陶瓷線性熱膨脹測定結果的不確定度評定探究

胡利紅 況學成 龔 明

(高安市陶瓷工程中心，江西 高安 300800)

1 原理簡介

在溫度T時,材料的線膨脹系數定義為[1-2]:

ɑ = dL / ( L0dT )

這里L0為常溫下樣品長度。實際測量中,材料線膨脹率采用一定的溫度間隔△T內的平均線膨脹率近似,即:

式中：

a——平均線熱膨脹系數，℃-1；

L1——溫度為T1時試樣的長度，mm；

L2——溫度為T2時試樣的長度，mm；

T1——實驗室溫度，℃；

T2——實際測試溫度，℃ 。

2 標準不確定度的評定

平均熱膨脹系數測定不確定度主要來源有： 長度差引入的標準不確定度u(d)，游標卡尺的重復性，熱膨脹儀的分辨率等；樣品在制樣過程中產生的不確定度，熱膨脹系數差值引入的標準不確定度，熱膨脹系數引入的標準不確定度。

2.1 長度差引入的標準不確定度u(l)

2.1.1 樣品在測量過程中產生的不確定度

本次比較時用游標卡尺對樣品重復測量5次，用貝塞爾公式[1]計算的實驗標準偏差為S(x)，貝塞爾公式如下：

線性熱膨脹測定5次平行樣，重復測定，測量結果為25.02mm，25.00mm，24.98mm，25.02mm

xar=25.00mm；s(x)=0.02mm;u1(l)=0.01mm

從而測量重復性引入的相對不確定度為：

u1(B)=u1(l)/xar=0.01/25.00=0.04% 。

2.1.2 儀器分辨率標準不確定度

由熱膨脹儀DIL402PC的分辨率&x引入的分量標準不確定度u由說明書可知,DIL402PC型熱膨脹儀的分辨率為8nm，u可認定為服從均勻分布：

標準要求長度為25.00mm，其相對不確定度為u2(B)為無窮小。

2.1.3 由游標卡尺示值不準引起長度差測量的標準不確定度

測長度：按GB/T 30-2012的要求，測量準確至25.00mm，使用游標卡尺的最小分度為0.02mm 。J該準確級的游標卡尺在150mm稱量范圍的最大允許誤差為±0.03mm，樣品測量兩次，游標卡尺最大允許誤差為均勻分布兩次測量的最大允許誤差引入的不確定度。……