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摘 要:线性热膨胀系数测量的不确定度来源主要有:热膨胀系数测量重复性及初始长度、温度、位移传感器测量长度增长量和数值修约引入的标准不确定度。本文采用GUM法评定人造石线性热膨胀系数测量结果α的不确定度μ(α),希望能给大家带来一些帮助。
关键词:人造石;线性热膨胀系数;不确定度;标准;评定
1 引言
JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》规定了测量不确定度的GUM评定方法分为测量不确定度的A类评定和测量不确定度的B类评定。对一系列测得值用统计分析的方法进行的不确定度评定为A类评定。根据有关信息估计的概率分布得到标准偏差估计值的方法为B 类评定[1]。本文采用GUM法评定人造石线性热膨胀系数测量结果α的不确定度μ(α),希望能给大家带来一些帮助。
2 人造石线性热膨胀系数的测量不确定度的评定过程
2.1 评定依据
人造石线性热膨胀系数的测量不确定度的评定依据为JC/T 908-2013 《人造石》[2]。
2.2 评定适用范围
人造石在室温至60 ℃之间的线性热膨胀系数。
2.3 评定方法概要
2.3.1试验条件
人造石线性热膨胀系数的测量不确定度的评定试验条件:起始温度为30 ℃、升温速率为3 ℃/min、终点温度为130 ℃。
2.3.2被测物品规格
根据JC/T 908-2013的要求,制作尺寸为5 mm×5 mm×50 mm的人造石试样两条。
2.3.3试验步骤
(1) 按照JC/T 908-2013 的规定,将两条人造石试样放入55 ℃的烘箱中烘干16 h;然后放入干燥器中冷却至室温。用游标卡尺测量试样初始长度,精确到0.02 mm。
(2) 将样品放入热膨胀仪,测量起始温度设为30 ℃,升温速率为3 ℃/min,测量终点温度设为130 ℃。为了尽可能考虑随机效应的影响,重复测量时将样品取出后再次测量初始长度,然后再将样品放入热膨胀仪中升温测量。
(3) JC/T 908-2013规定,以两个试样的平均值作为结果,用10-5 /℃表示,精确到小数点后第一位。
2.4 计算公式
线性热膨胀系数的计算公式如下:
2.5 使用的检测设备
本文使用的检测设备为:游标卡尺,量程150 mm,精度0.02 mm,用于测量试样初始长度L0;
德国耐驰仪器制造有限公司研制的DIL402 PC型热膨胀分析仪(见图1),温度精度0.1 ℃,位移传感器分辨率为8 nm,用于测量长度增长量L。
2.6 计算测量试样的α值
对两条试样分别进行测量,得到两个结果分别为:3.4×10-5/℃、3.2×10-5/℃,取平均值为α=(3.4+ 3.2)/2=3.3×10-5/℃。
2.7 测量不确定度分量的来源分析
线性热膨胀系数的测量实质上是加热试样,测量升温前后的长度变化。所以,线性热膨胀系数测量不确定度的来源主要有:
(1) 热膨胀系数测量重复性μ(α);
(2) 初始长度L0引入的标准不确定度μ(L0);
(3) 温度t引入的标准不确定度μ(t);
(4) 位移传感器测量长度增长量L引入的标准不确定度μ(L);
(5) 数值修约引入的标准不确定度μ(y)。
2.8 标准不确定度的评定
2.8.1测量重复性引入的标准不确定度分量μ(α)评定
2.10 计算扩展不确定度
根据JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》,取包含因子k=2,扩展不确定度提供p≈95%的包含概率。人造石线性热膨胀系数测量结果的扩展不确定度μ(α)为:μ(α)=k×μc=0.2×10-5/℃
2.11 测量结果报告
该人造石线性热膨胀系数测量结果为:
α=3.3×10-5/℃,μ(α)=0.2×10-5/℃,k=2。
3 结论
线性热膨胀系数测量不确定度的来源主要为:热膨胀系数测量重复性μ(α);初始长度L0引入的标准不确定度μ(L0);温度t引入的标准不确定度μ(t);位移传感器测量长度增长量L引入的标准不确定度μ(L);数值修约引入的标准不确定度μ(y)等方面。通过对不确定度进行计算分析,最后得出结论,人造石的热膨胀系数α及不确定度μ(α)的测量结果为:α=3.3×10-5/℃,μ(α)=0.2×10-5/℃,k=2。
参考文献
[1] JJF 1059.1-2012,测量不确定度评定与表示[S].
[2] JC/T 908-2013,人造石[S].