皮革柔軟度的測量不確定度評定

許亞萍，孫霞，李煉潔

（國家皮革質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，浙江海寧314400）

前言

GB/T 27025-2008《檢測和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力的通用要求》中規(guī)定：實(shí)驗(yàn)室至少應(yīng)努力找出不確定度的所有分量且作出合理評定，并確保結(jié)果的報(bào)告方式不會對不確定度造成錯覺[1]。其中，合理的評定依據(jù)對方法特性的理解和測量范圍，并利用諸如過去的經(jīng)驗(yàn)和確認(rèn)的數(shù)據(jù)。對于第三方檢測實(shí)驗(yàn)室，當(dāng)不確定度與檢測結(jié)果的有效性或應(yīng)用有關(guān)、影響對規(guī)范限度的符合性、測試方法中有規(guī)定或客戶有要求等情況時，檢測報(bào)告必須提供測量結(jié)果的不確定度。

皮革的柔軟性是指當(dāng)皮革受力發(fā)生變形時,檢測到的皮革厚度、擠壓力、表面花紋的平滑性和皮革抗彎延長性能的綜合。因此皮革的柔軟度是衡量皮革品質(zhì)特性的重要因素。

本文就皮革柔軟度的測量不確定度進(jìn)行分析和評定，以更好地確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)依據(jù)

依據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 17235:2015《皮革物理和機(jī)械試驗(yàn) 柔軟度的測定》[2]進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)樣品

家具用皮革、服裝用皮革、鞋面用皮革、鞋里用皮革、手套用皮革等各類皮革產(chǎn)品，本次試驗(yàn)選取家具用皮革。

1.3 試驗(yàn)儀器

BLC公司生產(chǎn)的型號為ST300的柔軟度儀。

1.4 試驗(yàn)程序

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，先按皮革的類型選擇合適的金屬環(huán)（本次試驗(yàn)采用25mm環(huán)），放入儀器（柔軟度儀），用無孔板對儀器進(jìn)行零位校正，再用標(biāo)準(zhǔn)皮革樣對25mm環(huán)進(jìn)行校正。校正完成后，將待測試樣正面朝上平放入儀器，進(jìn)行柔軟度測試，記錄測得值，保留2位有效數(shù)字。

2 皮革柔軟度數(shù)學(xué)模型

式中，R：被測樣品的柔軟度，mm

r：柔軟度儀顯示讀數(shù)，mm

△r：讀數(shù)誤差值,mm

3 不確定度分量的來源分析

①重復(fù)性測量引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：主要包括試樣的測試部位即樣品均勻

性、人員操作習(xí)慣等。對同一被測量對象進(jìn)行連續(xù)多次的測量，其結(jié)果必然存在一定的分散性，存在重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)偏差，故需要考慮由此帶來的不確定度。

②柔軟度儀測量引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：主要包括儀器校準(zhǔn)、儀器準(zhǔn)確度、儀

器測量的重復(fù)性等。由于儀器測量的重復(fù)性已包含在重復(fù)性測量中，故此處不再重復(fù)分析。

③數(shù)值修約引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度。數(shù)值經(jīng)修約后會產(chǎn)生誤差，所以需要考慮

由此帶來的不確定度。

④試驗(yàn)環(huán)境引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度。溫濕度的變化會影響皮革試樣的柔軟度測試結(jié)果，所以也應(yīng)考慮此處的不確定度。

表1 18組柔軟度測試數(shù)據(jù)Tab.1 18 groups of softness test data

4 不確定度分量的評定與計(jì)算

4.1 重復(fù)性測量引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(R)

對同一塊家具用皮革，按照測試方法，由6位操作人員在不同時間分別獨(dú)立測試3組樣品（樣品取自不同的部位），共得18組數(shù)據(jù)，詳見表1。

根據(jù)貝塞爾公式可知，標(biāo)準(zhǔn)偏差s(R)的計(jì)算公式如下：

將表1中的數(shù)據(jù)帶入，可得s(R)=0.07(mm)。

所以重復(fù)性測量引起的測量結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(R)為:

4.2 柔軟度儀測量引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(Y)

4.2.1 儀器校準(zhǔn)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(Y)

由校準(zhǔn)證書可知該柔軟度儀的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.04 mm，即:uc(Y)=0.04 mm

4.2.2 儀器準(zhǔn)確度引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 uδ(Y)

因柔軟度儀讀數(shù)的準(zhǔn)確度為0.1mm,按JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》[3]中4.3.3條規(guī)定,取矩形分布，故儀器準(zhǔn)確度引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uδ(Y)為:

4.2.3 由4.2.1和4.2.2可知，柔軟度儀測量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(Y)為：

故柔軟度儀測量的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(Y)為：

urel(Y)=0.049/2.63=1.86×10-2

4.3 數(shù)值修約引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(f)

同4.2.2條規(guī)定,取矩形分布，由數(shù)值修約引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(f)為:

由標(biāo)準(zhǔn)可知，ΔR（柔軟度數(shù)值修約間隔）為0.01 mm，則：

故數(shù)值修約引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為 urel(f)為:

表2 相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表Tab.2 List of relative standard uncertainties

4.4 試驗(yàn)環(huán)境引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（H）

由于此次試驗(yàn)是將試樣放置在溫度（20±2）℃、相對濕度（65±5）%RH 的環(huán)境下進(jìn)行預(yù)處理和測量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，其不確定度分量值很小很小，由此引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（H）可以忽略不計(jì)。

4.5 不確定度分量匯總

綜上評定，將各不確定度分量的來源及相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度值匯總?cè)绫?：

5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(R)及擴(kuò)展不確定度U

5.1 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(R)

由于表2中的各不確定度分量彼此獨(dú)立不相關(guān)，所以合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ucrel)為：

平均柔軟度R為2.63mm，

5.2 擴(kuò)展不確定度U

擴(kuò)展不確定度等于合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度與包含因子k的乘積，按JJF 1059-2012中4.5.2條規(guī)定，在通常情況下，一般取包含因子k=2，則皮革柔軟度的擴(kuò)展不確定度U為：

6 結(jié)果報(bào)告與表達(dá)

依據(jù)ISO 17235:2015，皮革柔軟度測量結(jié)果為 2.63 mm，U=0.18 mm，k=2。

7 結(jié)論

①皮革柔軟度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度主要來自重復(fù)性測量，其次是儀器本身的測量，而數(shù)值修約的影響較小。

②重復(fù)性測量引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度與樣品的均勻性、測量人員操作習(xí)慣等因素有關(guān)；儀器測量產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度與儀器校準(zhǔn)、儀器準(zhǔn)確度等因素有關(guān)。

③作為檢測實(shí)驗(yàn)室，在進(jìn)行柔軟度測試過程中，應(yīng)做到嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求，規(guī)范取樣部位，提高檢測人員的操作水平，使用精度較高的檢測儀器，以降低測量結(jié)果的不確定度，利于數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。