天然生胶杂质含量测量结果不确定度评定

杨萍　李博伟

摘 要：本文利用GUM法评定天然生胶杂质含量测量结果的不确定度，讨论了天然生胶杂质含量测定的整个检测过程中引入的不确定度，分析了不确定度来源，通过计算各不确定度分量和合成不确定度，综合评定了杂质含量测量结果的不确定度，反映了杂质含量测量结果的分散性。

关键词：天然生胶;杂质含量;不确定度;评定

0 引言

我们在平时的检验检测过程中无法避免地会引入误差，所以平时的实验测量结果只是被测量的估计值，由于测量不完善和人们的认识不足，所得的被测量值具有分散性，即每次测得的结果不是同一值，而是以一定概率分散在某个區域内的多个值。所以，测量不确定度意味着对测量结果正确性的可疑程度，不确定度值越大表示可疑程度越大，测量结果准确性低，反之则准确度高。ISO-IEC-17025：2017-CNAS-CL01：2018《检测和校准实验室能力认可准则》7.6测量不确定度的评定、RB/T 214-2017《检验检测机构资质认定能力评价 检验检测机构通用要求》4.5.15测量不确定度，都要求在检验检测出现临界值、内部质量控制或客户要求时，需要测定不确定度。本文根据GB/T 8086-2019《天然生胶 杂质含量的测定》，通过分析不确定来源，评定A类和B类不确定度分量，合成标准不确定度，对天然生胶杂质含量测量结果的不确定度给出综合评定。

1 天然生胶杂质含量的测定

1.1 测量原理和方法

将规定质量的生胶按要求冷压后称取10g-20g试样，将试样与溶剂（石油醚类）和塑解剂混合（如：2-硫醇基苯并噻唑），在125℃-130℃加热混合溶液，待混合均匀后经过符合GB/T 6005规定的公称孔径为45?m的耐腐蚀金属筛子过滤，充分溶解过滤后，将空筛和杂质在100℃干燥1h，冷却后得到空筛和杂质的质量。通过公式计算出天然生胶中杂质含量。

1.2 测量设备

最大秤量为120g，d=0.1mg的电子天平、砂浴锅/红外加热炉、温度计、干燥箱等。

2 天然生胶杂质含量测定结果的不确定度分析

2.1 数学模型

杂质含量（D），以质量分数表示：

式中：

m2-空筛和杂质的质量，单位为克（g）;

m1-空筛质量（g）;

m0 -生胶质量（g）。

2.2 不确定度的来源与分析

①由多次重复测量的不确定度（A类评定）;

②称量使用电子天平引入的不确定度（B类评定）;

③干燥空筛和杂质时温度误差引入的不确定度（B类评定）;

④红外加热器加热溶解天然生胶和溶剂混合液引入的不确定度（B类评定）;

⑤由于天然生胶是按GB/T 15340-2008均匀化制备，其引入的不确定度分量可乎略不计;

⑥塑解剂配置引入的不确定度分量根据经验，该分量很小，因此在不确定度评定中可不考虑;

⑦测定环境引起的不确定度，由于在常温下测量，温度对测定结果影响不大，所以乎略不计。

2.3 输入量标准不确定度的评定方法

2.3.1 不确定度A类的评定，常使用贝塞尔公式法计算

其中，

S为实验标准偏差;

n为重复测量次数;

xi为第i次测量测得值;

为n次测量平均值。

n次测量的算术平均值实验标准偏差为：

2.3.2 不确定度B类的评定，按如下计算

式中：

a为被测量可能值区间的半宽度;

k为包含因子。

2.3.3 合成标准不确定度的计算方法

被测量的测量模型为线性函数，依据不确定度的传播律，被测量的估计值y的合成标准不确定度uc（y）按下式计算：

因为各输入量间不相关，即r（xi，xj）=0，则依据测量模型和各输入量的符号表示，被测量（输出量）的合成标准不确定度计算公式简化为：

合成相对标准不确定度计算按如下公式计算：

2.4 各标准不确定度分量的计算

2.4.1 生胶质量m0不确定度分析和计算（如表1）

表1    u（m0）的评定

来源/类别 过程数据 u（xi）的值

重复性/

A类（u1） 10.0195、10.0115、

10.0218、10.0048、

10.0264、10.0216、

10.0534、10.0248、

10.027、10.0087。 10.02195 0.009020989

天平误差/B类（u2） 分度值0.1mg，最大允差±0.25mg，均匀分布。

①a=0.05mg;②a=0.25mg

/ 0.0001472

标准不确定度u（m0）为：

=0.00902219

相对标准不确定度u（m0）rel为：

（式1）

2.4.2 空筛质量m1不确定度分析和计算

表2   u（m1）的评定

来源/类别 过程数据 u（xi）的值

重复性/

A类（u3） 13.5890、13.5890、

13.5890、13.5889、

13.5889、13.5889、

13.5889、13.5888、

13.5890、13.5889。 13.58893 0.0000452769

天平误差/B类（u4） 分度值0.1mg，最大允差±0.25mg，均匀分布。

①a=0.05mg        ②a=0.25mg

/ 0.0001472

标准不确定度u（m1）为：

=0.000154006

相对标准不确定度u（m1）rel为：

（式2）

2.4.3 空筛和杂质的质量（m2）不确定度分析和计算

表3    u（m2）的评定

来源/类别 过程数据 u（xi）的值

重复性/A类（u5） 13.5921、13.5914、13.5916、13.5917、13.5916、13.5911、13.5917、13.5920、13.5917、13.5926。 13.59175 0.000274317

天平误差/B类（u6） 分度值0.1mg，最大允差±0.25mg，均匀分布。

①a=0.05mg;②a=0.25mg

/ 0.0001472

电热鼓风干燥箱干燥温度引入误差/B类（u7） 分度值2℃，最大允差±3℃，均匀分布。

①a=1;②a=3

/ 1.825795416

溶解温度引入的误差（u8） 分度值2℃，最大允差±3℃。

①a=1;②a=3

/ 1.825795416

标准准不确定度u（m2）为：

=2.582064658

相对标准不确定度u（m2）rel为：

（式3）

2.5 合成相对标准不确定度uc（D）

天然生胶10次重复测定结果如下：

表4

10次杂质含量（D） 平均值（%）

0.0303、0.0240、0.0259、0.0280、0.0269

0.0220、0.0279、0.0319、0.0269、0.0370 0.02808

合成相对标准不确定度计算：

其中：

再代入式1、式2、式3，计算可得杂质含量合成相對标准不确定度为：

合成标准不确定度为：

2.6 扩展不确定度

取包含因子k=2，

U=kuc（D）=2×0.000532329%=0.0010647%

3 结论

此次天然生胶杂质含量测量结果的不确定度表示为：

杂质含量（D）：（0.028±0.001）%，k=2。

参考文献：

[1] GB/T 8086-2019.天然生胶 杂质含量的测定[S].北京：国家市场监督管理总局，2019.

[2] JJF 1059.1-2012.测量不确定度评定与表示[S].北京：国家质量监督检验检疫总局，2012.