基于船用救生衣浮力測(cè)量不確定度評(píng)估分析

摘要：救生衣浮力是救生衣質(zhì)量是否合格的重要參數(shù)指標(biāo)，所以檢測(cè)結(jié)果的可靠性及其重要。本文闡述了不確定度的發(fā)展和內(nèi)容，分析了在救生衣浮力檢測(cè)過(guò)程中主要的影響因素，量化不確定度分量，計(jì)算合成不確定度以及擴(kuò)展不確定度。試驗(yàn)測(cè)量不確定度為0.2269。置信區(qū)間為95%的擴(kuò)展不確定度為0.4538，可為樣品的檢測(cè)提供參考。

關(guān)鍵詞：救生衣浮力；不確定度；評(píng)估

近年來(lái)，漁業(yè)作業(yè)生產(chǎn)安全頗受社會(huì)各界關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)漁船船員每10萬(wàn)人死亡近160人 [1]，人員落水后死亡占漁民死亡總數(shù)的46.0%。因此，救生衣作為漁船用主要救生裝備之一，是海難事故發(fā)生后漁民最直接、最迅速的自救工作。救生衣的質(zhì)量直接影響成施救成功率，而浮力作為救生衣性能指標(biāo)中最為重要的參數(shù)指標(biāo)決定了產(chǎn)品是否合格[2]。為了得到更為可靠的救生衣浮力檢測(cè)結(jié)果，本文作者在多年工作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)浮力檢測(cè)過(guò)程的分析，找出其不確定度來(lái)源，建立救生衣浮力檢測(cè)的不確定度分析方法，以便如實(shí)反映檢測(cè)的準(zhǔn)確度，找出減少不確定度的有效途徑。

1 不確定度的發(fā)展和內(nèi)容

測(cè)量不確定度是測(cè)量技術(shù)的重要概念，是保證檢測(cè)質(zhì)量的重要要素，由美國(guó)計(jì)量專家埃森哈特于1963年提出[3]。測(cè)量不確定度表明了測(cè)量結(jié)果的可信賴程度。不確定度來(lái)源大多來(lái)自以下幾個(gè)方面：1）標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果的不確定度或誤差；2）儀器設(shè)備本身的誤差；3）操作人員對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響；4）環(huán)境對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響；5）重復(fù)測(cè)量引入的數(shù)據(jù)離散型[4]。而不確定根據(jù)獲得方式的不同，分為A類評(píng)定以及B類評(píng)定。A類評(píng)定是符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律的，而B類評(píng)定則是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)、資料或者其他信息進(jìn)行分析評(píng)估，并用假定的概率分布估計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)偏差表征[5]。

2 不確定度分析

試驗(yàn)儀器方法、設(shè)備

（1）試驗(yàn)方法。

試驗(yàn)依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB 43032008 船用救生衣》[6]標(biāo)準(zhǔn)中“浮力測(cè)量的試驗(yàn)方法”進(jìn)行。將救生衣剛好浸沒(méi)在淡水水面以下，分別測(cè)量在浸入時(shí)及浸入24h后的浮力。

（2）試驗(yàn)流程。

取一件救生衣樣品，分別記錄浸入時(shí)及浸入24h后的浮力，重復(fù)10次。

（3）數(shù)學(xué)模型。

救生衣浮力的數(shù)學(xué)模型：W =W2W1

式中：W為救生衣浮力，W1為救生衣浸入時(shí)浮力，W2為救生衣浸入24h后浮力。

（4）設(shè)備。

試驗(yàn)使用青島偉創(chuàng)科技公司生產(chǎn)的FGJ50型數(shù)顯推拉力計(jì)（測(cè)力儀），該儀器的測(cè)量范圍為0～50kg，測(cè)量精度為0.5級(jí)。

3 不確定度分量的識(shí)別和判定

3.1 不確定度分量的識(shí)別

根據(jù)分析，試驗(yàn)中不確定度主要來(lái)自3方面：（1）儀器設(shè)備誤差；（2）重復(fù)測(cè)量誤差；（3）人員間誤差。

3.2 不確定度分量的評(píng)定

（1）儀器設(shè)備誤差。

試驗(yàn)測(cè)量用的數(shù)顯推拉力計(jì)，經(jīng)計(jì)量其稱量精度為0.5級(jí)，稱量誤差為±0.25kg，可視為正態(tài)分布，則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：UW=025[]3=0.144kg

（2）重復(fù)測(cè)量誤差。

同一操作人員使用該儀器設(shè)備對(duì)同一樣品進(jìn)行10次測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如下：

（3）人員誤差。

同一實(shí)驗(yàn)室不同操作人員的操作也有可能會(huì)引入誤差。試驗(yàn)中安排3名操作人員對(duì)同一樣品進(jìn)行反復(fù)3次測(cè)量，進(jìn)行誤差計(jì)算。

從表2得知，不同操作人員引起的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.0128kg。

3.3 測(cè)量總不確定度和擴(kuò)展不確定度

（1）總不確定度。

由于分析在測(cè)量過(guò)程中，不確定度因素主要來(lái)源是儀器設(shè)備誤差、重復(fù)測(cè)量誤差以及人員誤差。分析試驗(yàn)過(guò)程中救生衣浮力測(cè)量不確定度因素來(lái)源及其量見表3。

（2）擴(kuò)展不確定度。

取置信概率為95%包含因子k=2。其擴(kuò)展不確定度為：μrel95%=k×Urel=04538

4 不確定度報(bào)告

本文通過(guò)對(duì)救生衣浮力檢測(cè)中不確定度的分析，得到置信區(qū)間為95%的相對(duì)擴(kuò)展不確定度為Urel95%為0.4538。在分析過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)中較大誤差來(lái)自于儀器設(shè)備本身的誤差，因此在日常工作中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)檢測(cè)用儀器的維護(hù)和保養(yǎng)。同時(shí)需要加大對(duì)人員的培訓(xùn)，統(tǒng)一操作方法，以期獲得更加可靠可信的數(shù)據(jù)。測(cè)量不確定度作為國(guó)際上通過(guò)的做法，是避免因測(cè)量方法和測(cè)量條件不同影響測(cè)量結(jié)果的有效手段之一，也可以充分地證明測(cè)量結(jié)果的可靠性，更好地為產(chǎn)品的市場(chǎng)準(zhǔn)入把好關(guān)，推進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]張祝利，顧海濤.我國(guó)漁船用救生設(shè)備行業(yè)及質(zhì)量現(xiàn)狀分析[J].農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，2009（5）：2427.

[2]何雅萍、顧海濤、王瑋.漁船救生設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)體系研究[J].中國(guó)漁業(yè)質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)，2013（2）：2935.

[3]JJF10591999測(cè)量不確定度評(píng)定與表示.中國(guó)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.北京：計(jì)量出版社，2000.

[4]邱鳴霞.測(cè)量不確定度的分析及應(yīng)用[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2016（43）：8082.

[5]王寧.不確定度與誤差的探討[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2016（2）：5152.

[6]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB 43032088 船用救生衣[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

作者簡(jiǎn)介：?？。?979），男，武漢人，本科，工程師，主要研究方向：救生設(shè)備。