金屬家具中木質件含水率測量結果不確定度評定

張 軒，張文強，戴 蕊

(1.國家林業草原局林產品質量檢驗檢測中心,江蘇 徐州 221300；2.國家木材與木制品性能 質量檢驗檢測中心,北京 101102；3.邳州金寶建筑工程有限公司,江蘇 徐州 221300)

1 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]。在2021年抽查的家具及板材產品中共抽查708家企業生產的711批次產品，抽查不合格率為17.2%。其中家具、棕纖維彈性床墊、中密度纖維板等產品抽查不合格率較高，分別為40.0%、28.4%和15.0%[7]。金屬家具中木質件含水率是檢驗金屬家具木質件最基本的質量指標，只有用不確定度來表示和處理其測量結果，對產品的結果判定才更加具有實際意義。

2 測量原理及控制過程

金屬家具中木質件含水率是檢驗金屬家具產品部件材質理化性能質量指標，對于評價產品部件材質理化性能十分重要。該實驗依據GB/T 3325-2017《金屬家具通用技術條件》[8]條款5.5.2中規定木質件含水率的測定方法、JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》[9]及CNAS-CL01-G003：2021《測量不確定度的要求》[10]，對金屬家具中木質件含水率不確定度來源進行分析和量化，提出金屬家具中木質件含水率不確定度的評定方法。

(1)目的。評定金屬家具中木質件含水率測量結果不確定度。

(2)依據。GB/T 3325-2017《金屬家具通用技術條件》條款5.5.2。

(3)測量儀器。木材含水率測定儀，準確度等級1.0級；示值最大允許誤差±1.0%；分辨率±0.1%。

(4)測量程序。①具體實驗方法：測試部位取試件離地100 mm以上位置，任選3個不同位置的零件，在每一個零件上任選3個測試點進行測試，分別求出3個零件上測得的平均值，其中最大的平均值作為該試件的木材含水率評定值；②特別注意事項：因為產品所在地區城市的年平均木材平衡含水率有所不同，金屬家具木質件含水率測定應在抽樣現場或同一地區城市測定。

2 不確定度分量的主要來源及其分析

本次試驗測量重復性引入的不確定度分量，采用A類評定方法進行評定，采用B類評定方法確定不確定度分量來源于木材含水率測定儀測量誤差引入的不確定度、木材含水率測定儀的分辨力引入的不確定度、人為讀數引入的不確定度、測得量值數值修約引起的不確定度(圖1)。

圖1 不確定度分量來源魚骨分析

3 不確定度分量分析計算

3.1 測量結果重復性引入的不確定度分量

通過數學模型和試驗步驟，可以看出本試驗測量結果重復性引入的不確定度分量為含水率測量結果重復性引入不確定度分量[11,12]。檢測方法已經明確了規范常規測量的測量程序和測量條件，按照方法進行同類被測件的測量，當可以認為對每一個同類被測量的實驗標準偏差相同時，通過累積的測量數據，計算出自由度充分大的合并樣本偏差，以用于A類評定每次測量時重復性引入的標準不確定度[13]。按照測量程序方法測量金屬家具中木質件含水率，對每個測量零件部位j(1#、2#、3#)，任選3個測試點測得值為Xi(i=1,2,3)，共測了3個部位(j=3),得到9組數據Xij(i=1,2,3；j=1,2,3)。數據如表1所示。

表1 木質件含水率

故在此測量過程中，測量結果的A類評定的標準不確定度為：

則相對于12.1%木質件含水率，測量的重復性r的相對標準不確定度urel(r)為：

=0.58%

3.2 木材含水率測定儀的測量誤差引入的相對不確定度的計算

3.3 木材含水率測定儀的分辨力引入的相對不確定度的計算

3.4 數值修約產生的不確定度分量

3.5 人為讀數產生的不確定度分量

高精度木材含水率測定儀的讀數最大變化值±0.1%，則數字顯示裝置的分辨力就為±0.1%，人的肉眼能分辨的數字變化即為數字顯示裝置的分辨力，故不需要重復計算[15]。

4 結果評定

4.1 相對合成標準不確定度評定

對采用A類評定方法和B類評定方法所計算的多個相對標準不確定度分量，可以進行合成，成為合成標準不確定度。本試驗由測量儀器、人員、重復性等因素引入的不確定度各個分量見表2。

則合成標準不確定度：

=0.0483×0.121×100%=0.58%。

4.2 相對擴展不確定度評定

取包含因子k=2，金屬家具中木質件含水率測量結果不確定度的相對擴展不確定度為：

Ur=kuc=2×0.58%≈1.2% (k=2)

表2 各個相對標準不確定度分量

4.3 報告檢測結果和擴展不確定度

金屬家具中木質件含水率測量結果以百分數表示，精確到0.1%。金屬家具中木質件含水率測量結果測得值為12.1%。其相對擴展不確定度Ur=1.2% (k=2)。