防水卷材拉力试验不确定度

测量不确定度在防水卷材拉伸试验中的实际应用摘要：基于测量不确定度在计量检测工作中的重要地位，而在建筑工程防水卷材拉伸试验检测中，测量不确定度的应用为大家所不熟悉，故本文简单介绍了测量不确定度的概念、分类，并举例说明工作中防水卷材拉力试验如何进行计算以及如何编写测量不确定度报告。

关键词：测量不确定度、防水卷材拉力文献: JJF1001—1998《通用计量术语及定义》JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》《国际通用计量学基本术语》《测量的不确定度与置信概率的表述》《计量认证参考资料》河南省技术监督局1、引言测量不确定度是测量系统最基本也是最重要的特性指标，是测量质量的重要标志。

当测量系统的特性随时间发生变化时，测量系统不确定度将伴随着工作时间的延续而发生变化漂移。

将不确定度原理引入测量系统分析，为科学地评价测量系统，确定测量系统的检定周期，提高测量系统的有效性等提供重要依据。

测量不确定度报告应尽量详细，以便使用者可以正确地利用测量结果。

报告测量结果的不确定度有合成标准不确定度和扩展不确定度两种方式。

在报告与表示测量结果及其不确定度时，对两者数值的位数，技术规范JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》做出了相应的规定。

2、测量不确定度定义与分类2.1测量不确定度定义测量不确定度定义，在计量技术规范JJF1001—1998《通用计量术语及定义》与《VIM》（国际计量学名词）中均定义为：表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。

定义中的“合理”，实际上指的是①测量处于统计控制状态下；②该扣掉的扣掉，扣不干净的留给不确定度；“赋予被测量之值”是指被测量的测量结果；“分散性”是指测量结果（应理解为被测量的最佳估计）上、下的一个分散区间。

既可以用标准差或其估计值，也可以用标准偏差的若干倍给出；“与测量结果的相联系”指和测量结果一起。

测量不确定度指测量结果的可疑程度，也就是测量结果可能有多大的误差，其误差范围有多大（但决不是测量结果的误差）。

统计控制状态是指给定条件下的随机状态。

在不确定度评定中，就是给定的重复性条件或复现性条件能充分保证的状态。

这种状态下测量结果的分散性就是不确定度。

2．1、不确定度的分类2.1.1标准不确定度定义：用标准偏差表示测量结果的不确定度。

2.1.2标准不确定度的分类:2.1.2.1 A类标准不确定度：用统计方法计算的称为A类标准不确定度或称为标准不确定度的A类计算法。

A类标准不确定度一般为独立测，等精度、等全测得的；通常表示可能性,用uA表示。

2.1.2.2 B类标准不确定度：不同于A类的其它方法计算的称为B类标准不确定度或称为标准不确定度的B类计算法。

B类标准不确定度一般是仪器带来；通常表示可信性,用uB表示。

2.1.2.3合成标准不确定度:影响测量结果的若干A类、B类标准不确定度分量联合影响测量结果的一个最终的完整的标准不确定度称合成不确定度。

合成标准不确定度一般是独立的，即为平方和开根的合成，通常用uc表示。

2.1.2.4扩展不确定度(又称总不确定度):测量结果区间的量，即被测量的值以某一可能性(即置信概率)落入该区间中。

扩展不确定度可用合成标准不确定度乘以覆盖因子k得到，通常用U（当无需给出UP 时，Ic=2∽3）或UP（p为置信概率）表示。

一般为乘2即扩展到2倍，置信概率达到95%；乘3即扩展到3倍，置信概率达到99%。

3、防水卷材拉伸试验测量不确定度报告实例3．1概述防水卷材是建筑工程防水材料的重要品种之一，拉力是卷材的一项重要控制指标。

拉力试验是将试件夹持在夹具上，启动拉力试验机，至试件拉断为止，记录最大拉力值。

拉力试验结果的准确度受试样、试验设备、试验过程和人员读数等因素影响。

进行拉力试验不确定度的评定，判断测量结果是否处于合理不确定度范围内。

3.2实例（一）3.2.1试验准备工作1). 环境条件：试验温度：22℃；2). 设备：XL-250A型拉力机；3). 试件：复合胎Ⅰ型改性防水卷材 3 mm厚。

拉伸试验的尺寸为长250mm、宽150mm，共10块。

切取的试件放置在实验温度下,不少于24小时；4). 检验依据：《DBJ01-53-2001聚合物改性沥青复合胎防水卷材质量检验评定标准》；5). 测量过程：用校准试验机，拉伸速度50N/min，将试件夹持在夹具中心不得歪扭，上下夹具间距离为180mm。

启动试验机，至试件拉断为止，记录最大拉力值。

3.2.2数学模型在温度和其他环境条件不变的情况下，卷材拉伸试验的影响因素的数学模型为：y＝f（x1、x2 (x)n）式中:x1为设备示值误差引起的测量不确定度分量x2为样品不均匀性引起的测量不确定度分量x3为读数引起的测量不确定度分量x4为上下夹具间距离引起的测量不确定度量根据测量原理,总的不确定为：U2（F）＝U2（△F）+ U2（△d）式中U（△F）为拉力F的测量不确定度，U（△d）为上下夹具间距离引起的不确定度。

x2x1检定灵敏度y 人员直尺人员x4x33.2.3测量不确定分量的计算(1). 拉力F的测量不确定度拉力F的测量不确定度主要来源于样品不均匀性引起的测量不确定度分量、读数引起的测量不确定度分量。

