機織物單位面積質(zhì)量不確定度分析

祝明亮，馮嵐清，金運星

(利郎(中國)有限公司，福建 晉江 362200)

1 引言

紡織品的單位面積質(zhì)量是衡量面料用紗量多少、判定各項物理性能指標(biāo)的重要因素[1]。在本公司紡織品檢測實踐中，同種類型面料重復(fù)檢測，易出現(xiàn)檢測結(jié)果不一致的問題，較為主要的原因是送檢面料的不一致性。通過測量面料的單位面積質(zhì)量，一方面可判斷送檢面料的一致性，另一方面也可反映檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此準(zhǔn)確地評估紡織品單位面積質(zhì)量，對于紡織行業(yè)有較為重要的指導(dǎo)意義[2]。當(dāng)要求用小試樣進行紡織品的單位面積質(zhì)量測試時，GB/T 4669—2008、ISO 3801—1977(E)等標(biāo)準(zhǔn)均列出了測試原理和測試程序，具體操作差別不大。

紡織品單位面積質(zhì)量不確定度的評定基于測量過程處于有效的統(tǒng)計控制狀態(tài)，通過監(jiān)控檢測過程、發(fā)現(xiàn)并排除異常以取得檢測質(zhì)量的可靠性[3]。為了較為準(zhǔn)確得出紡織品機織物單位面積質(zhì)量的不確定度，本文按GB/T 4669—2008《紡織品 機織物 單位長度質(zhì)量和單位面積質(zhì)量的測定》[4]，從多個不確定度分量出發(fā)，對紡織品單位面積質(zhì)量的測定作了不確定度評定。

2 試驗過程

甲、乙兩名操作人員用切割器在已調(diào)濕樣品不同經(jīng)緯處各取10個被測樣，根據(jù)GB/T 4669—2008方法5進行試驗，不確定來源因果圖如圖1所示[5]，測試結(jié)果見表1。

3 不確定度評定

3.1 測量模型

評定單位面積質(zhì)量不確定度的轉(zhuǎn)換式為：

mua=m稱量/S

(1)

式中：mua—經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)大氣調(diào)濕后小織物的單位面積調(diào)濕質(zhì)量，g/m2；m稱量—經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)大氣調(diào)濕后試樣的調(diào)濕質(zhì)量，g；S—經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)大氣調(diào)濕后試樣的面積，m2。

由表1可知，稱量值是10個數(shù)值的平均值得出的，復(fù)現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)不確定度不可忽略。在稱量值中還應(yīng)加入復(fù)現(xiàn)性修正量R，其值為零，不確定度非零。圓刀直徑不確定度難以定量，認(rèn)為含于R之中。有效數(shù)值修約到0.01g，稱量值中還應(yīng)加入m修約，其絕對值≤0.5，不確定度非零[5]。則評定稱量過程質(zhì)量不確定度測量模型為：

m稱量=m示值+R+m修約

(2)

式中：m示值—稱量時天平的示值顯示質(zhì)量，g；R—復(fù)現(xiàn)性修正量，其值為零，不確定度非零，g；m修約—平均值修約掉的質(zhì)量，其絕對值≤0.005，不確定度非零，g。

3.2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度表達式

因式(2)是線性模型，則合成標(biāo)準(zhǔn)不確定表達式為[6]：

(3)

式中：uc(m稱量)—質(zhì)量稱量的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，g；u(m示值)—天平示值誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，g；u(R)—復(fù)現(xiàn)性的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，g；u(m修約)—數(shù)值修約引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，g。

3.3 評定不確定度分量u

3.3.1評定u(m示值)

查天平檢定證書(2018)XFJJD-0143、(2017)XFJJD-0313、(2016)XFJJD-0437和JJG 1036-2008《電子天平》檢定規(guī)程，電子天平3年內(nèi)均檢定合格(高準(zhǔn)確度級)，u(m示值)使用最大允許誤差絕對值(MPEV)作B類評定。

表2 JJG 1036—2008 高準(zhǔn)確度級電子天平的法定允差

3.3.2評定u(R)

同一樣品取不同經(jīng)緯部位，由兩個人分別用切割器取10份試樣，再分別進行測量，得的結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)偏差見表1；

因為每次核查的測量次數(shù)相同，則合并樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差按公式按JJF 1059.1-2012公式(15)[6]計算：

(4)

式中：sp—合并樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差；sj—第j次核查時的實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差；m—核查次數(shù)。

3.3.3評定u(m修約)

3.3.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(m稱量)及uc(mua)

將上文得到的u(m示值)、u(R)、u(m修約)代入式(2)得到uc(m稱量)=8.77×10-3(g)，將uc(m稱量)代入式(1)得到uc(mua)=0.88(g/m2)。

3.3.5評定擴展不確定度U

依據(jù)JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》[6]，取包含因子k=2，則U=k×uc(mua)=1.77≈2(g/m2)。

3.3.6測量結(jié)果

按GB/T 4669—2008僅需5個原始數(shù)據(jù)的平均值[4]，取表1中甲、乙測量的前5個數(shù)值，得出測量平均值和單位面積質(zhì)量，見表3。

人員甲測得的單位面積質(zhì)量結(jié)果值可表示為(280±2)g/m2，U值為2 g/m2，包含因子k=2；人員乙測得的單位面積結(jié)果值可表示為(281±2)g/m2，U值為2 g/m2，包含因子k=2。

3.3.7不確定度一覽表[5]及結(jié)論

文中所有相關(guān)的不確定度見表4，可知紡織品單位面積質(zhì)量檢測的不確定度主要來源于重復(fù)性測量和平均值修約。

4 結(jié)語

單位面積質(zhì)量既可衡量面料質(zhì)量，又可用于紡織品檢測樣品識別，是紡織品的重要指標(biāo)之一。本文通過對單位面積質(zhì)量測定過程中多個不確定度分量進行評定，發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果不確定度主要來源于重復(fù)性測量和平均值修約，因此在日常檢測工作中，要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)操作，以提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。