金属家具中木质件含水率测量结果不确定度评定

张 轩，张文强，戴 蕊

(1.国家林业草原局林产品质量检验检测中心,江苏 徐州 221300；2.国家木材与木制品性能 质量检验检测中心,北京 101102；3.邳州金宝建筑工程有限公司,江苏 徐州 221300)

1 引言

测量不确定度是评定测量水平的指标，也是判定测量结果的依据。测量不确定度的评定与表示方法是科技交流的迫切要求，具有重要意义[1～6]。在2021年抽查的家具及板材产品中共抽查708家企业生产的711批次产品，抽查不合格率为17.2%。其中家具、棕纤维弹性床垫、中密度纤维板等产品抽查不合格率较高，分别为40.0%、28.4%和15.0%[7]。金属家具中木质件含水率是检验金属家具木质件最基本的质量指标，只有用不确定度来表示和处理其测量结果，对产品的结果判定才更加具有实际意义。

2 测量原理及控制过程

金属家具中木质件含水率是检验金属家具产品部件材质理化性能质量指标，对于评价产品部件材质理化性能十分重要。该实验依据GB/T 3325-2017《金属家具通用技术条件》[8]条款5.5.2中规定木质件含水率的测定方法、JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》[9]及CNAS-CL01-G003：2021《测量不确定度的要求》[10]，对金属家具中木质件含水率不确定度来源进行分析和量化，提出金属家具中木质件含水率不确定度的评定方法。

(1)目的。评定金属家具中木质件含水率测量结果不确定度。

(2)依据。GB/T 3325-2017《金属家具通用技术条件》条款5.5.2。

(3)测量仪器。木材含水率测定仪，准确度等级1.0级；示值最大允许误差±1.0%；分辨率±0.1%。

(4)测量程序。①具体实验方法：测试部位取试件离地100 mm以上位置，任选3个不同位置的零件，在每一个零件上任选3个测试点进行测试，分别求出3个零件上测得的平均值，其中最大的平均值作为该试件的木材含水率评定值；②特别注意事项：因为产品所在地区城市的年平均木材平衡含水率有所不同，金属家具木质件含水率测定应在抽样现场或同一地区城市测定。

2 不确定度分量的主要来源及其分析

本次试验测量重复性引入的不确定度分量，采用A类评定方法进行评定，采用B类评定方法确定不确定度分量来源于木材含水率测定仪测量误差引入的不确定度、木材含水率测定仪的分辨力引入的不确定度、人为读数引入的不确定度、测得量值数值修约引起的不确定度(图1)。

图1 不确定度分量来源鱼骨分析

3 不确定度分量分析计算

3.1 测量结果重复性引入的不确定度分量

通过数学模型和试验步骤，可以看出本试验测量结果重复性引入的不确定度分量为含水率测量结果重复性引入不确定度分量[11,12]。检测方法已经明确了规范常规测量的测量程序和测量条件，按照方法进行同类被测件的测量，当可以认为对每一个同类被测量的实验标准偏差相同时，通过累积的测量数据，计算出自由度充分大的合并样本偏差，以用于A类评定每次测量时重复性引入的标准不确定度[13]。按照测量程序方法测量金属家具中木质件含水率，对每个测量零件部位j(1#、2#、3#)，任选3个测试点测得值为Xi(i=1,2,3)，共测了3个部位(j=3),得到9组数据Xij(i=1,2,3；j=1,2,3)。数据如表1所示。

表1 木质件含水率

故在此测量过程中，测量结果的A类评定的标准不确定度为：

则相对于12.1%木质件含水率，测量的重复性r的相对标准不确定度urel(r)为：

=0.58%

3.2 木材含水率测定仪的测量误差引入的相对不确定度的计算

3.3 木材含水率测定仪的分辨力引入的相对不确定度的计算

3.4 数值修约产生的不确定度分量

3.5 人为读数产生的不确定度分量

高精度木材含水率测定仪的读数最大变化值±0.1%，则数字显示装置的分辨力就为±0.1%，人的肉眼能分辨的数字变化即为数字显示装置的分辨力，故不需要重复计算[15]。

4 结果评定

4.1 相对合成标准不确定度评定

对采用A类评定方法和B类评定方法所计算的多个相对标准不确定度分量，可以进行合成，成为合成标准不确定度。本试验由测量仪器、人员、重复性等因素引入的不确定度各个分量见表2。

则合成标准不确定度：

=0.0483×0.121×100%=0.58%。

4.2 相对扩展不确定度评定

取包含因子k=2，金属家具中木质件含水率测量结果不确定度的相对扩展不确定度为：

Ur=kuc=2×0.58%≈1.2% (k=2)

表2 各个相对标准不确定度分量

4.3 报告检测结果和扩展不确定度

金属家具中木质件含水率测量结果以百分数表示，精确到0.1%。金属家具中木质件含水率测量结果测得值为12.1%。其相对扩展不确定度Ur=1.2% (k=2)。