沼气专用PE管材密度测量的不确定度评估

贺 莉， 席 江， 冉 毅， 张冀川， 陈子爱

(1.农业部沼气科学研究所， 成都 610041； 2.农业部沼气产品及设备质量监督检验中心， 成都 610041)

沼气专用PE管材密度测量的不确定度评估

贺 莉1,2， 席 江1,2， 冉 毅1,2， 张冀川1,2， 陈子爱1,2

(1.农业部沼气科学研究所， 成都 610041； 2.农业部沼气产品及设备质量监督检验中心， 成都 610041)

密度是衡量沼气专用PE管材质量合格与否的重要参数。为找出对实验检测的主要影响因素，文章通过分析测试过程，量化不确定度分量，计算合成不确定度和扩展不确定度。实验测量不确定度为0.1928，置信区间为95%的扩展不确定度为0.3856，可为样品检测提供参考。

不确定度； PE管材； 密度

密度是衡量沼气专用PE管材质量合格与否的重要参数,实验通过对分析流程的分析，找出其不确定度来源，建立沼气专用PE管材密度测量的不确定度分析方法，以便如实反映测量的准确度，找出减少不确定度的有效途径。

1 不确定度分析

1.1 实验仪器方法、设备及试剂

1.1.1 实验方法及原理

测试依据国家标准GB/T 1033.1-2008《塑料 非泡沫塑料密度的测定 第1部分：浸渍法、液体比重瓶法和滴定法》执行。其原理是根据同一样品在水中和空气中的测得的不同质量，根据不同温度下水的密度，计算出PE管材的密度。

1.1.2 实验流程

在空气中称量质量不大于10 g的样品，并记录试样的质量。将试样浸入放在固定支架的浸渍液中，称量试样在浸渍液中的质量，重复10次。

在笔者实验中，浸渍液选用的是新鲜蒸馏水，其温度为23.5℃，对应的密度是0.9974718 g·cm-3。

1.1.3 数学模型

沼气专用PE管材密度测量的数学模型如下：

式中：ρs为PE管材密度,g·cm-3；mS.A为PE管材在空气中的质量，g；m1L为PE管材在水中的质量，g；ρ1 L为新鲜蒸馏水的密度。

2 不确定度分量的识别和判定

2.1 不确定度分量的识别

试验中不确定度来自3方面：1)天平称量误差； 2)重复称量误差； 3)人员间误差。

2.2 不确定度分量的评定

2.2.1 天平称量误差

实验室使用的万分之一电子天平称量重铬酸钾的质量，经检定其称量误差为±0.2mg，可视为矩形分布，则标准不确定度为：

2.2.2 重复称量误差

同一操作人员使用该天平对同一样品进行10次称量，称量结果如下：

表1 天平10次称量PE管材的称量值、均值和标准偏差 (g)

从表1得知，同一操作人员由称量引起的标准偏差为：0.10247mg。

2.2.3 人员误差

同一实验室不同操作人员的操作亦会引入误差。实验中以3名操作人员对同一样品的3次操作进行误差计算。

表2 不同操作人员称量PE管材的称量值、均值和标准偏差 (g)

从表2得知，同一操作人员由称量引起的标准偏差为：0.11547mg。

2.3 测量总不确定度和扩展不确定度

2.3.1 总不确定度

实验分析过程中PE管材密度的不确定度因素及其量见表3。

表3 测量总不确定因素及其量值

因此合成相对标准不确定度为:

2.3.2 扩展不确定度

取置信概率为95%包含因子k= 2。则其扩展不确定度为：

Urel 95%= k×Urel= 0.3856

3 不确定度报告

笔者通过对沼液中化学需氧量的评估，得到置信区间为95%的相对扩展不确定度为Urel 95%为0.3856。在实验分析过程中得知，实验中误差较大的为电子天平本身的误差，因此在日常中应加强电子天平的维护和保养。

[1] 国家质量监督检验检疫总局．JJG-2006中华人民共和国计量检定规程[M].北京：中国计量出版社, 2006,126-128.

[2] 中国实验室国家认可委员会.化学分析中不确定度的评估指南[M].北京：中国计量出版社,2002,1277-1279.

[3]GB/T1033.1-2008 塑料 非泡沫塑料密度的测定 第1部分：浸渍法、液体比重瓶法和滴定法[S].

[4]JJF1059-1999,测量不确定度评定与表示[S].

Evaluation of Density Measurement Uncertainty of PE Pipe Dedicated for Biogas Projects /

HE Li1,2, XI Jiang1,2, RAN Yi1,2, ZHANG Ji-chuan1,2, CHEN Zi-ai1,2/

(1.Biogas Institute of Ministry of Agriculture, Chengdu 610041, China; 2.The Quality Inspection Center of Biogas Appliance of Ministry of Agriculture, Chengdu 610041，China)

The density is one of the most important parameter for quality control of PE pipe. To find the main influence factors for the parameter determination in laboratory, the uncertainty sources in the determination process were analyzed, and the uncertainty fraction were evaluated. The results showed that combined uncertainty was 0.1928, while expanded uncertainty for 95% confidence zones was 0.3856.

uncertaint； PE pipe； density

2016-12-20

贺 莉(1981-)，女，高级工程师，主要从事沼气产品及设备检测方法研发工作，E-mail:helibiogas@126.com 通信作者： 陈子爱，E-mail:nybzqzj@163.com

S216.4

A

1000-1166(2017)01-0058-02