IDFB 2015蓬松度不確定度分析

閆暢，王浩

（上海市質量監督檢驗技術研究院，上海200040）

IDFB 2015蓬松度不確定度分析

閆暢，王浩

（上海市質量監督檢驗技術研究院，上海200040）

依據IDFB2015測定羽毛羽絨蓬松度，分析和評定影響羽絨蓬松度的因素及其不確定的影響。結果表明，隨機性和蓬松度儀表盤質量對羽絨羽毛蓬松度的不確定影響最大。建議加強對檢測人員取樣、操作和讀取數值的方法開展針對性培訓，提高人員檢測技能，從而減少隨機性引起的不確定度。

羽毛；蓬松度；不確定度;分析

0 引言

羽毛羽絨是天然蛋白質纖維，具有結構蓬松、質地柔軟、保暖等優良性能，是人們冬季御寒服裝和寢具的主要原料。涉及羽絨相關的測試指標很多，如含絨量、絨子含量、蓬松度、清潔度或濁度、耗氧量、種類鑒定等，其中蓬松度是一個體積測量方法，用于大致評估羽絨羽毛的隔熱能力，用于衡量一定條件下一定質量的羽絨所能達到的體積。從計量學的角度考慮，檢測結果的完整性包含兩個部分，分別是計量單位和測量不確定度。蓬松度作為羽毛羽絨品質的最重要指標之一，與計量學中的不確定度分析結合，可以使檢測結果更具有完整性和科學性。

1 試驗部分

1.1 依據標準

IDFB 2015中蓬松度-蒸汽還原法。

1.2 檢測原理

通過測量一定口徑的容器內一定量的羽絨羽毛在恒重的壓力下所占的體積來表征蓬松度。

1.3 測試樣品

選取含絨量標稱為90%（x%為樣品的含絨量）的白鴨絨作為檢測樣品。

1.4 試驗條件及儀器

1.4.1 試驗條件

將（35±2）g經過混合的羽絨羽毛樣品放在蓬松度還原箱中，將羽絨打散，不能結塊。采用吹風機吹干還原箱中樣品，吹2 min（還原箱的每一面吹30 s）后，立即用蒸汽機均勻吹入還原箱，持續吹40 s。為保證樣品均勻打濕，應用畫圈的方式來吹入蒸汽。用手檢查羽絨羽毛，確保所有的羽絨羽毛是潮濕的。如果不能達到試驗要求，需要再吹入蒸汽。靜置3～10 min后，用吹風機徹底吹干樣品，至少2 min（箱子每一面至少30 s），并用吹風機吹干還原箱內壁，時間為1 min。用手檢查羽絨羽毛，確保所有的羽絨羽毛是干燥的（如果不是，需要繼續吹干）。然后將樣品放于蓬松度還原箱中，在一般房間（不是恒溫恒濕室）內靜置24 h后，再次用吹風機向還原箱內吹2 min（箱子每一面30 s）。再將樣品和還原箱在恒溫恒濕還原室內靜置至少5 h。

1.4.2 儀器設備

天平、秒表、前處理箱、蓬松度儀[刻度尺在筒中央，筒直徑（288±1）mm，壓盤直徑（284±1）mm，壓盤質量（94.25±0.5）g]。

1.5 試驗步驟

取（30±0.1）g還原后的樣品，放入測量圓筒中，仔細將量筒內的樣品鋪平，緩慢放下稱重盤，靜置2 min后，讀取標尺上的數據。重復測量三次，取算術平均值，保留整數位。

2 測量不確定度分析

2.1 不確定度主要來源[1,2]

測量不確定度的主要來源有隨機性引起的不確定度、樣品質量引起的不確定度、時間引起的不確定度、蓬松度儀引起的不確定度和數值修約引起的不確定度。

2.2 不確定度分量分析

2.2.1 隨機性引起的不確定度

IDFB 2015蓬松度測試方法主要采用人工手動操作，由于人員的差異性，因此不同人員樣品的取樣、前處理過程、具體試驗操作過程當中的溫濕度、攪拌順序和次數、最終讀數等的隨機性都會造成測量的不確定度[3,4]。

為研究上述分量引起的不確定度，按照1.4和1.5所述方法，我們將一組相同樣品在不同的試驗時間，選取十名試驗人員，分別對樣品進行取樣、前處理和檢測，得到的數據見表1。

一次測量引起的不確定度（試驗標準差偏差）

表1 檢測結果及偏差匯總

通過采用貝塞爾公式計算得：

上式中Xi表示第i次的結果，-X表示n次測量得到的平均值，n為檢測總次數，S（X）為一次測量引起的不確定度。

依據肖維勒準則剔除檢測的異常值，當n=10時，異常界限系數k是1.96:

