of measuring method注：1-寬度方向試件；2-長(zhǎng)度方向試件；3-量測(cè)點(diǎn)

測(cè)量工作必須在10 min內(nèi)完成。試件在浸泡過程中增加的厚度與其對(duì)應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)厚度的比值即為試件的吸水厚度膨脹率T，其測(cè)量結(jié)果見表1。

2測(cè)量模型

(1)

式中：T為吸水厚度膨脹率，%；t1為浸水前的試件的厚度，mm；t2為浸水后試件的厚度，mm。

公式(1)中分子分母都含有t1，但是各輸入量t1、t2可以用通過對(duì)模型的變化簡(jiǎn)單的分離出來：

(2)

3不確定度傳播率

公式(2)僅含有輸入量的商，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成

(3)

式中：各輸入量的靈敏系數(shù)分別為：ct2=1；ct1=-1。

4測(cè)量不確定度預(yù)估

對(duì)于試件吸水厚度膨脹率測(cè)量，一批試件是置于同一低溫水槽內(nèi)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的溫度(20±2)℃下同時(shí)浸泡，因此低溫水槽的溫度影響可以忽略不計(jì)。吸水厚度膨脹率T測(cè)得量值不確定度來源包括3個(gè)方面[10-12]：

(1)浸水前厚度的測(cè)量t1，包括3項(xiàng)不確定度來源：深度千分尺的示值誤差、深度千分尺的分辨力和測(cè)量重復(fù)性。

(2)浸水后厚度的測(cè)量t2，包括3項(xiàng)不確定度來源：深度等分尺的示值誤差、深度千分尺的分辨力和測(cè)量重復(fù)性。

(3)測(cè)得量值數(shù)據(jù)修約引起的不確定度可以忽略不計(jì)。

組合類似因素的影響，將各輸入量t2，t1的重復(fù)性歸入到輸出量T的重復(fù)性中考慮，從而不必分別求取各輸入量重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。公式(2)改寫為：

(4)

這時(shí)將不確定度傳播率公式改寫為

(5)

式中：重復(fù)性修正因子frep的期望值為1，其靈敏系數(shù)cf=1。

4.1吸水厚度膨脹率T測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

根據(jù)《浸漬紙層壓木質(zhì)地板》(GB/T 18102-2007)規(guī)定，對(duì)這10塊試樣的60個(gè)規(guī)定測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行吸水厚度膨脹率測(cè)量，測(cè)量結(jié)果見表1。

應(yīng)用貝塞爾公式計(jì)算單次測(cè)量實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差：

由重復(fù)性引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

(6)

4.2浸水前測(cè)量引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur(t1)

浸水前試樣厚度t1的測(cè)量，包括3項(xiàng)不確定度來源：深度等分尺的示值誤差、深度千分尺的分辨力和測(cè)量重復(fù)性。重復(fù)性已經(jīng)歸入到frep中，不重復(fù)計(jì)算。

表1　浸漬紙層壓木質(zhì)地板吸水厚度膨脹率測(cè)量數(shù)據(jù)

4.2.1深度千分尺示值誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度ub1(t1)

4.2.2深度千分尺的分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度ub2(t1)

4.2.3浸水前厚度測(cè)量引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur(t1)

ub1(t1)與ub2(t1)互不相關(guān)，采用方和根方法合成：

相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

(7)

4.3浸水后測(cè)量引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur(t2)

試樣厚度t2的測(cè)量，包括3項(xiàng)不確定度來源：深度等分尺的示值誤差、深度千分尺的分分辨力和測(cè)量重復(fù)性。重復(fù)性已經(jīng)歸入到frep中，不重復(fù)計(jì)算。

4.3.1深度千分尺示值誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度ub1(t2)

4.3.2深度千分尺的分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度ub2(t2)

4.3.3浸水后厚度測(cè)量引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur(t2)

ub1(t2)與ub2(t2)互不相關(guān)，采用方和根方法合成：

相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

(8)

5結(jié)果評(píng)定

(1)相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

將公式(6)～公式(8)代入公式(5)計(jì)算浸漬紙層壓木質(zhì)地板吸水厚度膨脹率測(cè)量的相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

=2.11%。

(9)

(2)相對(duì)擴(kuò)展不確定度評(píng)定

取包含因子k=2，浸漬紙層壓木質(zhì)地板吸水厚度膨脹率測(cè)量結(jié)果的相對(duì)擴(kuò)展不確定度為：

U=kucr=2×2.11%=4.2%(k=2)。

(10)

(3)報(bào)告檢測(cè)結(jié)果和擴(kuò)展不確定度

浸漬紙層壓木質(zhì)地板吸水厚度膨脹率T測(cè)得值為15.8%。

其擴(kuò)展不確定度為：

U=kuc=±0.7%包含因子k=2。

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Assessment of the Measurement Results Uncertainty of Thickness Swelling Rate of Water Absorption for Laminated Wood Floor with Impregnated Paper

Liang Xingyu1，Shang Zijian1，Guo Xiaolei1，Li Zhongyuan1，Zuo Meili2

(1. College of Materials Science and Engineering，Nanjing Forestry University，Nanjing 210037；2. Xuejiazhuang Forest Farm of Shanxi Provincial Bureau of Poplar，Shuozhou 036000，Shanxi Province)

Abstract：The uncertainty of measurement results of thickness swelling rate of water absorption for laminate flooring was systematically evaluated according to the requirement of JJF1059.1-2012. Some factors influencing the precision were analyzed in the experiments aimed at the characteristics of the measurement uncertainty of thickness swelling for laminate floor covering.Results showed that the expanded uncertainty of thickness swelling rate of water absorption for laminate floor was 0.7% under laboratory conditions.

Keywords：laminated wood floor；thickness swelling rate of water absorption；standard uncertainty；expanded uncertainty

中圖分類號(hào)：TS 653

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-005X(2016)02-0036-04

作者簡(jiǎn)介：第一梁星宇，碩士，工程師。研究方向：木質(zhì)產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)和研究。E-mail:youngleiguo@hotmail.com

基金項(xiàng)目：江蘇省前瞻性聯(lián)合研究項(xiàng)目(BY2015006-04)

收稿日期：2015-09-02

引文格式：梁星宇，尚子劍，郭曉磊，等.復(fù)合地板吸水厚度膨脹率測(cè)量結(jié)果不確定度的評(píng)定[J].森林工程，2016，32(2)：36-39.