给水用聚乙烯（PE）管材断裂伸长率测定不确定度的评定

李笑云

摘 要 本文通过对测定给水用聚乙烯（PE）管材断裂伸长率的不确定度评定分析，找出引起不确定度产生的主要因素，评定确认测定结果的不确定度主要来源于测量试样标线初始长度，人员、制样等随机效应及测量试样标线断裂时长度所引入的不确定度分量也应引起重视。

关键词 给水用聚乙烯（PE）管材 断裂伸长率 不确定度 测量

本文采用国家标准GB/T8804.3-2003《热塑性塑料管材拉伸性能测定 第3部分：聚烯烃管材》，沿热塑性塑料管道的纵向裁切或机械加工制取规定形状和尺寸的试样。通过拉力试验机在规定的条件下测得管材的拉伸性能。按JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》中规定的方法和要求，对给水用聚乙烯（PE）管材断裂伸长率测定不确定度进行了评定和分析，找出在检测过程中减小不确定度的有效途径。

一、实验部分

1.主要仪器。电子万能试验机，钢板尺。

2.实验原理及过程。沿热塑性塑料管道的纵向裁切或机械加工制取规定形状和尺寸的试样。通过拉力试验机在规定的条件下测得管材的拉伸性能。

二、结果与讨论

1.不确定度来源。

（1）测试中环境条件变化以及人员、制样等随机效应所引入的不确定度分量 。

（2）测量试样标线初始长度所引入的不确定度分量 。

（3）测量试样标线断裂时长度所引入的不确定度分量 。

2.數学模型。根据GB/T8804.1-2003标准，断裂伸长率的计算公式为：

（1）

式中， E为被测试样的断裂伸长率；Ls为被测试样断裂时的标线长度，L0为被测试样标线的原始长度。

（1）式可变形为 （2）

设 （3）

据（3）式，△L的合成方差为：u2（△L）= u2（Ls）+ u2（L0） （4）

（1）式可变为： （5）

考虑到环境因素以及人员、制样等随机效应的影响，对计算公式应有一个修正 ，所以最后的数学模型可为：

（6）

由于（5）式仅包含了输入量的积和商，被测量的合成方差为：

u2rel（E ）=u2rel（ fL）+ u2rel（△L） （7）

由（4）式可得：

u2rel（E ）=u2rel（ fL）+ u2rel（L0）+u2rel（Ls） （8）

3.各类标准不确定度分量的评估计算。

（1）环境因素以及人员、制样等随机效应所引入的不确定度 。

根据标准要求，实验需在环境温度为23±2℃范围内进行。而本次实验将环境温度控制在23℃，所以在这期间的环境条件变化所引入的不确定度在此忽略不计。

按照GB/T8804.1-2003标准的要求，制取试样30个，在相同条件下测量试样原始标线长度Loi（i=1～30）以及试样标线断裂长度Lsi（i=1～30）， 分别得到30个测量结果，运用（1）式，计算可得断裂伸长率，数据见表1：

表1 制取试样表

试样初始标线长度的平均值：

试样断裂时的标线长度的平均值：

断裂伸长率的平均值：

人员、制样等随机效应引入的标准不确定度为：

若以相对不确定度表示，则为：

（2）测量试样标线初始长度所引入的不确定度 。

①钢卷尺计量性引入的标准不确定度分量。

本次试验所使用的钢卷尺由新疆计量测试研究院检定， 经查阅证书， 由JJG4-1999可知该钢卷尺的允差为±0.3 mm，按平均分布，由此可得：

mm

②卷尺分辨率引入的标准不确定度分量。

本次试验所使用的钢卷尺的分辨率为1 mm，按平均分布，由此可得：

mm

二者合成后，测量试样标线初始长度所引入的标准不确定度为：

= = =0.602mm

若以相对不确定度表示，则为：

= =2.40%

4.测量试样标线断裂时长度所引入的不确定度 。

（1）钢卷尺计量性引入的标准不确定度分量。

本次试验所使用的钢卷尺由新疆计量测试研究院检定， 经查阅证书， 由JJG4-1999可知该钢卷尺的允差为±0.3 mm，按平均分布，由此可得：

mm

（2）钢卷尺分辨率引入的标准不确定度分量。

本次试验所使用的钢卷尺的分辨率为1 mm，按平均分布，由此可得：

mm

二者合成后，测量试样标线初始长度所引入的标准不确定度为：

= = =0.602mm

若以相对不确定度表示，则为：

= = 1.38%

表2 测量试样数据表

5.合成标准不确定度。

6.扩展不确定度： 。

取包含因子k=2

三、结束语

通过评定分析可以看出：测定结果的不确定度主要来源于测量试样标线初始长度，人员、制样等随机效应及测量试样标线断裂时长度所引入的不确定度分量也应引起重视。

参考文献

[1] JJF1059-1999，测量不确定度评定与表示[S].北京：中国计量出版社，1999.

[2] 倪育才.实用测量不确定度评定[M].北京：中国计量出版社，2007.