IDFB 2015蓬松度不確定度分析

閆暢，王浩

（上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，上海200040）

IDFB 2015蓬松度不確定度分析

閆暢，王浩

（上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，上海200040）

依據(jù)IDFB2015測(cè)定羽毛羽絨蓬松度，分析和評(píng)定影響羽絨蓬松度的因素及其不確定的影響。結(jié)果表明，隨機(jī)性和蓬松度儀表盤(pán)質(zhì)量對(duì)羽絨羽毛蓬松度的不確定影響最大。建議加強(qiáng)對(duì)檢測(cè)人員取樣、操作和讀取數(shù)值的方法開(kāi)展針對(duì)性培訓(xùn)，提高人員檢測(cè)技能，從而減少隨機(jī)性引起的不確定度。

羽毛；蓬松度；不確定度;分析

0 引言

羽毛羽絨是天然蛋白質(zhì)纖維，具有結(jié)構(gòu)蓬松、質(zhì)地柔軟、保暖等優(yōu)良性能，是人們冬季御寒服裝和寢具的主要原料。涉及羽絨相關(guān)的測(cè)試指標(biāo)很多，如含絨量、絨子含量、蓬松度、清潔度或濁度、耗氧量、種類鑒定等，其中蓬松度是一個(gè)體積測(cè)量方法，用于大致評(píng)估羽絨羽毛的隔熱能力，用于衡量一定條件下一定質(zhì)量的羽絨所能達(dá)到的體積。從計(jì)量學(xué)的角度考慮，檢測(cè)結(jié)果的完整性包含兩個(gè)部分，分別是計(jì)量單位和測(cè)量不確定度。蓬松度作為羽毛羽絨品質(zhì)的最重要指標(biāo)之一，與計(jì)量學(xué)中的不確定度分析結(jié)合，可以使檢測(cè)結(jié)果更具有完整性和科學(xué)性。

1 試驗(yàn)部分

1.1 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

IDFB 2015中蓬松度-蒸汽還原法。

1.2 檢測(cè)原理

通過(guò)測(cè)量一定口徑的容器內(nèi)一定量的羽絨羽毛在恒重的壓力下所占的體積來(lái)表征蓬松度。

1.3 測(cè)試樣品

選取含絨量標(biāo)稱為90%（x%為樣品的含絨量）的白鴨絨作為檢測(cè)樣品。

1.4 試驗(yàn)條件及儀器

1.4.1 試驗(yàn)條件

將（35±2）g經(jīng)過(guò)混合的羽絨羽毛樣品放在蓬松度還原箱中，將羽絨打散，不能結(jié)塊。采用吹風(fēng)機(jī)吹干還原箱中樣品，吹2 min（還原箱的每一面吹30 s）后，立即用蒸汽機(jī)均勻吹入還原箱，持續(xù)吹40 s。為保證樣品均勻打濕，應(yīng)用畫(huà)圈的方式來(lái)吹入蒸汽。用手檢查羽絨羽毛，確保所有的羽絨羽毛是潮濕的。如果不能達(dá)到試驗(yàn)要求，需要再吹入蒸汽。靜置3～10 min后，用吹風(fēng)機(jī)徹底吹干樣品，至少2 min（箱子每一面至少30 s），并用吹風(fēng)機(jī)吹干還原箱內(nèi)壁，時(shí)間為1 min。用手檢查羽絨羽毛，確保所有的羽絨羽毛是干燥的（如果不是，需要繼續(xù)吹干）。然后將樣品放于蓬松度還原箱中，在一般房間（不是恒溫恒濕室）內(nèi)靜置24 h后，再次用吹風(fēng)機(jī)向還原箱內(nèi)吹2 min（箱子每一面30 s）。再將樣品和還原箱在恒溫恒濕還原室內(nèi)靜置至少5 h。

1.4.2 儀器設(shè)備

天平、秒表、前處理箱、蓬松度儀[刻度尺在筒中央，筒直徑（288±1）mm，壓盤(pán)直徑（284±1）mm，壓盤(pán)質(zhì)量（94.25±0.5）g]。

1.5 試驗(yàn)步驟

?。?0±0.1）g還原后的樣品，放入測(cè)量圓筒中，仔細(xì)將量筒內(nèi)的樣品鋪平，緩慢放下稱重盤(pán)，靜置2 min后，讀取標(biāo)尺上的數(shù)據(jù)。重復(fù)測(cè)量三次，取算術(shù)平均值，保留整數(shù)位。

2 測(cè)量不確定度分析

2.1 不確定度主要來(lái)源[1,2]

