剝離強度測量的不確定度評定分析與計算

姚紅艷

剝離強度測量的不確定度評定分析與計算

姚紅艷

本文以鋼管3PE防腐層剝離強度測量的不確定度分析為例，從測量儀器、測量環境、測量人員、測量方法等方面全面考慮，并對測量結果影響較大的不確定度進行充分的分析，介紹了防腐層剝離強度測定的不確定的計算方法。

測量不確定度是指與測量結果相關聯的一個參數，用以表征合理地賦予被測量之值的分散性。測量不確定度是由于隨機效應和已識別的系統效應不完善的影響，而對被測量的測得值不能確定的程度。不確定度的測量不僅在校準和合格率評定中具有很重要的意義，在現場檢測中也越來越重要了。

測量不確定的來源主要有：1）對被測量的定義不完善；2）實現被測量的定義的方法不理想；3）抽樣的代表性不夠；4）對測量過程中環境影響的認識不全，對環境條件的測量和控制不完善；5）對模擬儀器的讀數存在人為偏移；6）測量儀器的計量性能存在一定的局限性，導致儀器本身的不確定度；7）賦予計量標準的值或標準物質的值不準；8）引用于數據計算的常量和其他參數不準；9）測量方法和測量程序中的近似和假設；10）在相同條件下，被測量重復觀測值的變化。

用GUM法評定測量不確定度的一般流程如圖1：

測量依據

GB/T 23257-2009《埋地鋼質管道聚乙烯防腐層》

JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》

測量過程

環境條件：20℃±10℃，作業廠房內。

測量設備：拉力計（kN300，某國產品牌），測量范圍：0～300N；誤差0.2N；游標卡尺（0～200mm，某國產品牌），測量范圍0～200mm；誤差：0.02mm。

被測對象：鋼管表面防腐層的剝離強度，20℃±10℃，≥100N/cm，允許測量誤差7%。

測量方法：拉力計直接測量。

防腐層剝離強度的測量模型為：

靈敏系數

分析和量化不確定度分量

測量不確定度的A類評定

在相同的條件下，由樣品測量值的變動性對剝離強度測量不確定度進行統計分析。

A類標準不確定度（單次測量標準差）

對同一臺拉力計，選擇1cm寬的試樣，105.0N為測量點，連續測量10次，得到測量結果見表1。

表1 測量結果統計

其標準不確定度用貝塞爾公式求得：

UA=SA=0.35N/cm

測量不確定度的B類評定

拉力計的不確定度分量UF1。

1)拉力計的最大允許誤差為，u=0.2N，μ=U=0.12N。

2)測量人員估讀誤差引起的不確定度UF2。所用的拉力計為指針式的，分度值為2.5N,可估讀到1/5即0.2分度，0.2×2.5N=0.5N。如認為其均勻分布，

3)力值測量引入的不確定變分量合成。由于各個不確定度分量彼此相對獨立，應采用方和根方法進行不確定度的合成。則：由力值測量引入的不確定度分量為：

防腐層試樣寬度引入的不確定度分量UL。1)因為游標卡尺的示值誤差等于分度值d=0.02mm，2) 由于本方案中試樣寬度為固定值1cm。因此不再考慮寬度測量所引起的不確定度；3)寬度測量引入的不確定變分量合成。由于各個不確定度分量彼此相對獨立，應采用方和根方法進行不確定度的合成。則：

U=CU=-300Ncm-2×0.01mm=0.3Ncm-1

LLL1測量不確定度UB為：

UB==0.42Ncm-1合成不確定度

計算擴展不確定度U

取包含因子k=2，故擴展不確定度U為：U= k u =2×0.55Ncm-1=1.10Ncm-1

通常根據被測對象的風險按允許的單邊值1～10%確定控制限的大小。按照GB/ T 23257-2009的要求，防腐層剝離強度≥100Ncm-1，允許測量誤差為7%，即允許測量誤差為7N。

本方案的擴展不確定度1.10小于7N的1/3，說明本方案完全滿足對管體防腐層剝離強度的檢測。

（作者單位：四川石油天然氣建設工程有限責任公司容器制造廠）

圖1 用GUM法評定測量不確定度的一般流程