皮革撕裂力测定的不确定度评定

李娜，刘艳博，曹靖

（河北省毛皮产品质量监督检验中心，河北肃宁062350）

撕裂力的测定是皮革检测的重要物理指标。本文依据JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》对皮革撕裂力测定的不确定度进行了评定，找出了引起测定结果不确定度的主要来源，分析了对总体不确定度贡献较大的因素。

1 试验部分

1.1 试验材料及仪器

材料：符合QB/T 2706-2005规定的服装用皮革一整张，按照QB/T 2706-2005要求用模刀从粒面切取六个试样，其中三个试样的长边平行于背脊线，三个试样的长边垂直于背脊线。

仪器：WDW-2型微机控制电子万能试验机，模刀。

1.2 环境条件

按照QB/T 2707-2005的要求，试样在温度（20±2）℃、相对湿度（65±5）%的环境中调节48h，并在此条件下进行测定。

1.3 试验方法

按照QB/T2711-2005《皮革物理和机械试验撕裂力的测定：双边撕裂》进行试验，调整拉力试验机，使两个测试钩的弯钩部分轻轻接触。将试样的孔洞套入两个测试钩的弯钩部分，测试钩的宽边平行于试样孔洞的直边，使试样不能脱落。设置拉伸速度为（100±20）mm/min，开动拉力试验机，直至试样撕裂为止，记录最大的力值为撕裂力。重复此操作，测试其它五个样品。

2 不确定度的主要来源和分析

2.1 建立数学模型

按QB/T2711-2005《皮革物理和机械试验撕裂力的测定：双边撕裂》进行测定，建立数学模型如下：

式中：X——被测定撕裂力之值，N；

ΔX——响应量的偏差，N。

2.2 不确定度来源分析

由分析测定方法可知，皮革撕裂力测定结果的不确定度主要来源于以下几个方面：

（1）重复性测量引入的标准不确定度u1；

（2）试样工作部分测量引入的标准不确定度u2，包括模刀精度引入的标准不确定度u(2,1)和测试钩尺寸精度引入的标准不确定度u(2,2)；

（3）拉伸力测量引入的标准不确定度u3，包括测力计示值误差引入的标准不确定度u(3,1)和校准测力计用的标准测力计的精度带来的标准不确定度u(3,2)；

（4）数值修约引入的标准不确定度u4。

3 试验结果及不确定度分析

3.1 试验结果

按照QB/T 2711-2005中的测定方法对服装用皮革样品的撕裂力进行测定，结果如表1所示。

3.2 不确定度的A类评估

3.2.1 重复性测量引入的标准不确定度u1

由表1数据计算可得，皮革撕裂力的算术平均值E=13.99N。

按照贝塞尔公式，单个测得值xk的实验室标准偏差s(xk)为：

表1 皮革撕裂力测定结果

式中：xi——第i次测量的测得值；

E——n次测量所得一组测得值的算术平均值；

n——测量次数。

因此，单次测量的标准不确定度s(xk)为0.24 N。

由于以六块试样的平均值作为测定结果，则重复测量所引起的标准不确定度u(E)为：

因此，重复性测量引入的标准不确定度u1=0.10 N。

3.3 不确定度的B类评估

3.3.1 试样工作部分测量引入的标准不确定度u2

（1）模刀精度引入的标准不确定度u(2,1)

根据QB/T 2711-2005，模刀工作部分的偏差为±1 mm，按均匀分布其标准不确定度为：

试样工作部分的尺寸为30 mm，则相对标准不确定度为：

（2）测试钩尺寸精度引入的标准不确定度u(2,2)

根据QB/T 2711-2005，测试钩工作部分的偏差为±0.1 mm，按均匀分布，k=其标准不确定度为：

测试钩工作部分的尺寸为10 mm，则相对标准不确定度为：

由于模刀精度和测试钩尺寸精度彼此独立不相关，r=0，灵敏系数c=1，则由试样工作部分测量引入的相对标准不确定度urel2：

3.3.2 拉伸力测量引入的标准不确定度u3

（1）测力计示值误差引入的相对标准不确定度u(3,1)

（2）校准测力计用的标准测力计的精度带来的相对标准不确定度u(3,2)

所用1级拉力试验机是用0.3级标准测力计进行检定的，该标准测力计的准确度等级为0.3级，示值误差为±0.3%，按均匀分布处理则标准测力计引入的相对标准不确定度为：

输入量彼此独立不相关，r=0，灵敏系数c=1，则由拉伸力测量引入的相对标准不确定度为：

3.3.3 数值修约引入的相对标准不确定度urel4

因为撕裂力的最终结果保留整数，数值修约间隔为1 N，按均匀分布处理，取置信因子则数值修约引入的标准不确定度为：

撕裂力总的平均值E=13.99N，则数值修约引入的相对标准不确定度为：

3.3.4 B类不确定度的总体评估

由于试样工作部分测量分量、撕裂力测量分量和数值修约分量彼此独立不相关，则B类总的相对标准不确定度urel为：B类总的标准不确定度uB类为：uB类=13.99×2.90%=0.41 N

3.4 皮革撕裂力测定的合成不确定度

输入量彼此独立不相关，r=0，灵敏系数为c=1，所以，合成标准不确定度uc为：

3.5 皮革撕裂力测定的扩展不确定度

取置信概率p=95%，包含因子k=2，估计为正态分布，则撕裂力测定的扩展不确定度为：

3.6 所选皮革样品撕裂力测定的结果表示

所选皮革样品撕裂力测定的结果表示为：X=（13.99±0.84）N

4 结论

通过分析皮革样品撕裂力的不确定度可知，重复性测量引入的标准不确定度较大，这是因皮革本身的特征和经加工的皮革不同位置薄厚、纤维结构、韧性不太均匀引起的。在仪器精度和稳定性符合测定要求的前提下，试样工作部分测量和拉伸力测量引入的标准不确定度较小。由于测定结果最终保留整数，数值修约引入的标准不确定度也对总体不确定度贡献较大。

通过对皮革撕裂力测定的不确定度分析可知，在日常检测中，应多次重复测定，对重复性测量引入的不确定度进行监控，以达到降低结果不确定度的目的。