脫脂棉白度的測量結(jié)果不確定度分析

王燕慧　劉坤　王妙等

[摘要] 目的 確定脫脂棉白度的不確定度。 方法 采用A類和B類測量不確定度的評定方法，對測量重復(fù)性、示值誤差、零點(diǎn)漂移、示值穩(wěn)定性引入的不確定度進(jìn)行評定。 結(jié)果 脫脂棉白度測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度U=0.256，k=2。 結(jié)論 此評價(jià)方法也適應(yīng)于實(shí)驗(yàn)室同類產(chǎn)品的測量結(jié)果不確定度的評定。

[關(guān)鍵詞] 脫脂棉白度；評定；擴(kuò)展不確定度

[中圖分類號] R194.5 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-4721（2015）05（c）-0130-03

[Abstract] Objective To determine the uncertainty of whiteness of degreasing cotton. Methods Uncertainty introduced by measurement repeatability，indication error，zero wander，and indication stability was evaluated by evaluation method of class A and B measuring uncertainty. Results The expanded uncertainty of measured result in whiteness of degreasing cotton was U=0.256 and k=2. Conclusion The evaluation methodology is also applicable to evaluate the uncertainty of measured results in congeneric products in laboratory.

[Key words] Whiteness of degreasing cotton；Evaluation；Expanded uncertainty

測量的目的是為了確定被測量的值。因?yàn)槿魏螠y量都存在隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差的影響，所以測量結(jié)果只能是賦予被測量的近似值。在實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)需要掌握測量結(jié)果可靠性的相關(guān)信息。測量不確定度是根據(jù)所用到的信息，表征賦予被測量值分散性的非負(fù)參數(shù)[1]。

1995年國際計(jì)量局（BIPM）等7個(gè)國際組織修訂和發(fā)布了測量不確定度表示指南（guide to the expression of uncertainty in measurement，GUM），其由來已久[2]。20世紀(jì)60年代提出了用測量不確定度來表示測量結(jié)果可信程度的建議。測量結(jié)果的優(yōu)劣是衡量測量結(jié)果準(zhǔn)確程度的最重要的依據(jù)。測量不確定度是對測量結(jié)果質(zhì)量的定量表征，不確定度的大小很大程度影響著測量結(jié)果，因此，不確定度對測量結(jié)果的可用性極其重要[3]。

測量不確定度的評定是檢測和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量體系的重要組成部分，也是質(zhì)量體系運(yùn)行不可缺少的重要程序[4]，主要應(yīng)用于產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的質(zhì)量分析與質(zhì)量控制，產(chǎn)品流通領(lǐng)域中的性能檢驗(yàn)，建立質(zhì)量體系的認(rèn)證活動；應(yīng)用于儀器和測量系統(tǒng)的檢定、校準(zhǔn)等計(jì)量以及實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證活動；用于對被測量的測量結(jié)果及測量器具設(shè)計(jì)的評定；工程領(lǐng)域內(nèi)的測量、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測、安全防護(hù)等有關(guān)的測量活動。

1 材料與器材

1.1 設(shè)備參數(shù)

生產(chǎn)廠家：上海精密科學(xué)儀器公司；規(guī)格型號：WSB-L；測量范圍：0～120%；準(zhǔn)確度：優(yōu)于1.5（%）；溯源方式：檢定。

1.2 環(huán)境條件

相對濕度為（65±2）%，溫度為（21±1）℃。供試品在試驗(yàn)環(huán)境中至少放置4 h。

1.3 被測對象

醫(yī)用脫脂棉。

2 方法與結(jié)果

2.1 試驗(yàn)方法

用滿足GB/T 8424.2-2001規(guī)定的白度儀[5]，取本品折疊成一定的厚度（以保證當(dāng)厚度再增加時(shí)仍不會改變光譜反射比值），放在白度儀上任選三處測試，取三處測量值求其平均值，此平均值即為該醫(yī)用脫脂棉的白度值[6]。

2.2 測試原理

本儀器是以樣品蘭光反射率Rb來度量其白度W的，即W=Rb。樣品的照明接受方式采用CIE所規(guī)定的45/0方式，光源發(fā)出的光以45°方向射在樣品表面上，經(jīng)樣品表面漫反射后的光，0°方向在半角17.5°的錐體以內(nèi)的部分被接收物鏡會聚在光電池上，其間的蘭光濾色鏡，起到光源光譜分布、接收器光譜靈敏度的校正作用。

2.3 測量過程

2.3.1 預(yù)熱20 min。

2.3.2 按下儀器的樣品座，將校零黑筒放入，輕輕地將樣品座上升至測量口，等顯示值穩(wěn)定后，調(diào)整“校零”電位器，使儀器顯示值為“0”。

2.3.3 按下樣品座，將校零黑筒取下，將校正用參比白板放在樣品座上，輕輕地將樣品座上升至測量口，等顯示值穩(wěn)定后，調(diào)整“校正”電位器，使液晶屏顯示屏顯示白板上所給定的白度值。

2.3.4 “校正”和“校零”電位器在電路上有相關(guān)性，故重復(fù)2.3.2、2.3.3步驟數(shù)次，到不需要調(diào)整“調(diào)零”與“校準(zhǔn)”旋鈕時(shí)，即儀器能穩(wěn)定顯示黑筒的“0”和參比白板的標(biāo)定值，此時(shí)儀器已校準(zhǔn)完畢。