│Xi--X│>kS(X)=1.96×1.80=3.53 mm

根據此結果判定表1中的檢測數據是否異常，得出表1中數據均有效。

在日常檢測中，檢測兩份樣品蓬松度平均值，因此其標準偏差為：

上述標準偏差對于169mm的蓬松度，檢測的隨機性引起的相對不確定度為：2.2.2樣品質量測量引起的不確定度

樣品質量的不確定度主要來源于電子分析天平的最大允差和分辨率。

（1）根據電子天平說明使用書給出，測試所用的電子天平的最大允差為±0.02 g，按均勻分布，其不確定度分量u21為：

（2）根據電子天平說明使用書給出，電子天平的分辨率為0.01 g，按均勻分布，其不確定度分量u22為：

（3）上述2種分量合成得出質量測量引起的標準不確定度為：

對于30g樣品而言，樣品質量測量引起的相對不確定度為：

2.2.3 時間測量引起的不確定度

（1）秒表的校準

用于檢測計算時間的秒表，依據檢定證書其在測量范圍下，擴展不確定度U=0.011s，k=2，則其標準不確定度為：

（2）秒表的讀數精度

檢測使用的計時秒表分度值是0.01 s，按矩形分布的半寬，有

上述2種分量合成，得出時間測量引起的標準不確定度為：

壓板施壓時間為60是，那么時間測量引起的相對不確定度為：

2.2.4 蓬松度儀引起的不確定度

IDFB采用專門定制的IDFB蓬松度儀，此蓬松度儀存在兩方面主要的不確定因素，一是蓬松度儀尺寸（內筒直徑、壓盤直徑、筒高度）測量，二是蓬松度儀所用壓盤質量[5,6]。

（1）蓬松度儀尺寸的校準

a．蓬松度儀長度的校準

蓬松度儀長度的擴展不確定度為U=0.5 mm，k=2，則其標準不確定度為：

b．蓬松度儀的讀數精度

蓬松度儀讀數分度值為1 mm，假設為矩形分布的半寬，則有

上述2種分量合成，得出蓬松度儀尺寸引起的標準不確定度為：

對于樣品的蓬松度為169 mm，蓬松度儀測量的相對合成不確定度為：

（2）蓬松度儀壓盤質量

依據儀器計量證書的結果，壓盤質量為（94.25±0.5）g，假設為矩形分布，壓盤質量引起的相對不確定度為：

2.2.5 數值修約引起的不確定度

按照IDFB 2015試驗方法的規定，計算修約到1 mm。依據JJF 1059─1999的規定，計算平均值修約而導致的不確定度為：

ur=0.29×1=0.29 mm

對于樣品的蓬松度為169 mm，修約導致的不確定度為：

2.3 合成不確定度

上述分析可知，相對合成不確定度可計算為:

合成標準不確定度為：

U（h）=huc=169×0.009=1.5 mm

2.4 擴展不確定度

取包含因子k=2（近似95%置信概率）[7]，則擴展不確定度為：

U=ku（h）=2×1.5=3.0 mm

2.5 不確定度報告與表示

根據上述計算結果可知，該樣品蓬松度的結果可表示為（169±3）mm，其擴展不確定度為3mm。

3 結論

根據上述分析，各分量都不同程度地影響了羽毛羽絨蓬松度的不確定度。通過比較u1>u4.2>u4.1> u5>u2>u3，可知隨機性u1和蓬松度儀壓盤質量u4.2對羽毛羽絨蓬松度不確定的影響最大。隨機性引起的不確定度最大，產生的原因受檢測人員的取樣、操作、讀取數值等的影響。此外，作為IDFB2015專用的蓬松度儀，不同于GB/T 14272─2011、QB/T 1193─2012（QB/T 1194、QB/T 1195、QB/T 1196）測試所用的蓬松度儀，IDFB 2015蓬松度儀的計量對蓬松度不確定度的影響不容忽視。

在檢測過程中，建議對檢測人員加強取樣、操作和讀取數值等方法的培訓，減少隨機性引起的不確定度，提高人員檢測技能，保證羽毛羽絨蓬松度檢測的準確性和可靠性。除了重視隨機性引起的不確定度，也不能忽視其他分量的重要性。對IDFB蓬松度儀的計量也是進一步保證檢測結果可靠和準確的前提。

[1]郭玲玲.羽絨檢測過程中的要點分析[J].山東紡織經濟,2014（7）:23-24.

[2]楊璐源,周兆懿.羽絨蓬松度測試的影響因素[J].上海紡織科技,2014（5）:23-25.

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[7]趙金晶,董愛林,陳惠敏.羽絨蓬松度測定結果不確定度的評定[J].紡織報告,2015（2）:73-76.

Analysis on the uncertainty of IDFB 2015 bulk

YAN Chang,WANG Hao
(Shanghai Institute of Fiber Inspection and Technical Research,Shanghai 200040,China)

The factors effecting the uncertainty of feather volume are analyzed and evaluated based on the determination of IDFB 2015 feather bulk.The results show that the randomness and the quality of feather bulk dashboard are the greatest factors.It is suggested to strengthen the targeted training for the relative persons of sampling,testing and operating and reading the numerical method so as to im?prove the testing skills of the staff and reducing the uncertainty caused by randomness.

feather,bulk,uncertainty,analysis

TS107

A

1001-7046（2017）03-0024-04

2017-06-21

閆暢（1989-），女，助理工程師，主要從事紡織品和羽毛羽絨的檢測工作。