1）设备示值误差引起的测量不确定度XL-250A型拉力机检定合格，其示值误差±0.1％，按其均匀分布考虑，则按B类方法评定，得出不确定为：U 1（△F ）＝3%1.0＝0.05％2）样品不均匀性引起的测量不确定度U 2（△F ）＝()()Fn n F Fi ni 112－－＝∑×100% = 1.186%3）读数引起的测量不确定度以满刻度为1千牛顿，该指针式仪表每小格指示值2牛顿。

相对误差为0.20％，假定其为均匀分布:U 3（△F ）＝3%20.0＝0.115％ 于是拉力测量的不确定度为：U （△F ）＝()()()F F F U U U ∆+∆+∆232221＝()()()222%115.0%861.1%05.0++＝1.864％(2)、上下夹具间距离引起的不确定度试件标准夹具间距离规定180mm ，允许误差为1mm ，按B 类评定，考虑属于均匀分布。

U （△d ）＝d31×100％＝0.577÷180×100％＝0.32％3.2.4、合成标准不确定度相对不确定度：U （F ）=()()d U F U ∆+∆22＝()()22%32.0%864.1+＝1.891％测量结果F ＝552.7（N ）于是合成标准不确定度也可表示为：U （F ）＝552.7×1.891％＝10.452（N ）3.2.5、扩展不确定度U 95取k ＝2，则U 95＝k ×U （F ）＝2×10.452＝20.90（N ）拉伸强度F ＝（552.7±20.90）N ，其中扩展不确定度U ＝20.90N ，是由标准不确定度U （F ）＝10.452（N ）乘包含因子k ＝2得到。

3.3实例(二)3.3.1试验准备工作1)、环境条件：试验温度：23℃； 2)、设备：YG031A 型拉力机；试验所用仪器设备均经过河南省依法授权的各计量鉴定机构的检定，均在检定周期内。

3)、试件：沥青复合胎防水卷材玻纤胎聚乙烯膜GK-PE 。

纵向拉伸试验的尺寸为长250mm 、宽50mm 。

切取的的试件放置在实验温度下24小时； 4)、拉伸速度：50N/min5)、试验人员：×××6)、平行试验组数：10组共计30个试件7)、检验依据：《JC/T690－98沥青复合胎柔性防水卷材》8)、试验日期：××××年××月××日3.3.2数学模型在温度和其它环境条件不变的情况下，卷材拉力试验的影响因素的数学模型为：y=f（x1、x2 (x)n）式中：x1为拉力机示值误差引起的测量不确定度分量x2为样品不均匀引起的测量不确定度分量x3为读数引起的测量不确定度分量x4为测量试件宽度引起的测量不确定度分量根据测量原理,拉力不确定度为U2(F)=U2(△F)+U2(△d)式中：U(△F)为拉力测量的不确定度，U(△d)为测量试件宽度引起的不确定度。

1)、拉力F的测量不确定度拉力F的测量不确定度主要来源于拉力机示值误差、样品不均匀性、人员读数、取样模具尺寸引起的测量不确定度分量。

(1).拉力机示值误差引起的测量不确定度拉力机检定合格，其示值误差±0.1%，按其均匀分布考虑，则按B类方法评定，得出不确定度为：U1（△F）=0.1%/3=0.06%(2).样品不均匀性引起的测量不确定度则由于不均匀性引起的测量不确定度为：U2（△F）＝()()FnnFFini112－－＝∑×100% =1.64%(3).计数引起的测量不确定度以满刻度为1000N，该指针式仪表每小格指示值5N，相对误差为0.50%，假定其为均匀分布：U3（△F）＝3%50.0＝0.29％2)、测量试件宽度引起的不确定度宽度测量不确定度由取样模具尺寸误差导致的不确定度。

模具误差导致的不确定度U （△d ）：试件宽度50mm ，允许误差为1mm ，按B 类评定，考虑属于均匀分布。

U （△d ）＝d31×100％×=0.577÷50×100%=1.15%相对不确定度：U （△F ）= √U 12(△F) +U 22(△F)+ U 32(△F)+ U 2(△d)=√（0.06%）2+(1.64%)2+(0.29%)2+(1.15%)2 =2.03%测量结果F =585.2(N)于是合成标准不确定度也可表示为：U （F ）=585.2×2.03%=11.9（N ）3.3.4扩展不确定度U 95按置信概率95%，取k=2，则U 95=k ×U （F ）=2×11.9=23.8(N) 3.3.5测量不确定度报告拉力F=（585.2±23.8）N ，其中扩展不确定度U=23.8N ，是由标准不确定度U （F ）=11.9（N ）乘包含因子k=2得到。

4、结论测量是科研、生产过程中不可缺少的一项工作，其目的是获取测量结果。

测量不确定度是对测量结果质量的定量表征。

测量不确定度报告是表述实验室能力和水平的重要依据。