給水用聚乙烯（PE）管材斷裂伸長率測(cè)定不確定度的評(píng)定

李笑云

摘 要 本文通過對(duì)測(cè)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(cè)定結(jié)果的不確定度主要來源于測(cè)量試樣標(biāo)線初始長度，人員、制樣等隨機(jī)效應(yīng)及測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)得管材的拉伸性能。按JJF1059-1999《測(cè)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(cè)定不確定度進(jìn)行了評(píng)定和分析，找出在檢測(cè)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(cè)得管材的拉伸性能。

二、結(jié)果與討論

1.不確定度來源。

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

（3）測(cè)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(cè)試樣的斷裂伸長率；Ls為被測(cè)試樣斷裂時(shí)的標(biāo)線長度，L0為被測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)定結(jié)果的不確定度主要來源于測(cè)量試樣標(biāo)線初始長度，人員、制樣等隨機(jī)效應(yīng)及測(cè)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(cè)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(cè)量不確定度評(píng)定[M].北京：中國計(jì)量出版社，2007.