塑料密度测量审核中测量不确定度的评定

张 霞 付建农 郑素萍 王从科

(中国兵器工业集团第五三研究所，济南 250031)

1 实验部分

1.1 主要仪器与材料

单盘电光分析天平：TG328A型，上海天平仪器厂；

石油密度计：SY-10型，上海医用仪表厂；

聚乙烯试样：尺寸为20 mm×20 mm×4 mm，质量均为1 g以上。

1.2 测量过程

测量方法采用GB/T 1033.1-2008 《塑料 非泡沫塑料密度的测定》中的浸渍法，选煤油为浸渍液。

(1)煤油密度测定。将装有煤油的500 mL量筒置于(23±0.5)℃环境中，用石油密度计测出其密度值，准确至0.001 g/cm3。

(2)试样称量。按GB/T 1033.1-2008A法称取试样。

(3)密度计算。按式(1)计算各试样的密度:

(1)

式中：ρs——23℃或27℃时试样的密度，g/cm3；

ms,A——试样在空气中的质量，g；

ρIL——23℃或27℃浸渍液的密度，g/cm3；

ms,IL——试样在浸渍液中的表观质量，g。

2 塑料密度测量过程的不确定度来源

浸渍法密度测量的不确定度来源于以下几个方面:

(1)测量重复性引入的不确定度；

(2)浸渍液密度测量引入的不确定度；

(3)温度测量引入的不确定度；

(4)天平称量引入的不确定度。

3 不确定度评定

依据JJF 1059-1999[3]对不确定度分量进行了评定。

3.1 测量重复性引入的不确定度u1

测量重复性引入的不确定度为A类不确定度，由重复性试验数据的统计分析得到。 聚乙烯密度重复性测量结果为：0.921 1、0.920 5、0.920 6、0.920 4、0.918 8、0.918 5 g/cm3，由式(3)计算不确定度u1:

(2)

代入数据计算得:u1=0.000 50 g/cm3。

3.2 煤油浸渍液密度测量引入的标准不确定度u2

根据校准证书，密度计的检定扩展不确定度U=0.000 2 g/cm3，k=2，由此而产生的标准不确定度为0.000 2/2=0.000 1 (g/cm3)。

故煤油浸渍液密度测量的合成标准不确定度为：

根据密度计算公式计算u2：

(3)

u2=1.145 0×0.000 12=0.000 14 (g/cm3)

3.3 温度测量偏差引入的标准不确定度u3

GB/ T 1033.1-2008中规定塑料密度测量的环境温度及煤油浸渍液的温度均为23℃，然而实际操作中，由于种种原因，环境温度和煤油浸渍液的温度总是或多或少地偏离所要求的温度，尤其是煤油浸渍液的温度对密度测量结果影响较大。依据式(1)，将ρ对温度t求偏导,按式(4)计算u3：

(4)

u3=0.975 6×7.37×10-4×2.0=0.001 44 (g/cm3)

3.4 天平称量引入的标准不确定度u4

根据天平的校准证书，天平的标准不确定度为0.6 mg，天平的不确定度主要反映在ms,A上， (ms,A-mIL)可以认为偏差可抵消。根据公式(1)对ms,A求偏导得u4:

(5)

在本试验中，ms,A-mIL的最小值为1 173 mg,ρIL=0.796 5 g/cm3，代入(5)计算得,u4=0.000 41 g/cm3。

4 合成标准不确定度和扩展不确定度

因u1～u4不确定度分量相互独立，则密度测量的合成标准不确定度为：

取包含因子k=2,得塑料密度测量的扩展不确定度为U=0.000 158×2=0.003 2 (g/cm3)。

[1] GB/T 1033.1-2008 塑料 非泡沫塑料密度的测定 [S].

[2] 李宗扬.计量技术基础[J].北京:原子能出版社,2002.

[3] JJF 1059-1999 测量不确定度评定与表示[S].

[4] JJG 98-2006 机械天平[S].