復合地板吸水厚度膨脹率測量結果不確定度的評定

梁星宇，尚子劍，郭曉磊，李中原，左美麗

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

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復合地板吸水厚度膨脹率測量結果不確定度的評定

梁星宇1，尚子劍1，郭曉磊1，李中原1，左美麗2

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

摘要：根據《測量不確定度評定與表示技術規范》(JJF 1059.1-2012)的要求，系統地對浸漬紙層壓木質地板吸水厚度膨脹率的測量結果不確定度進行了評定。針對浸漬紙層壓木質地板吸水厚度膨脹率試驗中的測量不確定度的特點，分析了試驗過程中影響測量準確性的因素。結果表明：試驗條件下的浸漬紙層壓木質地板吸水厚度膨脹率測量結果的擴展不確定為0.7%。

關鍵詞：層壓木質地板；吸水厚度膨脹率；標準不確定度；擴展不確定度

0引言

測量不確定度是評定測量水平的指標，也是判定測量結果的依據。測量不確定度的評定與表示方法是科技交流的迫切要求，具有重要意義[1-6]。本文根據國家質量技術監督局2012年頒布的《測量不確定度評定與表示技術規范》(JJF 1059.1-2012)的要求，對浸漬紙層壓木質地板吸水厚度膨脹率測量結果的不確定度進行了評定。

1試驗依據及方法

吸水厚度膨脹率是浸漬紙層壓木質地板的基本物理特征參數之一，對于評價浸漬紙層壓木質地板的耐水性十分重要[7-9]。該試驗依據國標《浸漬紙層壓木質地板》(GB/T 18102-2007)進行。

具體試驗方法是：將試件裁成標準要求的規格尺寸，長度方向和寬度方向的試件各3個，測量如圖1所示6個點的厚度，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，浸泡時間24 h±15 min。完成浸泡后，取出試件，擦去表面附著水，在原測量點測其厚度h2。

(1)目的：評定浸漬紙層壓木質地板吸水厚度膨脹率測量結果不確定度。

(2)依據：《浸漬紙層壓木質地板》(GB/T 18102-2007)。

(3)使用的儀器設備。

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)測量程序

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

每個試件測量3個點記作t1，如圖1所示。測量時千分尺的中心線應壓在試件邊緣。

圖1　測量點示意圖Fig.1 diagram of measuring method注：1-寬度方向試件；2-長度方向試件；3-量測點

測量工作必須在10 min內完成。試件在浸泡過程中增加的厚度與其對應的測量點厚度的比值即為試件的吸水厚度膨脹率T，其測量結果見表1。

2測量模型

(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可以用通過對模型的變化簡單的分離出來：

(2)

3不確定度傳播率

公式(2)僅含有輸入量的商，相對標準不確定度合成

(3)

式中：各輸入量的靈敏系數分別為：ct2=1；ct1=-1。

4測量不確定度預估

對于試件吸水厚度膨脹率測量，一批試件是置于同一低溫水槽內在標準規定的溫度(20±2)℃下同時浸泡，因此低溫水槽的溫度影響可以忽略不計。吸水厚度膨脹率T測得量值不確定度來源包括3個方面[10-12]：

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

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

(3)測得量值數據修約引起的不確定度可以忽略不計。

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

(4)

這時將不確定度傳播率公式改寫為

(5)

式中：重復性修正因子frep的期望值為1，其靈敏系數cf=1。

4.1吸水厚度膨脹率T測量重復性引入的標準不確定度

根據《浸漬紙層壓木質地板》(GB/T 18102-2007)規定，對這10塊試樣的60個規定測量點進行吸水厚度膨脹率測量，測量結果見表1。

應用貝塞爾公式計算單次測量實驗標準差：

由重復性引起的相對標準不確定度為：

(6)

4.2浸水前測量引入的相對標準不確定度ur(t1)

浸水前試樣厚度t1的測量，包括3項不確定度來源：深度等分尺的示值誤差、深度千分尺的分辨力和測量重復性。重復性已經歸入到frep中，不重復計算。

表1　浸漬紙層壓木質地板吸水厚度膨脹率測量數據

4.2.1深度千分尺示值誤差引入的標準不確定度ub1(t1)

4.2.2深度千分尺的分辨力引入的標準不確定度ub2(t1)

4.2.3浸水前厚度測量引入的相對標準不確定度ur(t1)

ub1(t1)與ub2(t1)互不相關，采用方和根方法合成：

相對標準不確定度為：

(7)

4.3浸水后測量引入的相對標準不確定度ur(t2)

試樣厚度t2的測量，包括3項不確定度來源：深度等分尺的示值誤差、深度千分尺的分分辨力和測量重復性。重復性已經歸入到frep中，不重復計算。

4.3.1深度千分尺示值誤差引入的標準不確定度ub1(t2)

4.3.2深度千分尺的分辨力引入的標準不確定度ub2(t2)

4.3.3浸水后厚度測量引入的相對標準不確定度ur(t2)

ub1(t2)與ub2(t2)互不相關，采用方和根方法合成：

相對標準不確定度為：

(8)

5結果評定

(1)相對合成標準不確定度評定

將公式(6)～公式(8)代入公式(5)計算浸漬紙層壓木質地板吸水厚度膨脹率測量的相對合成標準不確定度

=2.11%。

(9)

(2)相對擴展不確定度評定

取包含因子k=2，浸漬紙層壓木質地板吸水厚度膨脹率測量結果的相對擴展不確定度為：

U=kucr=2×2.11%=4.2%(k=2)。

(10)

(3)報告檢測結果和擴展不確定度

浸漬紙層壓木質地板吸水厚度膨脹率T測得值為15.8%。

其擴展不確定度為：

U=kuc=±0.7%包含因子k=2。

【參考文獻】

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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：TS 653

文獻標識碼：A

文章編號：1001-005X(2016)02-0036-04

作者簡介：第一梁星宇，碩士，工程師。研究方向：木質產品的質量檢測和研究。E-mail:youngleiguo@hotmail.com

基金項目：江蘇省前瞻性聯合研究項目(BY2015006-04)

收稿日期：2015-09-02

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