陶瓷线性热膨胀测定结果的不确定度评定探究.pdf

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1、l8O江西化工2014年第1期陶瓷线性热膨胀测定结果的不确定度评定探究胡利红况学成龚明(高安市陶瓷工程中心，江西高安300800)摘要：材料线膨胀系数是物质的基本热物理参数之一，随着陶瓷企业品质意识与经济实力的提升，一些品牌陶瓷企业与专业制釉企业加强了对陶瓷线性热膨胀系数的认识，逐渐意识到线性热膨胀系数是提高瓷砖整体质量水平的重要指标。所以准确的测量材料线膨胀系数，对于基础科学研究、技术创新、工程应用都具有重要的意义。但是由于各种因素严重的影响着这一指标测定结果的准确性，因此这一指标测定结果的不确定度问题逐渐引起人们的关注。本文从陶瓷线性热膨胀系数出发，探究导致

2、这一指标测定结果不确定性的因素，并评定这一测定结果的不确定度。关键词：线性膨胀系数陶瓷不确定度1原理简介其中：Xi为实验的测试值；n为重复试验的次数；x。在温度T时，材料的线膨胀系数定义为卜引：为重复试验结果的平均值；S(x)为实验标准差。取5Q=dL／(dT)次测量的算术平均值为被样品的长度，所以读数观测这里为常温下样品长度。实际测量中，材料线的重复性引入的标准不确定U(1)是平均值的实验标膨胀率采用一定的温度间隔△T内的平均线膨胀率近准偏差为S(a)：似，即：线性热膨胀测定5次平行样，重复测定，测量结果a=AL为25．02mm，25．00mm，24．98ra

3、m，25．02mln。一△T=一(T2i一T1)}Ll⋯(、1‘)x。=25．00mm；s(x)=0．02mm；ul(1)=0．01mm式中：从而测量重复性引入的相对不确定度为：a一平均线热膨胀系数，℃～；UI(B)=Ul(1)／x=0．01／25．00=0．o4％。L。——温度为Tl时试样的长度，mm；2．1．2仪器分辨率标准不确定度——温度为T2时试样的长度，mm；由热膨胀仪DIL402PC的分辨率&】【引入的分量标Tl——实验室温度，℃；准不确定度U由说明书可知，DIL402Pc型热膨胀仪的T2——实际测试温度，℃。分辨率为8rim，U可认定为服从均匀分布

4、：2标准不确定度的评定u2(I)=&x／(2×√)=0．29×＆=0．29×8rim=平均热膨胀系数测定不确定度主要来源有：长度2．32×10一mm差引入的标准不确定度U(d)，游标卡尺的重复性，热标准要求长度为25．00mm，其相对不确定度为U：膨胀仪的分辨率等；样品在制样过程中产生的不确定(B)为无穷小。度，热膨胀系数差值引入的标准不确定度，热膨胀系数2．1．3由游标卡尺示值不准引起长度差测量的引入的标准不确定度。标准不确定度2．1长度差引入的标准不确定度u(1)测长度：按GB／T30—2012的要求，测量准确至2．1．1样品在测量过程中产生的不确定度25．

5、00mm，使用游标卡尺的最小分度为0．02mm。J该本次比较时用游标卡尺对样品重复测量5次，用准确级的游标卡尺在150mm称量范围的最大允许误差贝塞尔公式¨计算的实验标准偏差为S(x)，贝塞尔公为±0．03mm，样品测量两次，游标卡尺最大允许误差为式如下：均匀分布两次测量的最大允许误差引入的不确定度。u3(1)=O．03／2×=0．29x0．03=0．0087mm从而测量重复性引入的相对不确定度为：=U3(B)=U3(])／15o=0．0058％3．1待测物测量过程中产生的不确定度(1)：掣、，矗3．1．1样品在制样过程中产生的不确定度因为要测试的釉料样品一般以

6、粉状、粒状、甚至釉2014年3月陶瓷线性热膨胀测定结果的不确定度评定探究l8l浆状的形式存在，所以要制成满足热膨胀仪测试用的内为均匀分布，则两样品的线膨胀系数差Aa应在±0．釉棒的确有一定的难度。现将常用注浆法、压制法、堆08×10-6℃区间内满足三角分布，此时其标准不确烧法、拉棒法等4种制棒方法制备58号釉料样品的实定度为：验的重复性所导致的不确定度可以用实验结果的标准u(a)：0．08X10一／f6=0．033x10／差来求。本实验的实验条件为5％／min，温度范围为室从而测量重复性引入的相对不确定度为：温到600％。用贝塞尔公式计算的实验标准偏差为su5(

7、B)=U5(0)／x=0．033／7．98=0．41％(x)线性热膨胀测定4次平行样，重复测定，测量结果3．1．3热膨胀系数引入的标准不确定度为100℃一400％范围内的热膨胀系数(a)为7．72×Al2o】标准样品的热膨胀系(本实验的实验条件为10／℃，7．68×10／℃。7．70×10／℃。7．75x5℃／min，温度范围为室温到600％)，实验室测量了四1O／℃(见图一)，计算由重复性测定引入的不确定次重复测定，测量结果为8．31×10／℃，8．36x度。10／℃，8．39×10／℃，8．32×10／aC(见图-)，计x。=7．71×10’。／℃；8(x)

8、=0．03×10一。／℃