绝热用模塑聚苯乙烯泡沫板导热系数的不确定度评定

郑文雪 许金铎 白春福

[摘要]绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料板导热系数的不确定度评定，通过对影响导热系数不确定度的因素进行具体分析、计算、比较，进而对检测过程中影响导热系数的不确定度来源的因素进行更好的控制，从而提高检测结果的真实有效性。

[关键词]模塑聚苯乙烯泡沫板 导热系数 不确定度

1概述

随着经济社会的高速发展，我国对建筑节能越来越重视，导热系数作为节能保温材料的重要指标，更引起人们的高度重视。为了评定检测结果的可靠性，有必要对测量结果的不确定度进行评定分析。本文依据GB10294 -2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定—防护热板法》和JJF1059-2012《测量不确定度评定与表示》，分析了不确定度产生的来源、影响因素及计算，对模塑聚苯乙烯泡沫板导热系数不确定度进行评定。

2 测试方法

2.1测试对象

尺寸规格为300mm×300mm×25mm的模塑聚苯乙烯泡沫板

2.2测试仪器

导热系数测定仪（CD-DR-3030）

百分表：（0-50）mm

恒温恒湿箱（SG-HWS-B）

2.3测试依据

GB10294 -2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定—防护热板法》

2.4状态调节

试样在恒温恒湿箱（23±2℃，50±5%）中调节16h，实验在23℃的环境下进行。

2.5测试过程

样品进行养护后，先测量样品的厚度，然后将其放入冷板和热板之间，实验按照GB10294 -2008标准要求进行实验操作，实验重复进行六次，测试结果如下表1-1所示

3.建立数学模型

模塑聚苯乙烯泡沫板的导热系数

式中：Q——加热功率，W；

d——模塑聚苯乙烯泡沫板的厚度，m；

A——模塑聚苯乙烯泡沫板的计量面积，m2；

ΔT——T1—T2，热、冷板之间的温度差，℃。

根据上述公式，在检测过程中不确定有以下方面：

（1） 加热功率引入的不确定度 ；

（2） 样品厚度重复测量引入的不确定度 ；

（3） 样品计量面积重复测量引入的不确定度 ；

（4） 冷、热板温度重复测量引入的不确定度 ；

（5） 百分表引入的不确定度 ；

（6） 导热系数重复测量引入的不确定度 ；

（7） 绝热材料导热系数参比板引入的不确定度

其中：（1）、（2）、（3）、（4）、（6）属于A类标准不确定度，（5）、（7）属于B类标准不确定度。

4、不确定度评定

4.1加热功率导致的不确定度

因每次导热系数实验过程设置采样三次，取三次的算术平均值为最终结果，所以

4.2样品厚度测量引入的不确定度

样品厚度测量引入的不确定度主要来源于百分表示值误差和重复测量两个方面。

4.2.1百分表引入的不确定度

按照GB10294 -2008标准的要求，试样厚度采用百分表测量。其鉴定证书给出其示值误差不超过±0.01mm，其示值误差半区间为0.01mm，按矩形分布考虑，

百分表的相对标准不确定度为

3.2.2 厚度重复测量引入的不确定度

因为样品厚度测量每个样品重复测量10次，取10次厚度测量平均值，所以

因此，样品厚度测量导致的不确定度为

4.3计量面积导致的不确定度

由于仪器的计量受热面积是仪器的一部分，其大小固定不变，所以计量面积导致的不确定度包含于重复实验中。

4.4 冷、热板温度差引入的不确定度

左边：

由于每次导热系数实验过程设置采样三次，取三次的算术平均值为最终结果，所以

右边：

由于每次导热系数实验过程设置采样三次，取三次的算术平均值为最终结果，所以

4.5导热系数重复实验导致的不确定度

4.6 绝热材料导热系数参比板导致的不确定度

导热系数测定仪采用导热系数参比板（GSB 02-3062-2013）进行校准，参比板的有证标准样品证书表明，平均温度为298K时，导热系数标准值为0.0331W/（m·K），k=2时，其扩展不确定度为0.0002，

因此，参比板的相对标准不确定度为

5相对合成标准不确定度的计算

6扩展不确定度

通常情況下，按照正态分布进行不确定度评定，测量结果的扩展不确定度包含因子k取2，则相对扩展不确定度为：

扩展不确定度为：

7测量结果表示

模塑聚苯乙烯泡沫板导热系数测量结果为：

8结语

从上述不确定度分量的评定分析来看，影响模塑聚苯乙烯泡沫板导热系数不确定度的最主要因素是试验测量的重复性，其次是加热功率、厚度以及温度差，而参比板导致的不确定度影响相对较小。因此在平时实验操作中应对导热系数测定仪严格计量，严格按照标准规范要求进行实验操作，确保其数值的准确性。

参考文献

[1]GB10294/T -2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定—防护热板法》

[2]JJF1059-2012《测量不确定度评定与表示》