剝離強(qiáng)度測(cè)量的不確定度評(píng)定分析與計(jì)算

姚紅艷

剝離強(qiáng)度測(cè)量的不確定度評(píng)定分析與計(jì)算

姚紅艷

本文以鋼管3PE防腐層剝離強(qiáng)度測(cè)量的不確定度分析為例，從測(cè)量?jī)x器、測(cè)量環(huán)境、測(cè)量人員、測(cè)量方法等方面全面考慮，并對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較大的不確定度進(jìn)行充分的分析，介紹了防腐層剝離強(qiáng)度測(cè)定的不確定的計(jì)算方法。

測(cè)量不確定度是指與測(cè)量結(jié)果相關(guān)聯(lián)的一個(gè)參數(shù)，用以表征合理地賦予被測(cè)量之值的分散性。測(cè)量不確定度是由于隨機(jī)效應(yīng)和已識(shí)別的系統(tǒng)效應(yīng)不完善的影響，而對(duì)被測(cè)量的測(cè)得值不能確定的程度。不確定度的測(cè)量不僅在校準(zhǔn)和合格率評(píng)定中具有很重要的意義，在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中也越來越重要了。

測(cè)量不確定的來源主要有：1）對(duì)被測(cè)量的定義不完善；2）實(shí)現(xiàn)被測(cè)量的定義的方法不理想；3）抽樣的代表性不夠；4）對(duì)測(cè)量過程中環(huán)境影響的認(rèn)識(shí)不全，對(duì)環(huán)境條件的測(cè)量和控制不完善；5）對(duì)模擬儀器的讀數(shù)存在人為偏移；6）測(cè)量?jī)x器的計(jì)量性能存在一定的局限性，導(dǎo)致儀器本身的不確定度；7）賦予計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的值或標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的值不準(zhǔn)；8）引用于數(shù)據(jù)計(jì)算的常量和其他參數(shù)不準(zhǔn)；9）測(cè)量方法和測(cè)量程序中的近似和假設(shè)；10）在相同條件下，被測(cè)量重復(fù)觀測(cè)值的變化。

用GUM法評(píng)定測(cè)量不確定度的一般流程如圖1：

測(cè)量依據(jù)

GB/T 23257-2009《埋地鋼質(zhì)管道聚乙烯防腐層》

JJF 1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》

測(cè)量過程

環(huán)境條件：20℃±10℃，作業(yè)廠房?jī)?nèi)。

測(cè)量設(shè)備：拉力計(jì)（kN300，某國(guó)產(chǎn)品牌），測(cè)量范圍：0～300N；誤差0.2N；游標(biāo)卡尺（0～200mm，某國(guó)產(chǎn)品牌），測(cè)量范圍0～200mm；誤差：0.02mm。

被測(cè)對(duì)象：鋼管表面防腐層的剝離強(qiáng)度，20℃±10℃，≥100N/cm，允許測(cè)量誤差7%。

測(cè)量方法：拉力計(jì)直接測(cè)量。

防腐層剝離強(qiáng)度的測(cè)量模型為：

靈敏系數(shù)

分析和量化不確定度分量

測(cè)量不確定度的A類評(píng)定

在相同的條件下，由樣品測(cè)量值的變動(dòng)性對(duì)剝離強(qiáng)度測(cè)量不確定度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度（單次測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)差）

對(duì)同一臺(tái)拉力計(jì)，選擇1cm寬的試樣，105.0N為測(cè)量點(diǎn)，連續(xù)測(cè)量10次，得到測(cè)量結(jié)果見表1。

表1 測(cè)量結(jié)果統(tǒng)計(jì)

其標(biāo)準(zhǔn)不確定度用貝塞爾公式求得：

UA=SA=0.35N/cm

測(cè)量不確定度的B類評(píng)定

拉力計(jì)的不確定度分量UF1。

1)拉力計(jì)的最大允許誤差為，u=0.2N，μ=U=0.12N。

2)測(cè)量人員估讀誤差引起的不確定度UF2。所用的拉力計(jì)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(rèn)為其均勻分布，

3)力值測(cè)量引入的不確定變分量合成。由于各個(gè)不確定度分量彼此相對(duì)獨(dú)立，應(yīng)采用方和根方法進(jìn)行不確定度的合成。則：由力值測(cè)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?yàn)橛螛?biāo)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(cè)量所引起的不確定度；3)寬度測(cè)量引入的不確定變分量合成。由于各個(gè)不確定度分量彼此相對(duì)獨(dú)立，應(yīng)采用方和根方法進(jìn)行不確定度的合成。則：

U=CU=-300Ncm-2×0.01mm=0.3Ncm-1

LLL1測(cè)量不確定度UB為：

UB==0.42Ncm-1合成不確定度

計(jì)算擴(kuò)展不確定度U

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

通常根據(jù)被測(cè)對(duì)象的風(fēng)險(xiǎn)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(qiáng)度≥100Ncm-1，允許測(cè)量誤差為7%，即允許測(cè)量誤差為7N。

本方案的擴(kuò)展不確定度1.10小于7N的1/3，說明本方案完全滿足對(duì)管體防腐層剝離強(qiáng)度的檢測(cè)。

（作者單位：四川石油天然氣建設(shè)工程有限責(zé)任公司容器制造廠）

圖1 用GUM法評(píng)定測(cè)量不確定度的一般流程