复合地板吸水厚度膨胀率测量结果不确定度的评定

梁星宇，尚子剑，郭晓磊，李中原，左美丽

(1.南京林业大学 材料科学与工程学院，南京 210037；2.山西省杨树局薛家庄林场，山西 朔州 036000)



复合地板吸水厚度膨胀率测量结果不确定度的评定

梁星宇1，尚子剑1，郭晓磊1，李中原1，左美丽2

(1.南京林业大学 材料科学与工程学院，南京 210037；2.山西省杨树局薛家庄林场，山西 朔州 036000)

摘要：根据《测量不确定度评定与表示技术规范》(JJF 1059.1-2012)的要求，系统地对浸渍纸层压木质地板吸水厚度膨胀率的测量结果不确定度进行了评定。针对浸渍纸层压木质地板吸水厚度膨胀率试验中的测量不确定度的特点，分析了试验过程中影响测量准确性的因素。结果表明：试验条件下的浸渍纸层压木质地板吸水厚度膨胀率测量结果的扩展不确定为0.7%。

关键词：层压木质地板；吸水厚度膨胀率；标准不确定度；扩展不确定度

0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]。本文根据国家质量技术监督局2012年颁布的《测量不确定度评定与表示技术规范》(JJF 1059.1-2012)的要求，对浸渍纸层压木质地板吸水厚度膨胀率测量结果的不确定度进行了评定。

1试验依据及方法

吸水厚度膨胀率是浸渍纸层压木质地板的基本物理特征参数之一，对于评价浸渍纸层压木质地板的耐水性十分重要[7-9]。该试验依据国标《浸渍纸层压木质地板》(GB/T 18102-2007)进行。

具体试验方法是：将试件裁成标准要求的规格尺寸，长度方向和宽度方向的试件各3个，测量如图1所示6个点的厚度，将试件浸于温度为(20±1)℃的蒸馏水水槽中，试件垂直于水平面如图1所示放置在水槽中，试件下表面与水槽底部要有一定距离，试件之间要有一定间隙，使其可自由膨胀，浸泡时间24 h±15 min。完成浸泡后，取出试件，擦去表面附着水，在原测量点测其厚度h2。

(1)目的：评定浸渍纸层压木质地板吸水厚度膨胀率测量结果不确定度。

(2)依据：《浸渍纸层压木质地板》(GB/T 18102-2007)。

(3)使用的仪器设备。

① 0～25 mm深度千分尺：示值误差为1 μm=0.001 mm；分度值为0.01 mm。

② 低温恒温水槽。

(4)测量程序

取10组试件，每组2片，分别沿地板长度、宽度方向锯制，尺寸为(150±1)mm×(50±1)mm。

每个试件测量3个点记作t1，如图1所示。测量时千分尺的中心线应压在试件边缘。

图1　测量点示意图Fig.1 diagram of measuring method注：1-宽度方向试件；2-长度方向试件；3-量测点

测量工作必须在10 min内完成。试件在浸泡过程中增加的厚度与其对应的测量点厚度的比值即为试件的吸水厚度膨胀率T，其测量结果见表1。

2测量模型

(1)

式中：T为吸水厚度膨胀率，%；t1为浸水前的试件的厚度，mm；t2为浸水后试件的厚度，mm。

公式(1)中分子分母都含有t1，但是各输入量t1、t2可以用通过对模型的变化简单的分离出来：

(2)

3不确定度传播率

公式(2)仅含有输入量的商，相对标准不确定度合成

(3)

式中：各输入量的灵敏系数分别为：ct2=1；ct1=-1。

4测量不确定度预估

对于试件吸水厚度膨胀率测量，一批试件是置于同一低温水槽内在标准规定的温度(20±2)℃下同时浸泡，因此低温水槽的温度影响可以忽略不计。吸水厚度膨胀率T测得量值不确定度来源包括3个方面[10-12]：

(1)浸水前厚度的测量t1，包括3项不确定度来源：深度千分尺的示值误差、深度千分尺的分辨力和测量重复性。

(2)浸水后厚度的测量t2，包括3项不确定度来源：深度等分尺的示值误差、深度千分尺的分辨力和测量重复性。

(3)测得量值数据修约引起的不确定度可以忽略不计。

组合类似因素的影响，将各输入量t2，t1的重复性归入到输出量T的重复性中考虑，从而不必分别求取各输入量重复性引起的标准不确定度。公式(2)改写为：

(4)

