电线电缆管状试件抗张强度检测不确定度的评定与分析

谢云涛， 陈 敏

（扬州市产品质量监督检验所，江苏扬州225111）

电线电缆管状试件抗张强度检测不确定度的评定与分析

谢云涛， 陈 敏

（扬州市产品质量监督检验所，江苏扬州225111）

分析了电线电缆管状绝缘试件抗张强度检测结果测量不确定度的主要来源，介绍了抗张强度测量不确定度的评定步骤和方法，建立数学模型，给出了评定结果，并对各影响分量进行分析。

电线电缆管状试件；抗张强度；不确定度；评定；分析

0 引 言

电线电缆绝缘抗张强度是考核产品安全性的重要指标，亦是电线电缆产品日常检验中最为常见的项目。通过测试抗张强度可以辨明生产制造过程中的缺陷，判别所用绝缘材料的优劣。本文旨在通过分析电线电缆绝缘抗张强度检测结果的测量不确定度来源，建立评定方法与步骤，得到评定结果，并对影响其结果的因素进行分析。

1 检测依据与方法

1.1 试样制备及处理

GB/T 2951.11-2008中规定：试样尽可能使用哑铃试件，当绝缘材料不能制备哑铃试件时使用管状试件。日常检验中众多的控制电缆、信号电缆与民用电缆的绝缘均采用管状试件。本文的研究对象为型号规格60227IEC 02（RV）450/750V 1×2.5，一般用途单芯软导体无护套电缆，样品为管状试件。

1.2 评定依据

本次检测不确定度的评定按照标准JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》中的方法进行。

1.3 检测环境

GB/T 2951.11-2008中规定：试验应在绝缘和护套料挤出或硫化后存放至少16 h方可进行，试件应在温度（23±5）℃下至少保持3 h。测量应在（23±5）℃下进行。对热塑性绝缘材料有疑问时，测量应在（23±2）℃下进行。本实验环境温度满足（23±2）℃的要求。

1.4 检测设备

电脑控制万能材料试验机，型号MZ-4000D1，测量范围2500N（1级，示值误差±1%）；投影仪，型号JT300，测量范围0～25 mm，极限示值误差±0.01 mm。

1.5 检测过程

首先，将绝缘线芯试样切成约100 mm长的小段，抽出所有导体，去除所有外护层 ，在试样中间处截取一个试件，用投影仪测量试样外径D和绝缘厚度δ，计算其截面积A=π（D-δ）δ；然后，以移动速度为250mm/min拉伸试件至断裂进行拉力测试，记录最大拉力。

2 数学模型与影响因素分析

2.1 数学模型建立

按照GB/T 2951.11-2008的规定：型式试验时，管状绝缘试样的抗张强度的计算公式为：

式中：Rm为管状绝缘试样的抗张强度值（N/mm2）；F为试样断裂时的拉力值（N）；D为试样外径的平均值（mm）；δ为试样绝缘厚度的平均值（mm）。

2.2 影响因素分析

从式（1）中可以看出，影响绝缘抗张强度测量不确定度的因素有F的测量、D和δ的检测。其中影响F读数的因素有试验者读数、操作方法等引起的随机误差和检测系统引入的系统误差；检测D和δ的仪器均为投影仪，对每段样品分别取样检测，因此D和δ也受试验者人为引起的随机误差和投影仪引入的系统误差影响。同时亦应看到，虽然标准中未将试验的环境温度作为影响试验结果的变量，但也对其进行了限制，在（23±2）℃的条件下认为是可接受的，因此试验室要尽量保持试验温度的稳定，将环境温度的影响降至最低。

