紡織品甲醛含量測(cè)定儀透射比和波長示值誤差測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定

【摘要】 本文對(duì)紡織品甲醛含量測(cè)定儀透射比和波長示值誤差測(cè)量結(jié)果進(jìn)行不確定度評(píng)定，分析影響不確定度的主要因素。

【關(guān)鍵詞】 甲醛含量測(cè)定儀;不確定度;紡織品

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2020.05.014

Evaluation of Uncertainty of Measurement Results of Transmission Ratio and Wavelength Indication Error of Tester for Formaldehyde Content of Textiles

WANG Yi-ning

（Liaoning Institute of Measurement，Shenyang 110004，China）

Abstract： In this paper，the uncertainty of the measurement results of the transmission ratio and wavelength indication error of tester for formaldehyde content of textiles is evaluated，and the main factors affecting the uncertainty are analyzed.

Key words： tester for formaldehy;uncertainty;textiles

甲醛是一種有害的物質(zhì)，如果長期接觸甲醛含量超標(biāo)的紡織品和服裝，通過人體呼吸道及皮膚接觸對(duì)呼吸道粘膜和皮膚產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺激，有可能會(huì)引發(fā)呼吸道的炎癥，也會(huì)引發(fā)頭痛、身體軟弱無力、皮膚發(fā)炎以及皮膚過敏等癥狀。目前用于纖維素纖維為主的織物的防縮、防皺和洗可穿整理的交聯(lián)劑是游離甲醛的主要來源。為了保護(hù)公眾的身體健康，倡導(dǎo)安全、綠色的生活方式，日本、歐美等國都陸續(xù)出臺(tái)了一系列關(guān)于生態(tài)紡織品的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并在標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)紡織品中甲醛含量提出了限制值。我國現(xiàn)行強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)GB 18401-2010《國家紡織產(chǎn)品基本安全技術(shù)規(guī)范》規(guī)定了紡織產(chǎn)品的甲醛含量的限量值和試驗(yàn)方法。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定紡織產(chǎn)品甲醛含量測(cè)定按GB/T 2912.1-2009《紡織品甲醛的測(cè)定第1部分：游離和水解的甲醛（水萃取法）》標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

GB/T 2912.1-2009 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法的原理是試樣在40 ℃的水浴中萃取一定時(shí)間，將萃取液用乙酰丙酮顯色后，在412 nm波長下，使用分光光度計(jì)測(cè)定顯色液中甲醛的吸光度，根據(jù)朗伯-比爾定律，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)甲醛工作曲線，計(jì)算出試樣中游離甲醛的含量。

1 概述

1）校準(zhǔn)依據(jù)：JJF（紡織） 067-2016《紡織品甲醛含量測(cè)定儀校準(zhǔn)規(guī)程》。

2）環(huán)境條件：溫度介于10～35 ℃之間，相對(duì)濕度小于85%。

3）測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：氧化鈥濾光片。

4）校準(zhǔn)對(duì)象：紡織品甲醛含量測(cè)定儀。

紡織品甲醛含量測(cè)定儀是符合GB/T 2912.1-2009標(biāo)準(zhǔn)要求的自動(dòng)測(cè)量紡織品甲醛含量的儀器。它具有波長412 nm段的分光光度計(jì)為主機(jī)，并具有按照標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)該波長吸光度要素參與的甲醛含量自動(dòng)計(jì)算的功能軟件。

本文針對(duì)依據(jù)JJF（紡織） 067-2016《紡織品甲醛含量測(cè)定儀校準(zhǔn)規(guī)范》對(duì)紡織品甲醛測(cè)定儀校準(zhǔn)時(shí)，紫外分光光度計(jì)的透射比和波長示值誤差的不確定度進(jìn)行分析。

2 測(cè)量模型

2.1 透射比測(cè)量模型

[ΔT=T-Ts]

式中：[ΔT]——甲醛含量測(cè)定儀在紡織品中的透射比的測(cè)量值與被測(cè)量值的實(shí)際值之差;

[T]——甲醛含量測(cè)定儀在紡織品中的透射比示值的均值;

[Ts]——氧化鈥濾光片的實(shí)際值。

2.2 波長測(cè)量模型

[Δλ=λ-λs]

式中：[Δλ]——紡織品甲醛含量測(cè)定儀波長示值誤差，nm;

[λ]——紡織品甲醛含量測(cè)定儀波長示值的均值，nm;

[λs]——濾光片波長的實(shí)際值，nm。

3 輸入量中透射比的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

3.1 輸入量[T]的不確定度[uT]的評(píng)定

輸入量[T]的不確定度的主要來源是測(cè)量實(shí)驗(yàn)中的重復(fù)性，所以通過測(cè)量連續(xù)的實(shí)際值可以得到一個(gè)測(cè)量值的陣列，采用上述方法來評(píng)定。

在412.0 nm的波長處連續(xù)測(cè)量10次，得到測(cè)量列27.4、27.6、27.3、27.7、26.9、27.7、27.2、27.2、27.3、27.1（%）。

[T=1ni=1nTi=27.3%]

