IDFB 2015蓬松度不确定度分析

闫畅，王浩

（上海市质量监督检验技术研究院，上海200040）

IDFB 2015蓬松度不确定度分析

闫畅，王浩

（上海市质量监督检验技术研究院，上海200040）

依据IDFB2015测定羽毛羽绒蓬松度，分析和评定影响羽绒蓬松度的因素及其不确定的影响。结果表明，随机性和蓬松度仪表盘质量对羽绒羽毛蓬松度的不确定影响最大。建议加强对检测人员取样、操作和读取数值的方法开展针对性培训，提高人员检测技能，从而减少随机性引起的不确定度。

羽毛；蓬松度；不确定度;分析

0 引言

羽毛羽绒是天然蛋白质纤维，具有结构蓬松、质地柔软、保暖等优良性能，是人们冬季御寒服装和寝具的主要原料。涉及羽绒相关的测试指标很多，如含绒量、绒子含量、蓬松度、清洁度或浊度、耗氧量、种类鉴定等，其中蓬松度是一个体积测量方法，用于大致评估羽绒羽毛的隔热能力，用于衡量一定条件下一定质量的羽绒所能达到的体积。从计量学的角度考虑，检测结果的完整性包含两个部分，分别是计量单位和测量不确定度。蓬松度作为羽毛羽绒品质的最重要指标之一，与计量学中的不确定度分析结合，可以使检测结果更具有完整性和科学性。

1 试验部分

1.1 依据标准

IDFB 2015中蓬松度-蒸汽还原法。

1.2 检测原理

通过测量一定口径的容器内一定量的羽绒羽毛在恒重的压力下所占的体积来表征蓬松度。

1.3 测试样品

选取含绒量标称为90%（x%为样品的含绒量）的白鸭绒作为检测样品。

1.4 试验条件及仪器

1.4.1 试验条件

将（35±2）g经过混合的羽绒羽毛样品放在蓬松度还原箱中，将羽绒打散，不能结块。采用吹风机吹干还原箱中样品，吹2 min（还原箱的每一面吹30 s）后，立即用蒸汽机均匀吹入还原箱，持续吹40 s。为保证样品均匀打湿，应用画圈的方式来吹入蒸汽。用手检查羽绒羽毛，确保所有的羽绒羽毛是潮湿的。如果不能达到试验要求，需要再吹入蒸汽。静置3～10 min后，用吹风机彻底吹干样品，至少2 min（箱子每一面至少30 s），并用吹风机吹干还原箱内壁，时间为1 min。用手检查羽绒羽毛，确保所有的羽绒羽毛是干燥的（如果不是，需要继续吹干）。然后将样品放于蓬松度还原箱中，在一般房间（不是恒温恒湿室）内静置24 h后，再次用吹风机向还原箱内吹2 min（箱子每一面30 s）。再将样品和还原箱在恒温恒湿还原室内静置至少5 h。

1.4.2 仪器设备

天平、秒表、前处理箱、蓬松度仪[刻度尺在筒中央，筒直径（288±1）mm，压盘直径（284±1）mm，压盘质量（94.25±0.5）g]。

1.5 试验步骤

取（30±0.1）g还原后的样品，放入测量圆筒中，仔细将量筒内的样品铺平，缓慢放下称重盘，静置2 min后，读取标尺上的数据。重复测量三次，取算术平均值，保留整数位。

2 测量不确定度分析

2.1 不确定度主要来源[1,2]

测量不确定度的主要来源有随机性引起的不确定度、样品质量引起的不确定度、时间引起的不确定度、蓬松度仪引起的不确定度和数值修约引起的不确定度。

2.2 不确定度分量分析

2.2.1 随机性引起的不确定度

IDFB 2015蓬松度测试方法主要采用人工手动操作，由于人员的差异性，因此不同人员样品的取样、前处理过程、具体试验操作过程当中的温湿度、搅拌顺序和次数、最终读数等的随机性都会造成测量的不确定度[3,4]。

为研究上述分量引起的不确定度，按照1.4和1.5所述方法，我们将一组相同样品在不同的试验时间，选取十名试验人员，分别对样品进行取样、前处理和检测，得到的数据见表1。

一次测量引起的不确定度（试验标准差偏差）

表1 检测结果及偏差汇总

通过采用贝塞尔公式计算得：

上式中Xi表示第i次的结果，-X表示n次测量得到的平均值，n为检测总次数，S（X）为一次测量引起的不确定度。

依据肖维勒准则剔除检测的异常值，当n=10时，异常界限系数k是1.96:

