皮革断裂伸长率测量不确定度的评定

杨泽文

（深圳市计量质量检测研究院，广东深圳518131）

皮革断裂伸长率测量不确定度的评定

杨泽文

（深圳市计量质量检测研究院，广东深圳518131）

依据QB/T 2710-2005标准测试皮革断裂伸长率，对测量过程的不确定度来源进行了分析，找出了影响断裂伸长率测量结果的主要因素，并对不确定度各个分量进行了评定、合成，最后给出了合成不确定度和扩展不确定度。

皮革；断裂伸长率；不确定度

1引言

断裂伸长率是皮革的重要力学性能指标，其测试原理是在一定的速率下试样被拉断为止时的伸展程度。为了全面了解在实验中得到的检测数据的准确性，我们需要对影响断裂伸长率检测结果的影响因素进行分析，找出其主要影响因素，本文依据J J F 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》对皮革断裂伸长率测量的不确定度进行了评定，找到引起测量结果不确定度的主要来源并加以分析，为提高检测结果的可靠性提供依据。

2概述

2.1测试方法

按照行业标准QB/T 2710-2005《皮革物理和机械试验抗张强度和伸长率的测定》进行检测。

2.2环境条件

试样在温度（20±2）℃、湿度（65±5）RH%的状态下调节48小时，并在此条件下进行测试。

2.3测试设备

电子万能材料试验机，I级精度；数显游标卡尺。

2.4测试对象

皮革断裂伸长率。

2.5试验步骤

按QB/T 2707-2005要求用标准规格的模刀从粒面切取6个试样，3个试样的长边平行于背脊线方向，3个试样的长边垂直于背脊线方向。按 QB/T 2707-2005进行空气调节后，调整拉力试验机，使拉力试验机上下夹具之间的距离为50 mm（准确至0.5 mm），将试样置于拉力试验机的上下两夹具中，使夹具的边沿与试样的夹持线AB、CD线平齐，并确保试样粒面在同一平面上，并且要松紧适宜，以防止试样在拉伸过程中滑脱和断裂在夹具内，输入试样夹紧后夹具间的初始距离，然后在标准试验条件下以（100±20）mm/min的拉伸速度拉伸试样，直至试样被拉断，拉力试验机的横梁位移测量系统测出试样断裂后夹具间的距离，并按公式计算出断裂伸长率，计算平均值，对检测结果进行数值修约。

3建立数学模型

式 中 ：Eb——断 裂 伸 长率，%；

L2——夹具在试样断裂时的距离，mm；

L0——夹具初始时的距离，mm；

4不确定度的主要来源和分析

从断裂伸长率的数学模型公式分析可知，皮革断裂伸长率测量结果的不确定度的主要来源有：

断裂伸长率重复性测量带来的标准不确定度；

试样夹紧后夹具间初始距离带来的不确定度：包括夹具间初始距离重复测量带来的不确定度、数显游标卡尺精度带来的不确定度；

拉力机横梁位移测量系统测量试样拉断后夹具间距离带来的不确定度：包括横梁位移测量系统精度带来的不确定度、校准横梁位移测量系统用的标准大量程位移测量装置的精度带来的不确定度；

拉力试验机数显系统的数值修约带来的不确定度。

5不确定度的评定

5.1断裂伸长率重复性测量引起的不确定度

断裂伸长率是被测某一批相同试片的特性，在这些试片上裁取的试样之间的差异带来的不确定度可用这些试样重复测量来评价。本试验以垂直于背脊线方向在同一张皮革上裁取10个试样进行断裂伸长率测试。测试结果见表1。

表1　皮革断裂伸长率测试结果

采用A类方法评定，由贝塞尔公式得出其实验标准偏差：

式中：Ei——某次测量结果；

E——n次测量所得一组测得值的算术平均值；

n——测量次数，n=10。

实际测量的试验结果是以3片试样的平均值作为测量结果，则重复性测量所引起的标准不确定度为：

5.2试样夹紧后夹具间初始距离测量带来的不确定度

5.2.1初始距离重复测量不确定度

用数显游标卡尺对同一试样夹紧后初始距离重复测量10次，其测量值如表2。

采用A类方法评定，由贝塞尔公式得出其实验标准偏差：

式中：L0i——某次测量结果；同组测试结果的算术平均值；

因此初始距离重复测量引起的不确定度为

5.2.2数显游标卡尺精度带来的不确定度

数显游标卡尺的最大允许误差为±0.01 mm，采用B类方法评定，认为示值呈矩形（均匀）分布，取置信因子，测量夹具初始时距离L0所用的数显游标卡尺引起的标准不确定度为：