測(cè)量不確定度的主要來(lái)源有隨機(jī)性引起的不確定度、樣品質(zhì)量引起的不確定度、時(shí)間引起的不確定度、蓬松度儀引起的不確定度和數(shù)值修約引起的不確定度。

2.2 不確定度分量分析

2.2.1 隨機(jī)性引起的不確定度

IDFB 2015蓬松度測(cè)試方法主要采用人工手動(dòng)操作，由于人員的差異性，因此不同人員樣品的取樣、前處理過(guò)程、具體試驗(yàn)操作過(guò)程當(dāng)中的溫濕度、攪拌順序和次數(shù)、最終讀數(shù)等的隨機(jī)性都會(huì)造成測(cè)量的不確定度[3,4]。

為研究上述分量引起的不確定度，按照1.4和1.5所述方法，我們將一組相同樣品在不同的試驗(yàn)時(shí)間，選取十名試驗(yàn)人員，分別對(duì)樣品進(jìn)行取樣、前處理和檢測(cè)，得到的數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

一次測(cè)量引起的不確定度（試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差偏差）

表1 檢測(cè)結(jié)果及偏差匯總

通過(guò)采用貝塞爾公式計(jì)算得：

上式中Xi表示第i次的結(jié)果，-X表示n次測(cè)量得到的平均值，n為檢測(cè)總次數(shù)，S（X）為一次測(cè)量引起的不確定度。

依據(jù)肖維勒準(zhǔn)則剔除檢測(cè)的異常值，當(dāng)n=10時(shí)，異常界限系數(shù)k是1.96:

│Xi--X│>kS(X)=1.96×1.80=3.53 mm

根據(jù)此結(jié)果判定表1中的檢測(cè)數(shù)據(jù)是否異常，得出表1中數(shù)據(jù)均有效。

在日常檢測(cè)中，檢測(cè)兩份樣品蓬松度平均值，因此其標(biāo)準(zhǔn)偏差為：

上述標(biāo)準(zhǔn)偏差對(duì)于169mm的蓬松度，檢測(cè)的隨機(jī)性引起的相對(duì)不確定度為：2.2.2樣品質(zhì)量測(cè)量引起的不確定度

樣品質(zhì)量的不確定度主要來(lái)源于電子分析天平的最大允差和分辨率。

（1）根據(jù)電子天平說(shuō)明使用書(shū)給出，測(cè)試所用的電子天平的最大允差為±0.02 g，按均勻分布，其不確定度分量u21為：

（2）根據(jù)電子天平說(shuō)明使用書(shū)給出，電子天平的分辨率為0.01 g，按均勻分布，其不確定度分量u22為：

（3）上述2種分量合成得出質(zhì)量測(cè)量引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

對(duì)于30g樣品而言，樣品質(zhì)量測(cè)量引起的相對(duì)不確定度為：

2.2.3 時(shí)間測(cè)量引起的不確定度

（1）秒表的校準(zhǔn)

用于檢測(cè)計(jì)算時(shí)間的秒表，依據(jù)檢定證書(shū)其在測(cè)量范圍下，擴(kuò)展不確定度U=0.011s，k=2，則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

（2）秒表的讀數(shù)精度

檢測(cè)使用的計(jì)時(shí)秒表分度值是0.01 s，按矩形分布的半寬，有

上述2種分量合成，得出時(shí)間測(cè)量引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

壓板施壓時(shí)間為60是，那么時(shí)間測(cè)量引起的相對(duì)不確定度為：

2.2.4 蓬松度儀引起的不確定度

IDFB采用專門(mén)定制的IDFB蓬松度儀，此蓬松度儀存在兩方面主要的不確定因素，一是蓬松度儀尺寸（內(nèi)筒直徑、壓盤(pán)直徑、筒高度）測(cè)量，二是蓬松度儀所用壓盤(pán)質(zhì)量[5,6]。

（1）蓬松度儀尺寸的校準(zhǔn)

a．蓬松度儀長(zhǎng)度的校準(zhǔn)

蓬松度儀長(zhǎng)度的擴(kuò)展不確定度為U=0.5 mm，k=2，則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

b．蓬松度儀的讀數(shù)精度

蓬松度儀讀數(shù)分度值為1 mm，假設(shè)為矩形分布的半寬，則有

上述2種分量合成，得出蓬松度儀尺寸引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

對(duì)于樣品的蓬松度為169 mm，蓬松度儀測(cè)量的相對(duì)合成不確定度為：

（2）蓬松度儀壓盤(pán)質(zhì)量

依據(jù)儀器計(jì)量證書(shū)的結(jié)果，壓盤(pán)質(zhì)量為（94.25±0.5）g，假設(shè)為矩形分布，壓盤(pán)質(zhì)量引起的相對(duì)不確定度為：

