机织物单位面积质量不确定度分析

祝明亮，冯岚清，金运星

(利郎(中国)有限公司，福建 晋江 362200)

1 引言

纺织品的单位面积质量是衡量面料用纱量多少、判定各项物理性能指标的重要因素[1]。在本公司纺织品检测实践中，同种类型面料重复检测，易出现检测结果不一致的问题，较为主要的原因是送检面料的不一致性。通过测量面料的单位面积质量，一方面可判断送检面料的一致性，另一方面也可反映检测结果的准确性。因此准确地评估纺织品单位面积质量，对于纺织行业有较为重要的指导意义[2]。当要求用小试样进行纺织品的单位面积质量测试时，GB/T 4669—2008、ISO 3801—1977(E)等标准均列出了测试原理和测试程序，具体操作差别不大。

纺织品单位面积质量不确定度的评定基于测量过程处于有效的统计控制状态，通过监控检测过程、发现并排除异常以取得检测质量的可靠性[3]。为了较为准确得出纺织品机织物单位面积质量的不确定度，本文按GB/T 4669—2008《纺织品 机织物 单位长度质量和单位面积质量的测定》[4]，从多个不确定度分量出发，对纺织品单位面积质量的测定作了不确定度评定。

2 试验过程

甲、乙两名操作人员用切割器在已调湿样品不同经纬处各取10个被测样，根据GB/T 4669—2008方法5进行试验，不确定来源因果图如图1所示[5]，测试结果见表1。

3 不确定度评定

3.1 测量模型

评定单位面积质量不确定度的转换式为：

mua=m称量/S

(1)

式中：mua—经标准大气调湿后小织物的单位面积调湿质量，g/m2；m称量—经标准大气调湿后试样的调湿质量，g；S—经标准大气调湿后试样的面积，m2。

由表1可知，称量值是10个数值的平均值得出的，复现性标准不确定度不可忽略。在称量值中还应加入复现性修正量R，其值为零，不确定度非零。圆刀直径不确定度难以定量，认为含于R之中。有效数值修约到0.01g，称量值中还应加入m修约，其绝对值≤0.5，不确定度非零[5]。则评定称量过程质量不确定度测量模型为：

m称量=m示值+R+m修约

(2)

式中：m示值—称量时天平的示值显示质量，g；R—复现性修正量，其值为零，不确定度非零，g；m修约—平均值修约掉的质量，其绝对值≤0.005，不确定度非零，g。

3.2 合成标准不确定度表达式

因式(2)是线性模型，则合成标准不确定表达式为[6]：

(3)

式中：uc(m称量)—质量称量的合成标准不确定度，g；u(m示值)—天平示值误差引入的标准不确定度，g；u(R)—复现性的标准不确定度，g；u(m修约)—数值修约引入的标准不确定度，g。

3.3 评定不确定度分量u

3.3.1评定u(m示值)

查天平检定证书(2018)XFJJD-0143、(2017)XFJJD-0313、(2016)XFJJD-0437和JJG 1036-2008《电子天平》检定规程，电子天平3年内均检定合格(高准确度级)，u(m示值)使用最大允许误差绝对值(MPEV)作B类评定。

表2 JJG 1036—2008 高准确度级电子天平的法定允差

3.3.2评定u(R)

同一样品取不同经纬部位，由两个人分别用切割器取10份试样，再分别进行测量，得的结果和标准偏差见表1；

因为每次核查的测量次数相同，则合并样本标准偏差按公式按JJF 1059.1-2012公式(15)[6]计算：

(4)

式中：sp—合并样本标准偏差；sj—第j次核查时的实验标准偏差；m—核查次数。

3.3.3评定u(m修约)

3.3.4合成标准不确定度uc(m称量)及uc(mua)

将上文得到的u(m示值)、u(R)、u(m修约)代入式(2)得到uc(m称量)=8.77×10-3(g)，将uc(m称量)代入式(1)得到uc(mua)=0.88(g/m2)。

3.3.5评定扩展不确定度U

依据JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》[6]，取包含因子k=2，则U=k×uc(mua)=1.77≈2(g/m2)。

3.3.6测量结果

按GB/T 4669—2008仅需5个原始数据的平均值[4]，取表1中甲、乙测量的前5个数值，得出测量平均值和单位面积质量，见表3。

人员甲测得的单位面积质量结果值可表示为(280±2)g/m2，U值为2 g/m2，包含因子k=2；人员乙测得的单位面积结果值可表示为(281±2)g/m2，U值为2 g/m2，包含因子k=2。

3.3.7不确定度一览表[5]及结论

文中所有相关的不确定度见表4，可知纺织品单位面积质量检测的不确定度主要来源于重复性测量和平均值修约。

4 结语

单位面积质量既可衡量面料质量，又可用于纺织品检测样品识别，是纺织品的重要指标之一。本文通过对单位面积质量测定过程中多个不确定度分量进行评定，发现测量结果不确定度主要来源于重复性测量和平均值修约，因此在日常检测工作中，要严格按照标准操作，以提高检测结果的准确性。