楊澤文

（深圳市計(jì)量質(zhì)量檢測研究院，廣東深圳518131）

皮革斷裂伸長率測量不確定度的評(píng)定

楊澤文

（深圳市計(jì)量質(zhì)量檢測研究院，廣東深圳518131）

依據(jù)QB/T 2710-2005標(biāo)準(zhǔn)測試皮革斷裂伸長率，對測量過程的不確定度來源進(jìn)行了分析，找出了影響斷裂伸長率測量結(jié)果的主要因素，并對不確定度各個(gè)分量進(jìn)行了評(píng)定、合成，最后給出了合成不確定度和擴(kuò)展不確定度。

皮革；斷裂伸長率；不確定度

1引言

斷裂伸長率是皮革的重要力學(xué)性能指標(biāo)，其測試原理是在一定的速率下試樣被拉斷為止時(shí)的伸展程度。為了全面了解在實(shí)驗(yàn)中得到的檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，我們需要對影響斷裂伸長率檢測結(jié)果的影響因素進(jìn)行分析，找出其主要影響因素，本文依據(jù)J J F 1059.1-2012《測量不確定度評(píng)定與表示》對皮革斷裂伸長率測量的不確定度進(jìn)行了評(píng)定，找到引起測量結(jié)果不確定度的主要來源并加以分析，為提高檢測結(jié)果的可靠性提供依據(jù)。

2概述

2.1測試方法

按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T 2710-2005《皮革物理和機(jī)械試驗(yàn)抗張強(qiáng)度和伸長率的測定》進(jìn)行檢測。

2.2環(huán)境條件

試樣在溫度（20±2）℃、濕度（65±5）RH%的狀態(tài)下調(diào)節(jié)48小時(shí)，并在此條件下進(jìn)行測試。

2.3測試設(shè)備

電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)，I級(jí)精度；數(shù)顯游標(biāo)卡尺。

2.4測試對象

皮革斷裂伸長率。

2.5試驗(yàn)步驟

按QB/T 2707-2005要求用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的模刀從粒面切取6個(gè)試樣，3個(gè)試樣的長邊平行于背脊線方向，3個(gè)試樣的長邊垂直于背脊線方向。按 QB/T 2707-2005進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)后，調(diào)整拉力試驗(yàn)機(jī)，使拉力試驗(yàn)機(jī)上下夾具之間的距離為50 mm（準(zhǔn)確至0.5 mm），將試樣置于拉力試驗(yàn)機(jī)的上下兩夾具中，使夾具的邊沿與試樣的夾持線AB、CD線平齊，并確保試樣粒面在同一平面上，并且要松緊適宜，以防止試樣在拉伸過程中滑脫和斷裂在夾具內(nèi)，輸入試樣夾緊后夾具間的初始距離，然后在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下以（100±20）mm/min的拉伸速度拉伸試樣，直至試樣被拉斷，拉力試驗(yàn)機(jī)的橫梁位移測量系統(tǒng)測出試樣斷裂后夾具間的距離，并按公式計(jì)算出斷裂伸長率，計(jì)算平均值，對檢測結(jié)果進(jìn)行數(shù)值修約。

3建立數(shù)學(xué)模型

式 中 ：Eb——斷 裂 伸 長率，%；

L2——夾具在試樣斷裂時(shí)的距離，mm；

L0——夾具初始時(shí)的距離，mm；

4不確定度的主要來源和分析

從斷裂伸長率的數(shù)學(xué)模型公式分析可知，皮革斷裂伸長率測量結(jié)果的不確定度的主要來源有：

斷裂伸長率重復(fù)性測量帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度；

試樣夾緊后夾具間初始距離帶來的不確定度：包括夾具間初始距離重復(fù)測量帶來的不確定度、數(shù)顯游標(biāo)卡尺精度帶來的不確定度；

拉力機(jī)橫梁位移測量系統(tǒng)測量試樣拉斷后夾具間距離帶來的不確定度：包括橫梁位移測量系統(tǒng)精度帶來的不確定度、校準(zhǔn)橫梁位移測量系統(tǒng)用的標(biāo)準(zhǔn)大量程位移測量裝置的精度帶來的不確定度；

拉力試驗(yàn)機(jī)數(shù)顯系統(tǒng)的數(shù)值修約帶來的不確定度。

5不確定度的評(píng)定

5.1斷裂伸長率重復(fù)性測量引起的不確定度

斷裂伸長率是被測某一批相同試片的特性，在這些試片上裁取的試樣之間的差異帶來的不確定度可用這些試樣重復(fù)測量來評(píng)價(jià)。本試驗(yàn)以垂直于背脊線方向在同一張皮革上裁取10個(gè)試樣進(jìn)行斷裂伸長率測試。測試結(jié)果見表1。

表1　皮革斷裂伸長率測試結(jié)果

采用A類方法評(píng)定，由貝塞爾公式得出其實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差：

式中：Ei——某次測量結(jié)果；

E——n次測量所得一組測得值的算術(shù)平均值；

n——測量次數(shù)，n=10。

實(shí)際測量的試驗(yàn)結(jié)果是以3片試樣的平均值作為測量結(jié)果，則重復(fù)性測量所引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

5.2試樣夾緊后夾具間初始距離測量帶來的不確定度

5.2.1初始距離重復(fù)測量不確定度

用數(shù)顯游標(biāo)卡尺對同一試樣夾緊后初始距離重復(fù)測量10次，其測量值如表2。

采用A類方法評(píng)定，由貝塞爾公式得出其實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差：

式中：L0i——某次測量結(jié)果；同組測試結(jié)果的算術(shù)平均值；

因此初始距離重復(fù)測量引起的不確定度為

5.2.2數(shù)顯游標(biāo)卡尺精度帶來的不確定度

數(shù)顯游標(biāo)卡尺的最大允許誤差為±0.01 mm，采用B類方法評(píng)定，認(rèn)為示值呈矩形（均勻）分布，取置信因子，測量夾具初始時(shí)距離L0所用的數(shù)顯游標(biāo)卡尺引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