2.2.5 數(shù)值修約引起的不確定度

按照IDFB 2015試驗(yàn)方法的規(guī)定，計(jì)算修約到1 mm。依據(jù)JJF 1059─1999的規(guī)定，計(jì)算平均值修約而導(dǎo)致的不確定度為：

ur=0.29×1=0.29 mm

對(duì)于樣品的蓬松度為169 mm，修約導(dǎo)致的不確定度為：

2.3 合成不確定度

上述分析可知，相對(duì)合成不確定度可計(jì)算為:

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

U（h）=huc=169×0.009=1.5 mm

2.4 擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2（近似95%置信概率）[7]，則擴(kuò)展不確定度為：

U=ku（h）=2×1.5=3.0 mm

2.5 不確定度報(bào)告與表示

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果可知，該樣品蓬松度的結(jié)果可表示為（169±3）mm，其擴(kuò)展不確定度為3mm。

3 結(jié)論

根據(jù)上述分析，各分量都不同程度地影響了羽毛羽絨蓬松度的不確定度。通過(guò)比較u1>u4.2>u4.1> u5>u2>u3，可知隨機(jī)性u(píng)1和蓬松度儀壓盤(pán)質(zhì)量u4.2對(duì)羽毛羽絨蓬松度不確定的影響最大。隨機(jī)性引起的不確定度最大，產(chǎn)生的原因受檢測(cè)人員的取樣、操作、讀取數(shù)值等的影響。此外，作為IDFB2015專用的蓬松度儀，不同于GB/T 14272─2011、QB/T 1193─2012（QB/T 1194、QB/T 1195、QB/T 1196）測(cè)試所用的蓬松度儀，IDFB 2015蓬松度儀的計(jì)量對(duì)蓬松度不確定度的影響不容忽視。

在檢測(cè)過(guò)程中，建議對(duì)檢測(cè)人員加強(qiáng)取樣、操作和讀取數(shù)值等方法的培訓(xùn)，減少隨機(jī)性引起的不確定度，提高人員檢測(cè)技能，保證羽毛羽絨蓬松度檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。除了重視隨機(jī)性引起的不確定度，也不能忽視其他分量的重要性。對(duì)IDFB蓬松度儀的計(jì)量也是進(jìn)一步保證檢測(cè)結(jié)果可靠和準(zhǔn)確的前提。

[1]郭玲玲.羽絨檢測(cè)過(guò)程中的要點(diǎn)分析[J].山東紡織經(jīng)濟(jì),2014（7）:23-24.

[2]楊璐源,周兆懿.羽絨蓬松度測(cè)試的影響因素[J].上海紡織科技,2014（5）:23-25.

[3]耿軼凡,楊萍,陳艷芳.檢測(cè)中影響羽毛羽絨蓬松度結(jié)果的主要因素[J].中國(guó)纖檢,2012（Z1）:68-69.

[4]高琴,馮燕.常用羽絨羽毛檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)比較分析[J].中國(guó)纖檢, 2012（11）:60-62.

[5]王卷.羽絨羽毛蓬松度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)及影響因素研究[D].東華大學(xué),2014.

[6]曾蓉,劉文,趙瑞方.對(duì)國(guó)際羽絨羽毛局IDFB蓬松度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的解讀[J].紡織科技進(jìn)展,2008（6）:66-67.

[7]趙金晶,董愛(ài)林,陳惠敏.羽絨蓬松度測(cè)定結(jié)果不確定度的評(píng)定[J].紡織報(bào)告,2015（2）:73-76.

Analysis on the uncertainty of IDFB 2015 bulk

YAN Chang,WANG Hao
(Shanghai Institute of Fiber Inspection and Technical Research,Shanghai 200040,China)

The factors effecting the uncertainty of feather volume are analyzed and evaluated based on the determination of IDFB 2015 feather bulk.The results show that the randomness and the quality of feather bulk dashboard are the greatest factors.It is suggested to strengthen the targeted training for the relative persons of sampling,testing and operating and reading the numerical method so as to im?prove the testing skills of the staff and reducing the uncertainty caused by randomness.

feather,bulk,uncertainty,analysis

TS107

A

1001-7046（2017）03-0024-04

2017-06-21

閆暢（1989-），女，助理工程師，主要從事紡織品和羽毛羽絨的檢測(cè)工作。