│Xi--X│>kS(X)=1.96×1.80=3.53 mm

根据此结果判定表1中的检测数据是否异常，得出表1中数据均有效。

在日常检测中，检测两份样品蓬松度平均值，因此其标准偏差为：

上述标准偏差对于169mm的蓬松度，检测的随机性引起的相对不确定度为：2.2.2样品质量测量引起的不确定度

样品质量的不确定度主要来源于电子分析天平的最大允差和分辨率。

（1）根据电子天平说明使用书给出，测试所用的电子天平的最大允差为±0.02 g，按均匀分布，其不确定度分量u21为：

（2）根据电子天平说明使用书给出，电子天平的分辨率为0.01 g，按均匀分布，其不确定度分量u22为：

（3）上述2种分量合成得出质量测量引起的标准不确定度为：

对于30g样品而言，样品质量测量引起的相对不确定度为：

2.2.3 时间测量引起的不确定度

（1）秒表的校准

用于检测计算时间的秒表，依据检定证书其在测量范围下，扩展不确定度U=0.011s，k=2，则其标准不确定度为：

（2）秒表的读数精度

检测使用的计时秒表分度值是0.01 s，按矩形分布的半宽，有

上述2种分量合成，得出时间测量引起的标准不确定度为：

压板施压时间为60是，那么时间测量引起的相对不确定度为：

2.2.4 蓬松度仪引起的不确定度

IDFB采用专门定制的IDFB蓬松度仪，此蓬松度仪存在两方面主要的不确定因素，一是蓬松度仪尺寸（内筒直径、压盘直径、筒高度）测量，二是蓬松度仪所用压盘质量[5,6]。

（1）蓬松度仪尺寸的校准

a．蓬松度仪长度的校准

蓬松度仪长度的扩展不确定度为U=0.5 mm，k=2，则其标准不确定度为：

b．蓬松度仪的读数精度

蓬松度仪读数分度值为1 mm，假设为矩形分布的半宽，则有

上述2种分量合成，得出蓬松度仪尺寸引起的标准不确定度为：

对于样品的蓬松度为169 mm，蓬松度仪测量的相对合成不确定度为：

（2）蓬松度仪压盘质量

依据仪器计量证书的结果，压盘质量为（94.25±0.5）g，假设为矩形分布，压盘质量引起的相对不确定度为：

2.2.5 数值修约引起的不确定度

按照IDFB 2015试验方法的规定，计算修约到1 mm。依据JJF 1059─1999的规定，计算平均值修约而导致的不确定度为：

ur=0.29×1=0.29 mm

对于样品的蓬松度为169 mm，修约导致的不确定度为：

2.3 合成不确定度

上述分析可知，相对合成不确定度可计算为:

合成标准不确定度为：

U（h）=huc=169×0.009=1.5 mm

2.4 扩展不确定度

取包含因子k=2（近似95%置信概率）[7]，则扩展不确定度为：

U=ku（h）=2×1.5=3.0 mm

2.5 不确定度报告与表示

根据上述计算结果可知，该样品蓬松度的结果可表示为（169±3）mm，其扩展不确定度为3mm。

3 结论

根据上述分析，各分量都不同程度地影响了羽毛羽绒蓬松度的不确定度。通过比较u1>u4.2>u4.1> u5>u2>u3，可知随机性u1和蓬松度仪压盘质量u4.2对羽毛羽绒蓬松度不确定的影响最大。随机性引起的不确定度最大，产生的原因受检测人员的取样、操作、读取数值等的影响。此外，作为IDFB2015专用的蓬松度仪，不同于GB/T 14272─2011、QB/T 1193─2012（QB/T 1194、QB/T 1195、QB/T 1196）测试所用的蓬松度仪，IDFB 2015蓬松度仪的计量对蓬松度不确定度的影响不容忽视。

在检测过程中，建议对检测人员加强取样、操作和读取数值等方法的培训，减少随机性引起的不确定度，提高人员检测技能，保证羽毛羽绒蓬松度检测的准确性和可靠性。除了重视随机性引起的不确定度，也不能忽视其他分量的重要性。对IDFB蓬松度仪的计量也是进一步保证检测结果可靠和准确的前提。

[1]郭玲玲.羽绒检测过程中的要点分析[J].山东纺织经济,2014（7）:23-24.

[2]杨璐源,周兆懿.羽绒蓬松度测试的影响因素[J].上海纺织科技,2014（5）:23-25.

[3]耿轶凡,杨萍,陈艳芳.检测中影响羽毛羽绒蓬松度结果的主要因素[J].中国纤检,2012（Z1）:68-69.

[4]高琴,冯燕.常用羽绒羽毛检测标准比较分析[J].中国纤检, 2012（11）:60-62.

[5]王卷.羽绒羽毛蓬松度测试标准比对及影响因素研究[D].东华大学,2014.

[6]曾蓉,刘文,赵瑞方.对国际羽绒羽毛局IDFB蓬松度测试标准的解读[J].纺织科技进展,2008（6）:66-67.

[7]赵金晶,董爱林,陈惠敏.羽绒蓬松度测定结果不确定度的评定[J].纺织报告,2015（2）:73-76.

Analysis on the uncertainty of IDFB 2015 bulk

YAN Chang,WANG Hao
(Shanghai Institute of Fiber Inspection and Technical Research,Shanghai 200040,China)

The factors effecting the uncertainty of feather volume are analyzed and evaluated based on the determination of IDFB 2015 feather bulk.The results show that the randomness and the quality of feather bulk dashboard are the greatest factors.It is suggested to strengthen the targeted training for the relative persons of sampling,testing and operating and reading the numerical method so as to im⁃prove the testing skills of the staff and reducing the uncertainty caused by randomness.

feather,bulk,uncertainty,analysis

TS107

A

1001-7046（2017）03-0024-04

2017-06-21

闫畅（1989-），女，助理工程师，主要从事纺织品和羽毛羽绒的检测工作。