2.3.5按下滑筒，裝上待測的樣品，輕輕地將樣品座上升至測量口，所顯示的示值即為樣品白度。

2.4 測量不確定度的可能來源

通常，可從以下方面考慮導(dǎo)致測量不確定度的可能來源。①被測量的定義不充分有殘缺。例如：定義要測量1根標(biāo)稱值為1 m長的鋼棒的長度，若要求精度測準(zhǔn)至微米級，則該被測量的定義就不完整。因受溫度和壓力的顯著影響被測量的長度會相應(yīng)發(fā)生變化。完整的定義為：標(biāo)稱值為1 m 的鋼棒在25.00℃和101 325 Pa 時(shí)的長度[7]。②對被測量進(jìn)行復(fù)現(xiàn)時(shí)的測量方法不十分理想。③取樣不夠典型，被測樣本全不能代表所定義的被測量。④對測量過程受環(huán)境控制的影響程度不夠精準(zhǔn)。⑤對非數(shù)顯設(shè)備示值的讀數(shù)存在人為視覺偏移誤差。⑥標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)提供的量值或計(jì)量器具的局限性引起的不確定度。⑦測量方法中的數(shù)字修約。⑧在相同條件下重復(fù)觀測中的被測量的變化[1]。

綜上所述，不確定來源分析得：該脫脂棉白度測量結(jié)果中的不確定度來源有以下5個(gè)方面：①環(huán)境溫度；②設(shè)備系統(tǒng)誤差；③設(shè)備示值誤差；④測量重復(fù)性誤差；⑤數(shù)據(jù)修約誤差。

2.5 建立數(shù)學(xué)模型

2.6 評定標(biāo)準(zhǔn)不確定度ui

因環(huán)境溫度嚴(yán)格按試驗(yàn)要求調(diào)試，測量時(shí)在穩(wěn)態(tài)下進(jìn)行，故忽略環(huán)境因素引入的測量不確定度。人員讀數(shù)的誤差，因本設(shè)備是數(shù)顯式設(shè)備，不存在讀數(shù)不準(zhǔn)問題，故不考慮其影響。分析可得：測量不確定度的主要來源為設(shè)備的示值誤差和測量重復(fù)性誤差。

2.6.1 測量標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類評定 按上述2.1方法進(jìn)行試驗(yàn)，對脫脂棉進(jìn)行測量。記錄3次測量結(jié)果：83.5、84.2、82.9，計(jì)算其平均值，最佳估計(jì)值y=■=83.5。

脫脂棉的白度可進(jìn)行重復(fù)性測量，通過連續(xù)重復(fù)測量得到測量示值，采用A類方法進(jìn)行評定。取上述醫(yī)用脫脂棉，重復(fù)測量10次，得到的測量結(jié)果如下表1所示。

2.6.2.3白度計(jì)示值穩(wěn)定性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u4

設(shè)備示值穩(wěn)定性最大變化量絕對值為0.1（由陜西省計(jì)量科學(xué)研究院的檢定證書給出）[8]，則示值穩(wěn)定性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：u4=■=0.029。

2.6.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量及不確定度如下表2所示。

2.6.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

3 討論

測量不確定度只與測量方法有關(guān)，與人們對被測量、影響量以及測量過程的認(rèn)識有關(guān)[9]。測量不確定度用標(biāo)準(zhǔn)差或標(biāo)準(zhǔn)差的倍數(shù)或置信區(qū)間的半寬表示，評定方法有A類評定和B類評定兩類[10]。不能用不確定度對測量結(jié)果進(jìn)行修正[11]。在測量不確定度評定過程中，區(qū)間表述為數(shù)值后范圍可知，計(jì)算方便[12]。

脫脂棉是棉花經(jīng)工藝脫脂而成，因表層不含脂肪，有很好的親水性，浸泡于75%乙醇可作消毒棉球。醫(yī)用脫脂棉是醫(yī)療行業(yè)用作患者傷口包扎、保護(hù)、清理等用途的主要衛(wèi)生材料。隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)能力的提高及市場需求的多樣性，市場中銷售的醫(yī)用脫脂棉的質(zhì)量參差不齊，目前依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YY0330-2002《醫(yī)用脫脂棉》[6]對其進(jìn)行檢驗(yàn)和生產(chǎn)。白度是醫(yī)用脫脂棉的重要性能參數(shù)，脫脂棉白度的測量結(jié)果不確定度的評定對實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制及試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠性具有重要意義。

利用上述脫脂棉白度測量結(jié)果不確定度的計(jì)算，可以充分考察最終影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要因素。分析可得此方法評價(jià)的脫脂棉白度的測量結(jié)果不確定度也適應(yīng)于同一環(huán)境條件、同類產(chǎn)品的測量結(jié)果不確定度的評定。在實(shí)驗(yàn)的檢測過程中，用不確定度來衡量測量結(jié)果的質(zhì)量好壞，因此必須正確評價(jià)不確定度，過大會造成資源浪費(fèi)，過小會造成危害[13]。測量不確定度是測量技術(shù)的重要概念，也是保證計(jì)量、檢測等質(zhì)量控制活動的主要因素[14]，因此，各檢測實(shí)驗(yàn)室應(yīng)制訂與檢測工作特點(diǎn)相適應(yīng)的測量不確定度評估程序，并將其用于不同類型的檢測工作。檢測實(shí)驗(yàn)室應(yīng)有能力對每一項(xiàng)有數(shù)據(jù)要求的測量結(jié)果進(jìn)行測量不確定度評估[15]。

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（收稿日期：2015-01-22 本文編輯：許俊琴）