人造石线性热膨胀系数的测量不确定度评定

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].