5.2.3初始距離測量帶來的總的不確定度

u1(L0)與u2(L0)分量彼此獨(dú)立不相關(guān)，所以：

5.3拉力機(jī)橫梁位移測量系統(tǒng)測量試樣拉斷后夾具間距離帶來的不確定度

5.3.1橫梁位移測量系統(tǒng)精度帶來的不確定度

查閱拉力機(jī)橫梁位移測量系統(tǒng)的計(jì)量校準(zhǔn)證書，其示值誤差為0.2%，采用B類方法評(píng)定，認(rèn)為示值呈矩形（均勻）分布，取置信因子，因此測量試樣拉斷后夾具間距離所用的拉力機(jī)橫梁位移測量系統(tǒng)引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

5.3.2校準(zhǔn)橫梁位移測量系統(tǒng)用的標(biāo)準(zhǔn)大量程位移測量裝置的精度帶來的不確定度

1級(jí)拉力試驗(yàn)機(jī)橫梁位移測量系統(tǒng)用大量程位移測量裝置進(jìn)行校準(zhǔn)的，該大量程位移測量裝置示值誤差為0.03%，采用均勻概率分布處理，按B類方法評(píng)定，則標(biāo)準(zhǔn)大量程位移測量裝置引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

數(shù)顯式拉力試驗(yàn)機(jī)采取計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)，可以不考慮人員讀數(shù)重復(fù)性引入的不確定度，所以橫梁位移測量系統(tǒng)測量試樣斷后夾具間距離引起的總的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

5.4檢測結(jié)果數(shù)值修約帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

采用B類方法評(píng)定，取矩形（均勻）分布，數(shù)值修約引入的不確定度分量為：

δx為修約間隔，斷裂伸長率測試結(jié)果取平均值，修約到0.1%，所以：uEb2=0.29δx= 0.29×0.1%=0.029%

5.5不確定度一覽表

綜上分析，將各不確定度分量的來源及數(shù)值匯總?cè)绫?、表4。

表2　皮革試樣初始距離測量結(jié)果

表3　相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表

5.6合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

由于拉力試驗(yàn)機(jī)橫梁位移測量系統(tǒng)精度和斷裂伸長率重復(fù)性測量、試樣夾緊后夾具間初始距離和數(shù)值修約所引入的各不確定度分量彼此獨(dú)立不相關(guān)，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

5.7擴(kuò)展不確定度

擴(kuò)展不確定度為合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度與包含因子的乘積，取置信概率p=95%，包含因子k=2，則斷裂伸長率測量的擴(kuò)展不確定度為：U=k×uc(Eb)=2×0.25% =0.5%

5.8測量不確定度報(bào)告

按QB/T2710-2005標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試，根據(jù)以上評(píng)定，皮革垂直于背脊線方向斷裂伸長率的報(bào)告如下：

表4　標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表

6結(jié)論

通過對皮革斷裂伸長率測量不確定度的評(píng)定，找出影響斷裂伸長率檢測結(jié)果的主要因素是斷裂伸長率重復(fù)性試驗(yàn)和拉力試驗(yàn)機(jī)橫梁位移測量系統(tǒng)精度、夾具間初始距離測量和數(shù)值修約，因此，在實(shí)際檢測中的關(guān)鍵控制點(diǎn)是要提高檢測人員素質(zhì)，需充分考慮試樣夾緊后夾具間初始距離的測量以及施力的軸向性等對檢測結(jié)果的影響，在實(shí)驗(yàn)中要特別注意上述各操作環(huán)節(jié)的嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范，要核查各類測量讀數(shù)和計(jì)算、轉(zhuǎn)換結(jié)果；對于測量試樣夾緊后夾具間初始距離用的游標(biāo)卡尺要定期進(jìn)行計(jì)量校準(zhǔn)，確保其在合格范圍內(nèi)使用；對于在測試中偏離中心值的離散值要嚴(yán)格按照規(guī)則予以剔除，從而最大限度地提高測量結(jié)果的可信度；

在日常檢測工作中，要嚴(yán)格按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，做好關(guān)鍵控制點(diǎn)，就可以降低測量結(jié)果的不確定度。

[1]QB/T2710-2005，皮革物理和機(jī)械試驗(yàn)抗張強(qiáng)度和伸長率的測定[S].

[2]QB/T2707-2005，皮革物理和機(jī)械試驗(yàn)試樣的準(zhǔn)備與調(diào)節(jié)[S].

[3]QB/T2706-2005，皮革化學(xué)、物理、機(jī)械和色牢度試驗(yàn)取樣部位[S].

[4]JJF 1059.1-2012，測量不確定度評(píng)定與表示[S].

Evaluation of Measurement Uncertainty in the Determination of Percentage Extension after Fracture of Leather

YANG Ze-wen
（Shenzhen Academy of Metrology&Quality Inspection，Shenzhen 518131，China）

The percentage extension after fracture of leather is determined according to QB/T 2710-2005. The source of uncertainty in the whole process of measurement is analysed，and the main factors that affect the results was found out.The single factor of uncertainty is estimated and combined.The combined uncertainty and expanded uncertainty are presented.

leather；percentage extension after fracture；uncertainty

TS 57

A

1671-1602（2016）15-0025-05

楊澤文（1981-），男，廣東揭陽人，大學(xué)本科，工學(xué)學(xué)士，工程師，主要從事皮革、毛皮、鞋類產(chǎn)品的質(zhì)量檢測工作。E-mail：yzwyzx10@163.com。