紡織品甲醛含量測定儀透射比和波長示值誤差測量結果的不確定度評定

【摘要】 本文對紡織品甲醛含量測定儀透射比和波長示值誤差測量結果進行不確定度評定，分析影響不確定度的主要因素。

【關鍵詞】 甲醛含量測定儀;不確定度;紡織品

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2020.05.014

Evaluation of Uncertainty of Measurement Results of Transmission Ratio and Wavelength Indication Error of Tester for Formaldehyde Content of Textiles

WANG Yi-ning

（Liaoning Institute of Measurement，Shenyang 110004，China）

Abstract： In this paper，the uncertainty of the measurement results of the transmission ratio and wavelength indication error of tester for formaldehyde content of textiles is evaluated，and the main factors affecting the uncertainty are analyzed.

Key words： tester for formaldehy;uncertainty;textiles

甲醛是一種有害的物質，如果長期接觸甲醛含量超標的紡織品和服裝，通過人體呼吸道及皮膚接觸對呼吸道粘膜和皮膚產生強烈的刺激，有可能會引發呼吸道的炎癥，也會引發頭痛、身體軟弱無力、皮膚發炎以及皮膚過敏等癥狀。目前用于纖維素纖維為主的織物的防縮、防皺和洗可穿整理的交聯劑是游離甲醛的主要來源。為了保護公眾的身體健康，倡導安全、綠色的生活方式，日本、歐美等國都陸續出臺了一系列關于生態紡織品的相關標準，并在標準中對紡織品中甲醛含量提出了限制值。我國現行強制性國家標準GB 18401-2010《國家紡織產品基本安全技術規范》規定了紡織產品的甲醛含量的限量值和試驗方法。標準規定紡織產品甲醛含量測定按GB/T 2912.1-2009《紡織品甲醛的測定第1部分：游離和水解的甲醛（水萃取法）》標準執行。

GB/T 2912.1-2009 標準測定方法的原理是試樣在40 ℃的水浴中萃取一定時間，將萃取液用乙酰丙酮顯色后，在412 nm波長下，使用分光光度計測定顯色液中甲醛的吸光度，根據朗伯-比爾定律，對照標準甲醛工作曲線，計算出試樣中游離甲醛的含量。

1 概述

1）校準依據：JJF（紡織） 067-2016《紡織品甲醛含量測定儀校準規程》。

2）環境條件：溫度介于10～35 ℃之間，相對濕度小于85%。

3）測量標準：氧化鈥濾光片。

4）校準對象：紡織品甲醛含量測定儀。

紡織品甲醛含量測定儀是符合GB/T 2912.1-2009標準要求的自動測量紡織品甲醛含量的儀器。它具有波長412 nm段的分光光度計為主機，并具有按照標準要求對該波長吸光度要素參與的甲醛含量自動計算的功能軟件。

本文針對依據JJF（紡織） 067-2016《紡織品甲醛含量測定儀校準規范》對紡織品甲醛測定儀校準時，紫外分光光度計的透射比和波長示值誤差的不確定度進行分析。

2 測量模型

2.1 透射比測量模型

[ΔT=T-Ts]

式中：[ΔT]——甲醛含量測定儀在紡織品中的透射比的測量值與被測量值的實際值之差;

[T]——甲醛含量測定儀在紡織品中的透射比示值的均值;

[Ts]——氧化鈥濾光片的實際值。

2.2 波長測量模型

[Δλ=λ-λs]

式中：[Δλ]——紡織品甲醛含量測定儀波長示值誤差，nm;

[λ]——紡織品甲醛含量測定儀波長示值的均值，nm;

[λs]——濾光片波長的實際值，nm。

3 輸入量中透射比的標準不確定度評定

3.1 輸入量[T]的不確定度[uT]的評定

輸入量[T]的不確定度的主要來源是測量實驗中的重復性，所以通過測量連續的實際值可以得到一個測量值的陣列，采用上述方法來評定。

在412.0 nm的波長處連續測量10次，得到測量列27.4、27.6、27.3、27.7、26.9、27.7、27.2、27.2、27.3、27.1（%）。

[T=1ni=1nTi=27.3%]

單次實驗標準差：[s=i=1nTi-T2n-1=0.211%]

在相同的實驗室條件下，連續重復測量三次，以這三次測量的實際均值所為測量的實驗結果，得出：

[uT=0.211%/3=0.122%]

