沥青针入度测量不确定度评定

□文/张 旭 王 伟

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。沥青针入度是沥青质量检测的重要指标[1]，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，对提高沥青针入度检测质量具有重要意义。

1 测量原理

1）依据JTGE 20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》进行测量。

2）沥青针入度是指在规定条件下，标准针垂直贯入沥青的深度，以0.1 mm表示。

2 数学模型

3 测量不确定度分量

1）试验温度测量引入的不确定度分量Ur（elT）。

2）针入度仪引入的不确定度分量Ur（elP）。

3）重复性引入的标准不确定度分量u（x）。

4 测量不确定度的具体评定

依据JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》，分别对上述分量以及针入度的测量不确定度进行评定。

4.1 重复性引入的标准不确定度分量u（x）

对同一样品进行重复性测量10次，结果见表1。

表1 10次测量的针入度 0.1 mm

采用贝塞尔公式法计算标准不确定度：u（x）=s（x）=0.43（0.1 mm）

4.2 B类不确定度评定

4.2.1 试验温度测量引入的不确定度分量

假设试验温度为25℃，使用分度值为±0.1℃的温度计，以均匀分布估计，则

以相对不确定度表示，则写为

假设针入度测量值为53（0.1 mm），则试验温度引入的不确定度为 U（T）=53.0×2.3×10-3=0.12（0.1 mm）

4.2.2 针入度仪引入的不确定分量ur（elP）

1）标准针及砝码总质量测量的不确定度u1re（lP）。总质量为100 g，采用精度为1/10 000的分析天平测量，以均匀分布估计，则

以相对不确定度表示

2）表盘示值的不确定度u2rel（P）。表盘刻度分度值为 1（0.1 mm），则

假设针入度测量值为53（0.1mm），以相对不确定度表示为u2rel（P）=0.29/53=5.5×10-3

3）温度效应、弹性效应引入的不确定度忽略不计。

4）针入度仪引入相对不确定度为

假设针入度测量值为53（0.1 mm），针入度仪引入不确定度为 u（P）=5.5×10-3×53=0.29（0.1 mm）

4.3 针入度测量不确定度的评定

4.3.1 针入度的合成不确定度

由于 u（P）、U（T）、u（x）三个分量之间彼此独立，则针入度的合成标准不确定度为

4.3.2 针入度的扩展不确定度

U=k×u=2×0.53=1.1（0.1 mm）

5 结论

1）沥青针入度为53（0.1 mm），扩展不确定度U=1（0.1mm），包含因子 k=2。

2）不确定度分析结果表明，重复性误差和试验温度引入的不确定度分量是测量不确定度的主要来源。