柴 濤

徐州市建設(shè)工程檢測中心

EPS板氧指數(shù)測量不確定度

柴 濤

徐州市建設(shè)工程檢測中心

在日常的試驗(yàn)中我們都是按照國家標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備使用說明和操作規(guī)程一步一步的進(jìn)行操作、計(jì)算直至得到最終的結(jié)果數(shù)據(jù)，在這一過程中總會存在一些不確定的因素或多或少的影響著最終結(jié)果，使其和真實(shí)值產(chǎn)生一些差別。這些影響著結(jié)果的不確定因素就是不確定度。

不確定度；氧指數(shù)；測量

1 前言

不確定度的含義是指由于測量誤差的存在，對被測量值的不能肯定的程度。它是測量結(jié)果質(zhì)量的指標(biāo)。不確定度越小，所述結(jié)果與被測量的真值愈接近；不確定度越大，測量結(jié)果的質(zhì)量越低。氧指數(shù)是指物質(zhì)在空氣中燃燒時(shí)所必需的氧氣濃度，氧指數(shù)越大，物質(zhì)在空氣越不易燃燒，反之，氧指數(shù)越小，物質(zhì)在空氣中越易于燃燒，所以氧指數(shù)是恒量物質(zhì)阻燃能力的一個(gè)重要量值。在檢測氧指數(shù)的試驗(yàn)中，存在多種不確定因素會對結(jié)果產(chǎn)生影響，本文從以下幾個(gè)方面分別闡述并最終給出測量氧指數(shù)的擴(kuò)展不確定度。

2 試驗(yàn)方法及測量過程

采用GB/T2406.2-2009《塑料用氧指數(shù)法測定燃燒行為第2部分：室溫試驗(yàn)》

(1)試樣準(zhǔn)備：從同一塊EPS保溫板上切取出10組氧指數(shù)試樣，每組試樣不少于15根，每根規(guī)格為150mm×10mm×10mm，在50mm處畫一標(biāo)線，并在溫度為(23±2)℃，相對,濕度為(50±5)%的條件下狀態(tài)調(diào)節(jié)88h。

(2)儀器校正：按下電源開關(guān)，液晶表應(yīng)有數(shù)字跳動(dòng)，然后把“測量-標(biāo)定”選擇開關(guān)置于標(biāo)定位置，用洗耳球?qū)?biāo)定輸入吹氣，約一分鐘左右顯示表數(shù)字穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)標(biāo)定旋鈕，使顯示數(shù)字為21.00（定標(biāo)：新鮮空氣中氧的百分比為20.95%），再把選擇開關(guān)置于測量位置。

(3)試驗(yàn)過程：開啟氧氣、氮?dú)怃撈块y門，使壓力位0.2-0.3MPa，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓閥（氧、氮）使前面板壓力表（氧、氮）指示為0.10-0.15MPa，然后調(diào)節(jié)流量，得到所需穩(wěn)定的氧氣、氮?dú)饬髁?。將試樣垂直固定在氧指?shù)燃燒筒中，點(diǎn)燃點(diǎn)火器，調(diào)節(jié)火焰高度為20mm左右，采用頂面點(diǎn)燃法點(diǎn)燃試樣頂端，然后迅速撤離，注意觀察試樣的燃燒時(shí)間和燃燒長度。

3 數(shù)學(xué)模型

氧指數(shù)按公式OI=Ci+kd計(jì)算

4 測量不確定度分量

4.1 試樣尺寸測量

試件尺寸采用鋼直尺測量，鋼直尺的的精度為1mm。由試件尺寸偏差導(dǎo)致的測量不確定度屬B類不確定度。

4.2 試驗(yàn)人員重復(fù)測量

10組試樣引入的不確定度分量，Ci（34.4、34.4、34.2、34.6、34.6、34.4、34.8、34.8、34.4），k（-0.76、-0.14、0.38、-0.14、-0.76、-0.76、0.04、-0.14、-0.76、0.38），OI（34.2、34.3、34.2、34.5、34.4、34.4、34.4、34.7、34.6、34.4）。根據(jù)這10組測試數(shù)據(jù)氧指數(shù)測量不確定度的評定，屬于A類不確定度評定，相應(yīng)的測量不確定度稱為復(fù)現(xiàn)測量不確定度ur2。算術(shù)平均值為：

測量的復(fù)現(xiàn)性以標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，按貝塞爾公式計(jì)算：

以相對不確定度表示，為：

4.3 氧指數(shù)測定儀誤差引起的測量標(biāo)準(zhǔn)不確定度uF

根據(jù)氧指數(shù)測定儀使用說明書中給出的技術(shù)指標(biāo)，數(shù)字分辨率：±0.1%，測量精度：0.5%?？梢院铣稍囼?yàn)儀器引入的不確定度。此評定為B類不確定度評定。假設(shè)服從矩形（均勻）分布，其包含因子由此導(dǎo)致的氧指數(shù)測量結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

(1)由儀器數(shù)字分辨率引入的不確定度ua：

此時(shí)的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為ura

此時(shí)的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為urb

(2)由測量精度引入的不確定度ub：

(3)儀器引入的合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

4.4 不確定度分量匯總

以上對試件尺寸測量、復(fù)現(xiàn)測量、氧指數(shù)儀自身偏差三種因素引起的氧指數(shù)測量不確定度分量進(jìn)行了分析評定，各個(gè)因素導(dǎo)致的氧指數(shù)測量不確定度分量匯總為ur1=1.16%、ur2=0.465%、ur3=0.857%。

5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

由于ur1、ur2、ur3三個(gè)分量相互獨(dú)立，沒有相關(guān)性，所以相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc按式

6 擴(kuò)展不確定度

擴(kuò)展不確定度U與合成不確定度uc之間的關(guān)系為：U＝k×uc。選包含因子k=2，則擴(kuò)展不確定度U=2×0.523%=1.05%。

7 測量不確定度報(bào)告

氧指數(shù)OI=（34.41±1.05）%。

8 結(jié)束語

由上述分析可見，在試驗(yàn)過程中試樣尺寸、人員重復(fù)操作的熟練性和設(shè)備精度均會對最終結(jié)果產(chǎn)生影響，所以試驗(yàn)人員一定要經(jīng)過嚴(yán)格的崗前培訓(xùn)考核合格后方可進(jìn)行操作，設(shè)備使用前應(yīng)經(jīng)過嚴(yán)格的出廠檢驗(yàn)及檢定，在日常的使用過程中也應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求定期進(jìn)行校準(zhǔn)，進(jìn)而從各個(gè)方面降低氧指數(shù)測量的不確定度。

[1]GB/T2406.塑料用氧指數(shù)法測定燃燒行為第2部分：室溫試驗(yàn)[S].2-2009.

10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.12.034