火炸药摩擦感度装置不确定度的评定

陈明磊，王 静，白 炜，李庆烈

（甘肃银光化学工业集团有限公司，甘肃 白银730900）

火炸药在机械能、光能、热能、电能、冲击波能等外界能量的作用下发生爆炸变化的难易程度称为火炸药对外界的感度，火炸药的感度高低是衡量其稳定性的一个重要标准，其中摩擦感度是检测火炸药安全性的最主要的项目之一。摩擦感度的测试方法是通过限制在两光滑硬表面的试样，在恒定的挤压压力与外力的作用下经受滑动摩擦作用而发生爆炸的百分率，由于用药量少、操作简单，所以在炸药配方的研制中普遍被采用，其对火炸药在生产、包装、运输和加工等工序中的安全性都有重要意义。

为了考量火炸药摩擦感度测定结果的准确性，本文依据GJB772A-1997《炸药试验方法 方法602.1摩擦感度 爆炸概率法》[1]，对测量火炸药摩擦感度的装置摩擦感度仪进行了验证试验，分析了影响摩擦感度不确定度的主要原因，为国内火炸药摩擦感度的标准装置提供了验证方法，使设备满足对计量标准的需要，希望能为同行提供参考。

1 不确定度评定方法

1.1 评定依据

JJF 1059.1－2012《测量不确定度评定与表示》。[2]

1.2 试剂

特屈儿感度标准物质，符合标准JBWY 45901；太安标准物质，符合标准GJB 552-88；AL/RDX，单位自制。

1.3 仪器

2台合格的BM-B型摩擦感度仪，BSA224S-CW电子天平，滑柱，滑柱套，定量勺，手套及纱布等。

1.4 测定方法

试剂干燥处理：将试样均匀散布在表面皿内，厚度不超过3mm，将表面皿置于水浴烘箱，40~50℃烘干4h，随后取出在干燥器内于室温下冷却1~2h。

摩擦装置准备：调整实验室内温度为10~35℃，相对湿度不大于80%，将摩擦感度仪设备摆角调整到90±1°，检查加压系统操作是否正常。

试验程序：将下滑柱置于滑柱套内，将上述三种样品每发称取20±1mg并倒入滑柱套内，晃动滑柱套，使试样均匀地分布在整个滑柱面上后再将上滑柱轻轻放入，并轻轻转动1~2圈，如此操作准备待测件10组，每组25发。将准备好的待测件放入摩擦装置内进行摩擦感度试验，观察每个待测件的试验过程，当出现发光、冒烟、爆炸声、出现气味、试样变色等情况则判定为爆炸，当无上述现象时，用丙酮清洗上、下滑柱的表面，观察两个滑柱面有对称的烧蚀痕迹等现象时，也判为爆炸，无上述现象时则判为不爆炸。按此过程逐次做完10组各25发试验。如10组平行试验爆炸概率≤8%，则结束试验，最终的测定结果取两组试验的平均值；如有显著性差异，即10组平行试验爆炸概率≥8%，应查找试样或设备的原因，重测两组试验[3-4]。将上述2台摩擦感度仪均进行上述实验。

表1 摩擦感度仪测定三种物质的实验标准差

表2 摩擦感度仪①不确定度分量的计算

根据关系式（1）可以求出此种火炸药样品的摩擦感度：

摩擦感度测量结果不确定度评定的数学模型如下：

式（1）和式（2）中：P-爆炸概率，单位%；X-25发试验中样品发生爆炸的次数。△P-被检测设备的测定结果误差，单位%；P0-标准物质的测定结果，单位%。

2 标准不确定度分类及合成

2.1 A类标准不确定度评定

对上述待测物质进行n次独立的重复测试，观测值为xi（i=1，2…，n），得到算术平均值x及其实验标准偏差s（x），计算方法如下：

摩擦感度仪测得值的A类标准不确定度用算术平均值的实验标准偏差表示如下：

式（3）和式（4）中：xi-一种待测样品的测量值；x¯-一种待测样品10次测定结果的平均值；s（x）-单次测量的实验标准差；n-同一设备的测试次数。

根据本文所提出的测定方式，使用2台摩擦感度仪分别测定特屈儿感度标准物质、太安标准物质和AL/RDX的摩擦感度，各在重复条件下连续测定10次，得到总共6组测量列，再对每列计算单次实验标准差，如表1所示。

根据表1计算合并样本标准差Sp，计算公式如式（5）：

式（5）中：m-样本个数，本次试验中m=6。

所得的结果取2台设备所测得的算术平均值，按照式（4）计算可以得出：。

2.2 B类标准不确定度评定

B类标准不确定度计算公式如下：

式（6）中：a-测量的可能值区间的半宽；k-置信因子或包含因子。

分布计算的步骤：由摩擦感度仪的基本信息可以判断出它的可能分布区间（-a，a）；对摩擦感度仪的概率分布进行假设；根据上一级标准的概率分布和要求的置信水平p对置信因子进行估算。

摩擦感度仪的合成不确定度uc主要由摩擦感度仪引入的分量u1、摩擦装置引入的分量u2、环境因素引入的分量u3、测量标准重复性引入的分量u4、特屈儿感度标准物质及太安标准物质引入的分量u5组成。各不确定度分量的来源及大小见表2。

摩擦感度测试中因各不确定度分量独立不相关，因此标准装置的合成不确定度uc可按均方和根求得：

式（7）中：ui-各类不确定度分量；n-各类不确定度的个数。

3 扩展不确定度评定

扩展不确定度U通常用于所测得的值之间的比较，其等于合成不确定度uc和置信因子k的乘积，大多数情况下取k=2，p=0.95，由此可以得到所使用的摩擦感度装置的扩展不确定度U=2uc=0.34%。

4 结论

此BM-B型摩擦感度仪测得值的不确定度为0.34%，测量火炸药样品时，其测得的不确定度主要由此摩擦感度仪设备、摩擦装置、环境因素、重复性测量等影响量引起，这一评定结果为测试特定相同或者相近的摩擦感度仪提供一定的参考。