纺织品液压法测定胀破强力的不确定度分析

赵金晶，訾 君，陈惠敏

（江苏省纺织产品质量监督检验研究院，江苏南京 210007）

纺织品在穿着和使用过程中，肘部、膝部等部位不断受到集中性负荷的顶、压作用而扩张直至破坏，这种破坏现象仅靠测试纺织品的拉伸断裂强力并不能反映实际穿着的情况，而纺织品的胀破强力就能很好体现这一点。所以胀破强力是考核纺织品质量的一个重要物理指标。

目前，各个实验室为了提高测试结果的可信度和用户心目中的美誉度，而积极依据ISO / IEC 17025《检测和校准实验室能力认可准则》[1]参与实验室认可活动。相对以前的ISO / IEC导则25，新标准更加强调应提供对于测试结果的不确定度的评估。同时，中国实验室国家认可委员会有关测量不确定度的政策中规定：“测试实验室应建立并应用测量不确定度的评估程序”，测量不确定度的应用是测试计量领域的一大进步。它与传统的误差分析理论相比较，更加具有操作性。

因此，本研究运用不确定度理论对实验室的液压胀破仪测试系统及实验结果进行不确定度的评估具有一定的实用意义。

1　实验

1.1　实验标准

参照GB/T 7742.1-2005《纺织品 织物胀破性能第1部分：胀破强力和胀破扩张度的测定 液压法》[2]。

1.2　实验方法

将试样夹持在可延伸的膜片上，在膜片下面施加液体压力，使膜片和试样膨胀。以恒定速度增加液体体积，直到试样破裂，测得胀破强力。

1.3　实验环境

样品调湿和实验在温度为(20±2)℃、相对湿度为(65±2)% 的恒温恒湿实验室中进行。

1.4　实验仪器

本实验使用温州方圆仪器有限公司生产的YG032F型全自动织物胀破强度仪。

1.5　实验样品

按照GB/T 7742.1-2005 附录A的方法裁取面积为50 cm2的试样，10块作为一组实验。

2　不确定度来源分析和评定

本实验测试方法根据GB/T 7742.1-2005，实验步骤如图1所示。

图1　织物胀破强力实验流程图

分析胀破强力不确定度的来源的因素，具体关系如图2所示。

图2　织物胀破强力实验不确定来源图

2.1　随机效应导致的不确定度

从图2可以看出，测量不确定度将部分来自于样品均匀性、实验进行过程中环境因素（温度、湿度等）的随机性和实验人员操作、判定的随机性。

按照GB/T 7742.1所述实验步骤，由5位不同的实验员使用同一台仪器，在相同条件下测量同一样品分别得到10组数据，样品是克重为428 g/m2的羊毛纬平针织物。实验结果见表1。

表1　织物胀破强力测量结果及偏差计算表

单次测量的不确定度（实验标准偏差）由贝塞尔公式计算：

（1）式中，Xi为第i次胀破强力的测定值，为n次测量胀破强力的平均值，n为测量总次数，S(X)为单次测量的不确定度。

采用肖维勒准则剔除异常值,对于测量次数为10次时,异常界限系数k=1.96,则：

据此，检查表1中的10组测量数据均为有效测量值。

此标准偏差相对于367kPa的液压胀破强力而言，测量的随机效应产生的相对不确定度为：

2.2液压胀破仪测量引入的不确定度

根据计量证书检定的结果，在符合要求的实验环境下，实验所用仪器扩展不确定度U=0.01MPa，k=2，则其标准不确定度为：

对于本实验样品压强而言，测量的相对不确定度如下：

2.3　数值修约引入的不确定度

按照GB/T 7742.1-2005的规定：结果修约至三位有效数字 。本实验即1kPa。由数字修约导致的不确定度属于均匀分布。根据JJF1059-1999[3]规定，计算平均值修约导致的不确定度为：

相对于367kPa的胀破强力，修约导致的相对不确定度为：

2.4　合成不确定度

有上述分析可知，相对合成不确定度的计算为：

合成标准不确定度为：

2.5　扩展不确定度

取包含因子k = 2 ( 近似95%置信概率) ，则扩展不确定度为：

2.6　不确定度报告与表示

综上所述,实验液压法测定胀破强力的结果可表示为：(367±11)kPa ，k＝ 2。

3　结论

分析显示，在本文所采用的实验方法和测量条件下，各不确定度分量对纺织品胀破强力的影响不同。总体来说，液压胀破仪的精准程度对不确定度总量影响最大。液压胀破仪作为本项实验所用到的最主要的仪器，是很核心的一个不确定度分量，其精密程度很大程度上直接制约了纺织品液压法测定胀破强力分析测量的准确性。其次，随机效应导致的不确定度对不确定度总量也有重要的影响。这除了与样品均匀性、测试环境等客观因素有关之外，也与实验人员的操作、判定有直接联系。

所以，在检测过程中要严格按照操作程序，使用精度高、稳定性好的仪器设备，对仪器设备定期校检，减少人为操作、判定的不当，同时注意数值修约，可有效减少针织物液压法测定胀破强力分析测量中的不确定度。

[1]ISO/IEC 17025 ： 2005 《检测和校准实验室能力认可准则》[S].

[2]GB/T 7742.1-2005《纺织品 织物胀破性能 第1部分：胀破强力和胀破扩张度的测定 液压法》[S].

[3]JJF 1059-1999 测量不确定度的评定与表示[S].