机织物单位面积干燥质量不确定度评估

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2014/10/30

私聊

纺织品检测

1 引言

机织物单位面积干燥质量是指单位长度或单位面积织物包括非纤维物质在内的织物单位质量（去除所包含的的水分）。它是企业内部质量控制的重要指标，对于生产成本的控制和销售价格制定有很大的指导作用。

2 试验

2.1 试验原理

按规定的尺寸剪取试样，放入干燥箱内干燥至恒量后称量，计算出单位面积干燥质量。

2.2 试验仪器

2.2.1圆形划样器：能切割面积为100cm²的圆形试样，精确度为±1%。

2.2.2八篮烘箱：对流性八篮恒温烘箱，能控制温度105℃±3℃。

2.2.3电子天平2台：精确度均为0.01g。

2.2.4扁形称量瓶：规格为70×35。

2.2.5干燥器：箱外称重时放置称量容器，内存干燥器。

2.3 试验方案：按照GB/T4669-2008标准规定的方法6箱外称重法测试试样的单位面积干燥质量，同时记录相关试验数据以供分析使用。

2.3.1样品制备

2.3.1.1 从织物的非边且无褶皱部分剪取有代表性的样品5块，每块约为15cm×15cm。

2.3.1.2 将每块试样依次放在工作台上，用圆形划样器切割成面积为100cm²的圆形试样。

2.3.2试验过程

2.3.2.1 将试样放入扁形称量瓶内，然后一同放入通风式干燥箱中，敞开扁形称量瓶的盖，在105℃±3℃下干燥至恒量（以至少20min为间隔连续称量试样，直至两次称量的质量之差不超过后一次称量质量的0.20%）。

2.3.2.2 将扁形称量瓶盖好盖，从通风式干燥箱移至干燥器内，冷却至少30min至室温。

2.3.2.3 分别称取试样连同扁形称量瓶以及空扁形称量瓶的质量，精确到0.01g。

2.3.2.4 测试结果计算

按公式（1）计算分别计算5块试样的单位面积干燥质量：

式中：

M---经干燥后织物的单位面积质量，单位为克每平方米（g/m²）；

m---经干燥后试样连同称量容器的干燥质量，单位为克（g）；

m₀---经干燥后空称容量器的干燥质量，单位为克（g）；

S---试样的面积，单位为平方米（cm²）。

计算5个试样单位面积干燥质量的平均值，并按照GB/T8170的规定修约到个数位。

3 建立数学模型

不确定度的数学模型：

M---经干燥后织物的单位面积质量，单位为克每平方米（g/m²）；

m---经干燥后试样连同称量容器的干燥质量，单位为克（g）；

m₀---经干燥后空称容量器的干燥质量，单位为克（g）；

S---试样的面积，单位为平方米（m²）。

4.不确定度来源

4.1试验重复性（包括试样的代表性、人员操作和环境等）引入的不确定度；

4.2试样质量引入的不确定度；

4.3试样面积引入的不确定度；

4.4数值修约引入的不确定度.

5.不确定度分量的计算

5.1试验重复性引入的标准不确定度分量

按标准要求进行了5次试验，所得数据见表1.

表1单位面积干燥质量测试结果

试样编号	试样连同扁形称量瓶的干燥质量m（g）	扁形称量瓶的干燥质量m₀（g）	平方米干燥质量M （g/m²）
1	72.46	70.15	231
2	72.56	70.22	234
3	72.27	69.96	231
4	72.30	70.04	226
5	72.54	70.26	228
平均值	72.436	70.126	230
注：试样面积S，取值为100cm²(0.01m²).

因测量次数较少，采用极差法进行评定。平方米干燥质量的最大值为234，最小值为226，则极差Ｒ=234-226=8

试验标准偏差为： S(M)=R/C

式中：

R——极差；

C——为极差系数。

表2 极差系数C及自由度v

n	2	3	4	5	6	7	8	9
C	1.13	1.69	2.06	2.33	2.53	2.70	2.85	2.97
v	0.9	1.8	2.7	3.6	4.5	5.3	6.0	6.8

测试次数n=5，从表2中可查到，C=2.33.

S(M)=R/C=8/2.33=3.433%

平均值的标准偏差为：

7 扩展不确定度

置信水平95%时，取包含因子K=2，扩展不确定度为：

U₉₅=U×K=4.30×2≈9

8 不确定度报告

M=230，U₉₅=9，K=2

9 结论

经过对试验过程和数据的分析来看，该试验方法测试数据的不确定度较大，对生产和质量控制的指导作用较差。通过对不确定度各分量贡献大小的分析，影响机织物单位面积干燥质量不确定度的主要因素为测试重复性、质量的称量以及取样面积。其中近90%的不确定度贡献来自于质量的称重。导致这种情况出现的原因主要是该方法规定需进行2次质量的测量，且标准规定该方法采用的电子天平精确度太低，仅为0.01g，而未使用方法5中规定的精确度为0.001g的电子天平。

因此笔者有以下2条建议，一是建议大家采用方法6箱外称重法测试机织物单位面积干燥质量时，在确保样品有代表性的前提下，应尽可能的规范实验过程中的称量样品的操作，确保称量过程试样中纱线不损失，可行时，应尽量使用精确度为0.001g的电子天平进行样品称重，以减小测量不确定度；二是建议尽量避免使用方法6箱外称重法，改用方法6中规定的箱内称重法（单次称重），同时改用精确度为0.001的电子天平，可大幅度降低测试的不确定度，提高测试准确度和稳定性。

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