这时将不确定度传播率公式改写为

(5)

式中：重复性修正因子frep的期望值为1，其灵敏系数cf=1。

4.1吸水厚度膨胀率T测量重复性引入的标准不确定度

根据《浸渍纸层压木质地板》(GB/T 18102-2007)规定，对这10块试样的60个规定测量点进行吸水厚度膨胀率测量，测量结果见表1。

应用贝塞尔公式计算单次测量实验标准差：

由重复性引起的相对标准不确定度为：

(6)

4.2浸水前测量引入的相对标准不确定度ur(t1)

浸水前试样厚度t1的测量，包括3项不确定度来源：深度等分尺的示值误差、深度千分尺的分辨力和测量重复性。重复性已经归入到frep中，不重复计算。

表1　浸渍纸层压木质地板吸水厚度膨胀率测量数据

4.2.1深度千分尺示值误差引入的标准不确定度ub1(t1)

4.2.2深度千分尺的分辨力引入的标准不确定度ub2(t1)

4.2.3浸水前厚度测量引入的相对标准不确定度ur(t1)

ub1(t1)与ub2(t1)互不相关，采用方和根方法合成：

相对标准不确定度为：

(7)

4.3浸水后测量引入的相对标准不确定度ur(t2)

试样厚度t2的测量，包括3项不确定度来源：深度等分尺的示值误差、深度千分尺的分分辨力和测量重复性。重复性已经归入到frep中，不重复计算。

4.3.1深度千分尺示值误差引入的标准不确定度ub1(t2)

4.3.2深度千分尺的分辨力引入的标准不确定度ub2(t2)

4.3.3浸水后厚度测量引入的相对标准不确定度ur(t2)

ub1(t2)与ub2(t2)互不相关，采用方和根方法合成：

相对标准不确定度为：

(8)

5结果评定

(1)相对合成标准不确定度评定

将公式(6)～公式(8)代入公式(5)计算浸渍纸层压木质地板吸水厚度膨胀率测量的相对合成标准不确定度

=2.11%。

(9)

(2)相对扩展不确定度评定

取包含因子k=2，浸渍纸层压木质地板吸水厚度膨胀率测量结果的相对扩展不确定度为：

U=kucr=2×2.11%=4.2%(k=2)。

(10)

(3)报告检测结果和扩展不确定度

浸渍纸层压木质地板吸水厚度膨胀率T测得值为15.8%。

其扩展不确定度为：

U=kuc=±0.7%包含因子k=2。

【参考文献】

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Assessment of the Measurement Results Uncertainty of Thickness Swelling Rate of Water Absorption for Laminated Wood Floor with Impregnated Paper

Liang Xingyu1，Shang Zijian1，Guo Xiaolei1，Li Zhongyuan1，Zuo Meili2

(1. College of Materials Science and Engineering，Nanjing Forestry University，Nanjing 210037；2. Xuejiazhuang Forest Farm of Shanxi Provincial Bureau of Poplar，Shuozhou 036000，Shanxi Province)

Abstract：The uncertainty of measurement results of thickness swelling rate of water absorption for laminate flooring was systematically evaluated according to the requirement of JJF1059.1-2012. Some factors influencing the precision were analyzed in the experiments aimed at the characteristics of the measurement uncertainty of thickness swelling for laminate floor covering.Results showed that the expanded uncertainty of thickness swelling rate of water absorption for laminate floor was 0.7% under laboratory conditions.

Keywords：laminated wood floor；thickness swelling rate of water absorption；standard uncertainty；expanded uncertainty

中图分类号：TS 653

文献标识码：A

文章编号：1001-005X(2016)02-0036-04

作者简介：第一梁星宇，硕士，工程师。研究方向：木质产品的质量检测和研究。E-mail:youngleiguo@hotmail.com

基金项目：江苏省前瞻性联合研究项目(BY2015006-04)

收稿日期：2015-09-02

引文格式：梁星宇，尚子剑，郭晓磊，等.复合地板吸水厚度膨胀率测量结果不确定度的评定[J].森林工程，2016，32(2)：36-39.