EPS板氧指数测量不确定度
2017-11-21柴涛
柴 涛
徐州市建设工程检测中心
EPS板氧指数测量不确定度
柴 涛
徐州市建设工程检测中心
在日常的试验中我们都是按照国家标准，设备使用说明和操作规程一步一步的进行操作、计算直至得到最终的结果数据，在这一过程中总会存在一些不确定的因素或多或少的影响着最终结果，使其和真实值产生一些差别。这些影响着结果的不确定因素就是不确定度。
不确定度；氧指数；测量
1 前言
不确定度的含义是指由于测量误差的存在，对被测量值的不能肯定的程度。它是测量结果质量的指标。不确定度越小，所述结果与被测量的真值愈接近；不确定度越大，测量结果的质量越低。氧指数是指物质在空气中燃烧时所必需的氧气浓度，氧指数越大，物质在空气越不易燃烧，反之，氧指数越小，物质在空气中越易于燃烧，所以氧指数是恒量物质阻燃能力的一个重要量值。在检测氧指数的试验中，存在多种不确定因素会对结果产生影响，本文从以下几个方面分别阐述并最终给出测量氧指数的扩展不确定度。
2 试验方法及测量过程
采用GB/T2406.2-2009《塑料用氧指数法测定燃烧行为第2部分：室温试验》
(1)试样准备：从同一块EPS保温板上切取出10组氧指数试样，每组试样不少于15根，每根规格为150mm×10mm×10mm，在50mm处画一标线，并在温度为(23±2)℃，相对,湿度为(50±5)%的条件下状态调节88h。
(2)仪器校正：按下电源开关，液晶表应有数字跳动，然后把“测量-标定”选择开关置于标定位置，用洗耳球对标定输入吹气，约一分钟左右显示表数字稳定后，调节标定旋钮，使显示数字为21.00（定标：新鲜空气中氧的百分比为20.95%），再把选择开关置于测量位置。
(3)试验过程：开启氧气、氮气钢瓶阀门，使压力位0.2-0.3MPa，调节稳压阀（氧、氮）使前面板压力表（氧、氮）指示为0.10-0.15MPa，然后调节流量，得到所需稳定的氧气、氮气流量。将试样垂直固定在氧指数燃烧筒中，点燃点火器，调节火焰高度为20mm左右，采用顶面点燃法点燃试样顶端，然后迅速撤离，注意观察试样的燃烧时间和燃烧长度。
3 数学模型
氧指数按公式OI=Ci+kd计算
4 测量不确定度分量
4.1 试样尺寸测量
试件尺寸采用钢直尺测量，钢直尺的的精度为1mm。由试件尺寸偏差导致的测量不确定度属B类不确定度。
4.2 试验人员重复测量
10组试样引入的不确定度分量，Ci（34.4、34.4、34.2、34.6、34.6、34.4、34.8、34.8、34.4），k（-0.76、-0.14、0.38、-0.14、-0.76、-0.76、0.04、-0.14、-0.76、0.38），OI（34.2、34.3、34.2、34.5、34.4、34.4、34.4、34.7、34.6、34.4）。根据这10组测试数据氧指数测量不确定度的评定，属于A类不确定度评定，相应的测量不确定度称为复现测量不确定度ur2。算术平均值为：
测量的复现性以标准偏差表示，按贝塞尔公式计算：
以相对不确定度表示，为：
4.3 氧指数测定仪误差引起的测量标准不确定度uF
根据氧指数测定仪使用说明书中给出的技术指标，数字分辨率：±0.1%，测量精度：0.5%。可以合成试验仪器引入的不确定度。此评定为B类不确定度评定。假设服从矩形（均匀）分布，其包含因子由此导致的氧指数测量结果的相对标准不确定度为：
(1)由仪器数字分辨率引入的不确定度ua：
此时的相对标准不确定度为ura
此时的相对标准不确定度为urb
(2)由测量精度引入的不确定度ub：
(3)仪器引入的合成相对标准不确定度：
4.4 不确定度分量汇总
以上对试件尺寸测量、复现测量、氧指数仪自身偏差三种因素引起的氧指数测量不确定度分量进行了分析评定，各个因素导致的氧指数测量不确定度分量汇总为ur1=1.16%、ur2=0.465%、ur3=0.857%。
5 合成标准不确定度的计算
由于ur1、ur2、ur3三个分量相互独立，没有相关性，所以相对合成标准不确定度uc按式
6 扩展不确定度
扩展不确定度U与合成不确定度uc之间的关系为：U＝k×uc。选包含因子k=2，则扩展不确定度U=2×0.523%=1.05%。
7 测量不确定度报告
氧指数OI=（34.41±1.05）%。
8 结束语
由上述分析可见，在试验过程中试样尺寸、人员重复操作的熟练性和设备精度均会对最终结果产生影响，所以试验人员一定要经过严格的岗前培训考核合格后方可进行操作，设备使用前应经过严格的出厂检验及检定，在日常的使用过程中也应严格按照标准要求定期进行校准，进而从各个方面降低氧指数测量的不确定度。
[1]GB/T2406.塑料用氧指数法测定燃烧行为第2部分：室温试验[S].2-2009.
10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.12.034