5.2.3初始距离测量带来的总的不确定度

u1(L0)与u2(L0)分量彼此独立不相关，所以：

5.3拉力机横梁位移测量系统测量试样拉断后夹具间距离带来的不确定度

5.3.1横梁位移测量系统精度带来的不确定度

查阅拉力机横梁位移测量系统的计量校准证书，其示值误差为0.2%，采用B类方法评定，认为示值呈矩形（均匀）分布，取置信因子，因此测量试样拉断后夹具间距离所用的拉力机横梁位移测量系统引起的相对标准不确定度为：

5.3.2校准横梁位移测量系统用的标准大量程位移测量装置的精度带来的不确定度

1级拉力试验机横梁位移测量系统用大量程位移测量装置进行校准的，该大量程位移测量装置示值误差为0.03%，采用均匀概率分布处理，按B类方法评定，则标准大量程位移测量装置引起的相对标准不确定度为：

数显式拉力试验机采取计算机采集数据，可以不考虑人员读数重复性引入的不确定度，所以横梁位移测量系统测量试样断后夹具间距离引起的总的相对标准不确定度为：

5.4检测结果数值修约带来的标准不确定度

采用B类方法评定，取矩形（均匀）分布，数值修约引入的不确定度分量为：

δx为修约间隔，断裂伸长率测试结果取平均值，修约到0.1%，所以：uEb2=0.29δx= 0.29×0.1%=0.029%

5.5不确定度一览表

综上分析，将各不确定度分量的来源及数值汇总如表3、表4。

表2　皮革试样初始距离测量结果

表3　相对标准不确定度一览表

5.6合成标准不确定度

由于拉力试验机横梁位移测量系统精度和断裂伸长率重复性测量、试样夹紧后夹具间初始距离和数值修约所引入的各不确定度分量彼此独立不相关，所以合成标准不确定度为：

5.7扩展不确定度

扩展不确定度为合成标准不确定度与包含因子的乘积，取置信概率p=95%，包含因子k=2，则断裂伸长率测量的扩展不确定度为：U=k×uc(Eb)=2×0.25% =0.5%

5.8测量不确定度报告

按QB/T2710-2005标准进行测试，根据以上评定，皮革垂直于背脊线方向断裂伸长率的报告如下：

表4　标准不确定度一览表

6结论

通过对皮革断裂伸长率测量不确定度的评定，找出影响断裂伸长率检测结果的主要因素是断裂伸长率重复性试验和拉力试验机横梁位移测量系统精度、夹具间初始距离测量和数值修约，因此，在实际检测中的关键控制点是要提高检测人员素质，需充分考虑试样夹紧后夹具间初始距离的测量以及施力的轴向性等对检测结果的影响，在实验中要特别注意上述各操作环节的严谨、规范，要核查各类测量读数和计算、转换结果；对于测量试样夹紧后夹具间初始距离用的游标卡尺要定期进行计量校准，确保其在合格范围内使用；对于在测试中偏离中心值的离散值要严格按照规则予以剔除，从而最大限度地提高测量结果的可信度；

在日常检测工作中，要严格按照有关标准进行，做好关键控制点，就可以降低测量结果的不确定度。

[1]QB/T2710-2005，皮革物理和机械试验抗张强度和伸长率的测定[S].

[2]QB/T2707-2005，皮革物理和机械试验试样的准备与调节[S].

[3]QB/T2706-2005，皮革化学、物理、机械和色牢度试验取样部位[S].

[4]JJF 1059.1-2012，测量不确定度评定与表示[S].

Evaluation of Measurement Uncertainty in the Determination of Percentage Extension after Fracture of Leather

YANG Ze-wen
（Shenzhen Academy of Metrology&Quality Inspection，Shenzhen 518131，China）

The percentage extension after fracture of leather is determined according to QB/T 2710-2005. The source of uncertainty in the whole process of measurement is analysed，and the main factors that affect the results was found out.The single factor of uncertainty is estimated and combined.The combined uncertainty and expanded uncertainty are presented.

leather；percentage extension after fracture；uncertainty

TS 57

A

1671-1602（2016）15-0025-05

杨泽文（1981-），男，广东揭阳人，大学本科，工学学士，工程师，主要从事皮革、毛皮、鞋类产品的质量检测工作。E-mail：yzwyzx10@163.com。