單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差：[s=i=1nTi-T2n-1=0.211%]

在相同的實(shí)驗(yàn)室條件下，連續(xù)重復(fù)測(cè)量三次，以這三次測(cè)量的實(shí)際均值所為測(cè)量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出：

[uT=0.211%/3=0.122%]

3.2 輸入量[Ts]的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[uTs]的評(píng)定

輸入量[Ts]的標(biāo)準(zhǔn)不確定度可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)濾光片的證書中給出的定值不確定度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評(píng)定，所以應(yīng)采用上述方法進(jìn)行輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定。

該透射比濾光片的定值證書給出的定值的不確定度為0.5%，定值證書給出的覆蓋因子k=2。不確定度為：

[uTs=ak=0.5%2=0.25%]

3.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

3.3.1 靈敏系數(shù)

數(shù)學(xué)模型為：[ΔT=T-Ts]

靈敏系數(shù)為：[c1=ΔTT=1]，[c2=ΔTTs=-1]

3.3.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表（見表1）

3.3.3 合成不確定度的計(jì)算

輸入量[T]與[Ts]二者獨(dú)立且二者無關(guān)，因此合成標(biāo)準(zhǔn)的不確定度可得到：

[u2cΔT=ΔTT×uT2+ΔTTs×uTs2=c1uT2+c2uTs2]

[ucΔT=0.1222+0.252%=0.28%]

3.4 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定（k=2）

[U=kucΔT=2×0.28%=0.6%]

3.5 不確定度的報(bào)告與表示

甲醛在紡織品中的含量測(cè)定儀在波長為412 nm處的透射比示值誤差結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為：

[ΔT=0.2%]，[U=0.6%]，[k=2]

4 波長輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

4.1 輸入量[λ]的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[u（λ）]的評(píng)定

輸入量[λ]的不確定度的主要來源為實(shí)驗(yàn)室中的測(cè)量重復(fù)性，則可用測(cè)量連續(xù)測(cè)量值得到一個(gè)測(cè)量列，采用上述方法進(jìn)行不確定度評(píng)定評(píng)定。

在412 nm處連續(xù)測(cè)量10次，得到一組測(cè)量列為：453.4，455.4，455.0，453.8，455.0，453.8，455.0，453.8，455.4，453.4。

[λ=454.4 nm]

單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差為：

[s=i=1nλi-λ2n-1=0.63 nm]

在相同的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，當(dāng)滿足條件下連續(xù)重復(fù)測(cè)量3次，并以這3次實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的均值為結(jié)果，可得出：

[uλ=0.63/3=0.36 nm]

4.2 輸入量[λs]的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[u（λs）]的評(píng)定

輸入量[λs]的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的主要來源是氧化鈥濾光片的定值不確定度，則可根據(jù)濾光片中的證書給出的定值不確定度作為結(jié)果的不確定度，所以可采用上述方法進(jìn)行此類標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定。

在該濾光片的校準(zhǔn)證書中可以看到，波長定值的不確定度為0.3 nm，覆蓋因子k=2，則不確定度為：

[u（λs）=ak=0.32=0.15 nm]

4.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

4.3.1 靈敏系數(shù)

數(shù)學(xué)模型為：[Δλ=λ-λs]

靈敏系數(shù)為：[c1=Δλλ=1]，[c2=Δλλs=-1]

4.3.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

4.3.3 計(jì)算合成不確定度

輸入量[λ]與[λs]二者獨(dú)立且不相關(guān)，因此合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算公式如下：

[u2cΔλ=Δλλ×uλ2+Δλλs×uλs2=c1uλ2+c2uλs2]

[ucΔλ=0.362+0.152=0.15] nm

4.4 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定（k=2）

[U=kucΔλ=2×0.15 nm=0.3 nm]

4.5 測(cè)量不確定度的報(bào)告與表示

紡織品甲醛含量測(cè)定儀在波長為412 nm時(shí)，測(cè)量得到的示值誤差的擴(kuò)展不確定度的結(jié)果如下：

[Δλ=0.2 nm]，[U=0.3 nm]，[k=2]

5 結(jié)論

由以上各分量的大小以及最后的不確定度結(jié)果可以看出：紡織品甲醛含量測(cè)定儀用于測(cè)定紡織品中的甲醛含量時(shí)所產(chǎn)生的不確定度中，檢測(cè)儀器本身的校準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)室環(huán)境以及測(cè)量重復(fù)性所引入的不確定度較大，其他因素引入的不確定度影響較小，所以用此類檢測(cè)儀器進(jìn)行檢測(cè)工作時(shí)，需要注意儀器本身的性能和準(zhǔn)確度對(duì)檢測(cè)結(jié)果所帶來的影響。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 紡織品 甲醛的測(cè)定 第1部分：游離和水解的甲醛（水萃取法）：GB/T 2912.1-2009[S].

[2] 紡織品甲醛含量測(cè)定儀校準(zhǔn)規(guī)范：JJF（紡織） 067-2016[S].

【作者簡介】王一寧（1991-），男，學(xué)士，研究方向?yàn)殚L度計(jì)量。