矿粉亲水系数测量不确定度评定

□文 /张卫忠

测量不确定度是指表征被测量值分散性的非负参数。分析不确定度来源，进行不确定度评定，有利于提高检测数据的准确性和可信度。目前，化工和机械加工领域开展的测量不确定度分析较多，公路施工质量检测领域中测量不确定度评定开展的较少。矿粉亲水系数是矿粉质量检测的重要指标[1]。因此，开展该项指标的不确定度分析，明确其不确定度来源，评定其测量不确定度，对提高矿粉亲水系数指标的检测质量具有重要意义。

1 测量原理

1）依据JTGE 42—2005《公路工程集料试验规程》进行测量。

2）矿粉的亲水系数即矿粉试样在水（极性介质）中膨胀的体积与同一试样在煤油（非极性介质）中膨胀的体积之比。

2 数学模型

式中：η为亲水系数；VB为水中沉淀物体积，mL；VH为煤油中沉淀物体积，mL。

3 测量不确定度来源分析

1）水中沉淀物体积测量引入的不确定度分量urel（VB），采用标准不确定度B类评定。

2）煤油中沉淀物体积测量引入的不确定度分量urel（VH），采用标准不确定度B类评定。

4 测量不确定度分量的确定

依据JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》[2]，可分别对上述分量以及η的测量不确定度进行评定。

4.1 水中沉淀物体积测量引入的不确定度分量urel（VB）

水中沉淀物体积测量的不确定度由两部分组成，天平导致的不确定度和量筒导致的不确定度。

1）天平引入的测量不确定度u1rel（m1）。称量矿粉质量所用天平为百分之一天平，其分辨率为0.01 g，以矩形分布估计，则

已知矿粉质量为5g，以相对不确定度表示，则写为

2）由量筒引入的测量不确定度u2rel（V1）。所用量筒的分辨率为0.1mL，其区间的半宽为0.05 mL，以矩形分布估计，则

假设水中沉淀物体积为4.2 mL，则相对不确定度为u2rel（V1）=2.89×10-2/4.2=6.88×10-3

4.2 煤油中沉淀物体积测量引入的不确定度分量urel（VH）

煤油中沉淀物体积测量的不确定度由两部分组成，天平导致的不确定度和量筒导致的不确定度。

1）天平引入的测量不确定度u1rel（m2）。称量矿粉质量所用天平为另外一台天平，其分辨率为0.01 g，以矩形分布估计，则

已知矿粉质量为5 g，以相对不确定度表示，则写为u1rel（m2）=2.89×10-3/5=5.78×10-4

2）由量筒引入的测量不确定度u2rel（V2）。所用量筒为另一量筒，其分辨率为0.1mL，区间的半宽为0.05 mL，以矩形分布估计，则

假设煤油中沉淀物体积为5.0 mL，则相对不确定度为u2rel（V2）=2.89×10-2/5.0=5.78×10-3

5 矿粉亲水系数的合成标准不确定度评定

由于被测量的测量模型中VB与VH两个分量是相乘的关系，则η的相对合成标准不确定度为

则η的合成标准不确定度为

6 矿粉亲水系数的扩展不确定度评定

由于各分量VB与VH为独立的矩形分布，则两者的商η仍服从矩形分布，取置信概率P=95%，则包含因子kp=1.65。

η的扩展不确定度为

7 矿粉亲水系数不确定度报告

亲水系数η=0.84，扩展不确定度Up=0.013，包含因子kp=1.65。

8 结论

1）采用标准方法测量矿粉的亲水系数η为0.84，扩展不确定度Up=0.013，包含因子kp=1.65。

2）不确定度分析结果表明，沉淀物体积测量不准确是测量不确定度的主要来源。

[1]JTGE42—2005，公路工程集料试验规程[S].

[2]JJF 1059.1—2012，测量不确定度评定与表示[S].

[3]国家质量技术监督局计量司.测量不确定度评定与表示指南[M].北京：中国计量出版社，2003.