由不确定度的传播定律知：

因试样厚度和外径、试验拉力的检测所引入的不确定度之间彼此独立互不相关，则可用方和根的公式及数学模型进行计算，式（2）可以简化为：

3 检验结果不确定度分析与评定

3.1 不确定度来源分析

管状绝缘抗张强度检测结果不确定度u的来源主要为：由管状绝缘拉力检测引入的不确定度u（F）；由尺寸检测引入的不确定度u（D）与u（δ）。

3.2 拉力F检测不确定度评定

（1）A类不确定度评定

拉力值F由电脑控制万能材料试验机测得。对试样进行10次连续检测，结果见表1。

表1 拉力检测结果

（2）B类不确定度评定

2）计量拉力试验机所用的标准测力仪引入的不确定度u3()F。查阅拉力试验机的校准报告，计量拉力试验机借助于0.3级的标准测力仪，不确定度为0.3%，置信因子为2，由此引入的B类不确定度为u3()F=106.21×0.3×0.01/2=0.159 N。

（3）F检测不确定度评定

3.3 输入量D、δ的检测不确定度评定

（1）尺寸检测重复性引入的不确定度

在此次操作中对每件样品分别标号取样，结果见表2。

表2 尺寸检测结果

）=0.026 mm。

（2）低倍投影仪示值误差引入的检测不确定度

（3）实验室环境温度导致的不确定度

经查阅，电缆绝缘PVC塑料的热膨胀系数β为80×10-6/℃，此次实验在恒温室环境下进行，整个试验过程中温度变化小于0.5℃，则由实验室环境温度波动带来的试样变形引起的不确定度可忽略不计。

（4）尺寸检验不确定度评定

由于上述各个因素所引入的检测不确定度彼此互不相关 ，所以尺寸检测的标准不确定度可合成为：

4 合成标准不确定度

由式（3）可求得：

可计算出

5 扩展不确定度

取包含因子k=2，被测量抗张强度值分布的95%可含于此区间，得扩展不确定度为：U=k× u=2×0.39=0.78 N/mm2。

因此，本次检测的最终结果如下：最大拉力值F为106.21N，试样外径D为3.41mm，绝缘厚度δ为0.83 mm。

该电缆绝缘抗张强度Rm测量结果为：Rm=（15.80±0.78）N/mm2。

6 结束语

为保证检测结果的准确性，必须确保拉力试验过程中试验温度、拉伸速度以及样品前处理等要素与标准要求相符；对拉力试验机应注意设备量值溯源的及时校准，并按该项目的试验频率进行期间核查；同时，GB/T 2951.11-2008中规定，计算抗张强度时至少需要测量4个有效数据，应提供足够的试验样品数量。

此外尺寸测试的灵敏系数较高，而使用投影仪等光学仪器时由于试验人员视线角度的不同会引起偏差，且样品制备过程中也会受试验人员的影响，因此要加强对人员的操作培训，必要时对尺寸测试项目开展人员比对，提高试验人员的操作水平。

［1］ GB/T 2951.11-2008 电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第11部分：通用试验方法、厚度和外形尺寸测量、机械性能试验［S］.

［2］ CNAS-GL10：2006 材料理化检验测量不确定度评估指南及实例［S］.

［3］ JJF 1059.1-2012 测量不确定度评定与表示技术规范［S］.

［4］ 国家质量技术监督局计量司编.测量不确定度评定与标示指南［M］.北京：中国计量出版社，2005.

Uncertainty Evaluation and Analysis for the Tensile Strength Testing of Tubular Samp les of Cable

XIE Yun-tao，CHEN Min
（Yangzhou Institute of Product Quality Inspection&Supervision，Yangzhou 225111，China）

Themain sources of uncertainty evaluation for the tensile strength testing of tubular samples of cable were analyzed.Themeasurement principles and ways were introduced，amathematic model was established.The uncertainty ofmeasurementwas given，and the factors affected were analyzed.

tubular samples of cable；tensile strength；uncertainty；evaluation；analysis

TM206

A

1672-6901（2014）04-0034-03

2014-01-13

谢云涛（1977-），男，工程师.

作者地址：江苏扬州市广陵区杭集镇龙王路［225111］.