3.2 輸入量[Ts]的標準不確定度[uTs]的評定

輸入量[Ts]的標準不確定度可根據標準濾光片的證書中給出的定值不確定度進行實驗評定，所以應采用上述方法進行輸入量的標準不確定度評定。

該透射比濾光片的定值證書給出的定值的不確定度為0.5%，定值證書給出的覆蓋因子k=2。不確定度為：

[uTs=ak=0.5%2=0.25%]

3.3 合成標準不確定度的評定

3.3.1 靈敏系數

數學模型為：[ΔT=T-Ts]

靈敏系數為：[c1=ΔTT=1]，[c2=ΔTTs=-1]

3.3.2 標準不確定度匯總表（見表1）

3.3.3 合成不確定度的計算

輸入量[T]與[Ts]二者獨立且二者無關，因此合成標準的不確定度可得到：

[u2cΔT=ΔTT×uT2+ΔTTs×uTs2=c1uT2+c2uTs2]

[ucΔT=0.1222+0.252%=0.28%]

3.4 擴展不確定度的評定（k=2）

[U=kucΔT=2×0.28%=0.6%]

3.5 不確定度的報告與表示

甲醛在紡織品中的含量測定儀在波長為412 nm處的透射比示值誤差結果的擴展不確定度為：

[ΔT=0.2%]，[U=0.6%]，[k=2]

4 波長輸入量的標準不確定度評定

4.1 輸入量[λ]的標準不確定度[u（λ）]的評定

輸入量[λ]的不確定度的主要來源為實驗室中的測量重復性，則可用測量連續測量值得到一個測量列，采用上述方法進行不確定度評定評定。

在412 nm處連續測量10次，得到一組測量列為：453.4，455.4，455.0，453.8，455.0，453.8，455.0，453.8，455.4，453.4。

[λ=454.4 nm]

單次實驗標準差為：

[s=i=1nλi-λ2n-1=0.63 nm]

在相同的實驗室環境下，當滿足條件下連續重復測量3次，并以這3次實測數據的均值為結果，可得出：

[uλ=0.63/3=0.36 nm]

4.2 輸入量[λs]的標準不確定度[u（λs）]的評定

輸入量[λs]的標準不確定度的主要來源是氧化鈥濾光片的定值不確定度，則可根據濾光片中的證書給出的定值不確定度作為結果的不確定度，所以可采用上述方法進行此類標準不確定度的評定。

在該濾光片的校準證書中可以看到，波長定值的不確定度為0.3 nm，覆蓋因子k=2，則不確定度為：

[u（λs）=ak=0.32=0.15 nm]

4.3 合成標準不確定度的評定

4.3.1 靈敏系數

數學模型為：[Δλ=λ-λs]

靈敏系數為：[c1=Δλλ=1]，[c2=Δλλs=-1]

4.3.2 標準不確定度匯總表

4.3.3 計算合成不確定度

輸入量[λ]與[λs]二者獨立且不相關，因此合成標準不確定度的計算公式如下：

[u2cΔλ=Δλλ×uλ2+Δλλs×uλs2=c1uλ2+c2uλs2]

[ucΔλ=0.362+0.152=0.15] nm

4.4 擴展不確定度的評定（k=2）

[U=kucΔλ=2×0.15 nm=0.3 nm]

4.5 測量不確定度的報告與表示

紡織品甲醛含量測定儀在波長為412 nm時，測量得到的示值誤差的擴展不確定度的結果如下：

[Δλ=0.2 nm]，[U=0.3 nm]，[k=2]

5 結論

由以上各分量的大小以及最后的不確定度結果可以看出：紡織品甲醛含量測定儀用于測定紡織品中的甲醛含量時所產生的不確定度中，檢測儀器本身的校準、實驗室環境以及測量重復性所引入的不確定度較大，其他因素引入的不確定度影響較小，所以用此類檢測儀器進行檢測工作時，需要注意儀器本身的性能和準確度對檢測結果所帶來的影響。

【參考文獻】

[1] 紡織品 甲醛的測定 第1部分：游離和水解的甲醛（水萃取法）：GB/T 2912.1-2009[S].

[2] 紡織品甲醛含量測定儀校準規范：JJF（紡織） 067-2016[S].

【作者簡介】王一寧（1991-），男，學士，研究方向為長度計量。