剥离强度测量的不确定度评定分析与计算

姚红艳

剥离强度测量的不确定度评定分析与计算

姚红艳

本文以钢管3PE防腐层剥离强度测量的不确定度分析为例，从测量仪器、测量环境、测量人员、测量方法等方面全面考虑，并对测量结果影响较大的不确定度进行充分的分析，介绍了防腐层剥离强度测定的不确定的计算方法。

测量不确定度是指与测量结果相关联的一个参数，用以表征合理地赋予被测量之值的分散性。测量不确定度是由于随机效应和已识别的系统效应不完善的影响，而对被测量的测得值不能确定的程度。不确定度的测量不仅在校准和合格率评定中具有很重要的意义，在现场检测中也越来越重要了。

测量不确定的来源主要有：1）对被测量的定义不完善；2）实现被测量的定义的方法不理想；3）抽样的代表性不够；4）对测量过程中环境影响的认识不全，对环境条件的测量和控制不完善；5）对模拟仪器的读数存在人为偏移；6）测量仪器的计量性能存在一定的局限性，导致仪器本身的不确定度；7）赋予计量标准的值或标准物质的值不准；8）引用于数据计算的常量和其他参数不准；9）测量方法和测量程序中的近似和假设；10）在相同条件下，被测量重复观测值的变化。

用GUM法评定测量不确定度的一般流程如图1：

测量依据

GB/T 23257-2009《埋地钢质管道聚乙烯防腐层》

JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》

测量过程

环境条件：20℃±10℃，作业厂房内。

测量设备：拉力计（kN300，某国产品牌），测量范围：0～300N；误差0.2N；游标卡尺（0～200mm，某国产品牌），测量范围0～200mm；误差：0.02mm。

被测对象：钢管表面防腐层的剥离强度，20℃±10℃，≥100N/cm，允许测量误差7%。

测量方法：拉力计直接测量。

防腐层剥离强度的测量模型为：

灵敏系数

分析和量化不确定度分量

测量不确定度的A类评定

在相同的条件下，由样品测量值的变动性对剥离强度测量不确定度进行统计分析。

A类标准不确定度（单次测量标准差）

对同一台拉力计，选择1cm宽的试样，105.0N为测量点，连续测量10次，得到测量结果见表1。

表1 测量结果统计

其标准不确定度用贝塞尔公式求得：

UA=SA=0.35N/cm

测量不确定度的B类评定

拉力计的不确定度分量UF1。

1)拉力计的最大允许误差为，u=0.2N，µ=U=0.12N。

2)测量人员估读误差引起的不确定度UF2。所用的拉力计为指针式的，分度值为2.5N,可估读到1/5即0.2分度，0.2×2.5N=0.5N。如认为其均匀分布，

3)力值测量引入的不确定变分量合成。由于各个不确定度分量彼此相对独立，应采用方和根方法进行不确定度的合成。则：由力值测量引入的不确定度分量为：

防腐层试样宽度引入的不确定度分量UL。1)因为游标卡尺的示值误差等于分度值d=0.02mm，2) 由于本方案中试样宽度为固定值1cm。因此不再考虑宽度测量所引起的不确定度；3)宽度测量引入的不确定变分量合成。由于各个不确定度分量彼此相对独立，应采用方和根方法进行不确定度的合成。则：

U=CU=-300Ncm-2×0.01mm=0.3Ncm-1

LLL1测量不确定度UB为：

UB==0.42Ncm-1合成不确定度

计算扩展不确定度U

取包含因子k=2，故扩展不确定度U为：U= k u =2×0.55Ncm-1=1.10Ncm-1

通常根据被测对象的风险按允许的单边值1～10%确定控制限的大小。按照GB/ T 23257-2009的要求，防腐层剥离强度≥100Ncm-1，允许测量误差为7%，即允许测量误差为7N。

本方案的扩展不确定度1.10小于7N的1/3，说明本方案完全满足对管体防腐层剥离强度的检测。

（作者单位：四川石油天然气建设工程有限责任公司容器制造厂）

图1 用GUM法评定测量不确定度的一般流程