奶瓶容量偏差测量结果的不确定度评定

金婉婧

（威凯检测技术有限公司，广东广州 510700）

0.引言

随着中国制造业水平的不断提高，婴幼儿用奶瓶和奶嘴行业蓬勃发展。2020年广州海关技术中心牵头制定了GB 38995-2020《婴幼儿用奶瓶和奶嘴》标准。该标准是我国首个婴幼儿用奶瓶和奶嘴的强制性国家标准，将于2021年11月1日起正式实施。这对规范产品的设计、提高材质的安全性等方面将起到积极促进作用，对消费者亦或整个行业的健康发展都有重大影响。本文依据标准要求，选择测试方法A对奶瓶容量偏差测量结果的不确定度进行评定。

测量不确定度是指对测量结果有效性和可信性不能确定的程度，可以用来表征结果与真值的接近程度。在评定某一测量结果时，必须给出相应的不确定度，来判断结果的有效性和可信性，同时不确定度的存在也可以增加测试结果之间的可比性。从20世纪90年代开始，测量不确定度被世界各国和组织广泛认可应用。在我国也被广泛采纳，中国计量科学院制定了《测量不确定度的评定与表示》。[1-4]

1.实验设备

1.1 主要仪器

精度为0.1ml的量筒。

1.2 试验方法

根据GB 38995-2020《婴幼儿用奶瓶和奶嘴》标准中规定的测试方法A，进行试验，方法如下。

（1）将温度为（20±5）℃的纯水注入至清洁干燥的试样奶瓶中，水的凹液面最低点与试样的容量刻度线的中心线保持水平。

（2）将水倒入精度为0.1ml量筒中，记录试样容量实测值。

（3）测试3个不同容量刻度：最大容量刻度、最小容量刻度、位于最大与最小刻度中间的容量刻度，取3个不同刻度的最大偏差为该试样最终结果，精确至1%。

2.建立数学模型与不确定度来源

2.1 建立数学模型

ΔVA’—奶瓶容量偏差，%；

V0—试样容量刻度指示值，ml；

V1—试样容量实测指示值，ml。

2.2 灵敏系数和合成方差

2.3 不确定度来源

根据标准规定的测量过程和数学模型，选用方法A测试时，测试过程包含读数、移液、计算等，因此不确定度来源包括：测量重复性引入的不确定度，试样读数定位视差引入的不确定度，量筒称量引入的不确定度，数据修约引入的不确定度。

3.不确定度评定

3.1 量筒称量引入的不确定度u(V1)

使用校准的5ml量筒，校准证书提供的扩展不确定度U=0.02ml，k=2，引入的标准不确定度u(V1)为0.01ml。

3.2 试样读数定位视差引入的不确定度u(V0)

试验时，选取试样为容量刻度线在试样奶瓶瓶身外侧，最大容量刻度为120ml的奶瓶。

将水倒入试样中，水的凹液面最低点与试样的容量刻度线的中心线保持水平。实验采用0.1ml吸管，1滴水的体积约为0.05ml[5]，假设液面与标线处相切时引入的视觉误差为1滴，该分布符合均匀分布，取k=，则

3.3 测量重复性引入的不确定度u(s)

采用A类方法评定由测量重复性引入的不确定度。选用120ml的奶瓶，最大容量刻度为120ml，最小容量刻度20ml，选取中间容量刻度100ml。在实验条件相同的情况下，共进行10次容量偏差实验，结果见表1。

表1 容量偏差测量结果

采用贝塞尔公式算出标准偏差S(vi):

由重复测量引入的标准不确定度为：

3.4 数据修约引入的不确定度u(δ)

根据数据修约的原则，测定结果可以精确至0.1%，区间半宽0.05%。服从均匀分布，包含因子，因此数据修约引入的标准不确定度：

3.5 合成不确定度 uc（Δ VA‘）

假设上述各不确定度分量互不相关，采用方法A测定奶瓶容量偏差的合成相对标准不确定度：

其中u(s)包含了u(δ)影响导致的结果，应选取其中较大者进行不确定度合成标准不确定度，u(δ)＜u(s)，所以最终取u(s)合成标准不确定度，得到uc(ΔVA‘)=0.088%。

4.扩展不确定度U

扩展不确定度按公式U=k×uc(ΔVA‘)，通常情况下，取置信概率p=95%时，相应的k=2，U=0.8%。

5.不确定度的表达

奶瓶容量偏差为（3±0.18）%。

6.结论

采用标准规定的方法A对标称最大刻度120ml的奶瓶的容量偏差不确定度进行评定，其不确定度表达为：奶瓶容量偏差为（3±0.18）%。测定结果的不确定度主要来源于测量重复性引入的不确定度，量筒称量引入的不确定度，试样读数定位视差引入的不确定度，数据修约。因此，在进行试验时要注意以上几个因素，保持测试结果稳定可靠。