保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)測量不確定度的評定

保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)測量不確定度的評定1概述保溫材料EPS板的導(dǎo)熱系數(shù)試驗依據(jù)GB/T10294-2008《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測定防護熱板法進(jìn)行，本文分析了EPS板導(dǎo)熱系數(shù)測量不確定度的來源，利用測量獲得的實驗結(jié)果及其他資料，評定了測量結(jié)果的不確定度。1.1依據(jù)：GB/T10294-2008《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測定防護熱板法》；JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》。1.2測量原理：在穩(wěn)態(tài)條件下，在具有平行表面的均勻板狀試件內(nèi)，建立細(xì)于以兩個平行的溫度均勻的平面為界的無限大平板中存在的一維的均勻熱流密度，測量結(jié)果以兩塊EPS板導(dǎo)熱系數(shù)平均值表示。試樣規(guī)格尺寸：300mmX300mmX25mm。環(huán)境條件：溫度為(23±2)°C，相對濕度(50±5)%。檢測設(shè)備：CD-DR3030導(dǎo)熱系數(shù)測定儀：冷板溫度C，熱板溫度35C，計量面積為0.0225皿；游標(biāo)卡尺，精度為0.02mm。2建立測量模型(C-1)式中：入一導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m?K)；① 加熱單元計量部分的平均熱流量，W；d——試件平均厚度，m；A一一計量面積，m2；T一一試件熱面溫度平均值，K；1T一一試件冷面溫度平均值，K；23不確定度來源分析測量過程引入不確定度的主要來源有：在相同條件下重復(fù)測量引入的不確定度；導(dǎo)熱系數(shù)測定儀校準(zhǔn)引入的不確定度；導(dǎo)熱系數(shù)測定儀分辨力引入的不確定度；加熱單元計量部分的平均加熱功率引入的不確定度;游標(biāo)卡尺引入的不確定度；計量面積引入的不確定度；溫度引入的不確定度；絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)板引入的不確定度。4測量不確定度分量的評定4.1A類不確定度評定采用相同的測量體系平行測量了10次EPS板導(dǎo)熱系數(shù)，測量所得導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)值如表1所示。表1EPS板導(dǎo)熱系數(shù)測量結(jié)果序號12345678910導(dǎo)熱系數(shù)W/(m?K)0.03710.03700.03670.03750.03700.03660.03690.03720.03770.0367測量重復(fù)性以標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，按貝塞爾公式計算:￡(x 一X￡(x 一X》i-i^i n一1(C-2)i1' =0.00035W/(m\K)9u0.00035u0.00035U、=應(yīng)=0.00025W/(mlK)(C-3)EPS板導(dǎo)熱系數(shù)平均值為0.0371W/(m-K)，相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u=°.00025x100%=0.67% (C-4)A,rel0.03714.2B類不確定度評定B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定包括儀器的準(zhǔn)確度儀器分辨力、平均加熱功率、游標(biāo)卡尺、計量面積、溫度和標(biāo)準(zhǔn)板引入不確定度的評定。4.2.1導(dǎo)熱系數(shù)測定儀校準(zhǔn)引入的不確定度導(dǎo)熱系數(shù)測定儀的示值誤差為系統(tǒng)效應(yīng)，本次試驗使用的CD-DR3030導(dǎo)熱系數(shù)測定儀，制造廠的說明書給出試驗準(zhǔn)確度為不大于土3%，按均勻分布估計，由此導(dǎo)致的導(dǎo)熱系數(shù)測量結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：(C-5)u=3%x100%=1.73%(C-5)Bl’re14.2.2導(dǎo)熱系數(shù)測定儀分辨力引入的不確定度CD-DR3030導(dǎo)熱系數(shù)測定儀數(shù)字顯示儀器的分辨力為0.0001W/(m?K)，則區(qū)間半寬度為0.00005W/(m-K)，按均勻分布估計，由分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

u= — =2.89x10-5W/(mIK)B2相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：2,89fO1垠I1T1 Xlo0%-Q.0Bl"rel0.0371(C-6)fc-7)4.2.3加熱單元計量部分的平均加熱功率引入的不確定度(C-6)fc-7)標(biāo)準(zhǔn)GB/T10294-2008中規(guī)定測量加熱器功率的誤差在全范圍內(nèi)均應(yīng)在0.1%之內(nèi)，則區(qū)間半寬度為0.05%，按均勻分布估計，由加熱單元計量部分的平均加熱功率引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u3i=罷%x100%=0.029% (C-8)4.2.4游標(biāo)卡尺引入的不確定度游標(biāo)卡尺校準(zhǔn)引入的不確定度uB40.02=q=0.0115mm(C-9)試樣厚度由游標(biāo)卡尺測量，為25.02mm，通過游標(biāo)卡尺的檢定證書可知其在0?uB40.02=q=0.0115mm(C-9)相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:讀數(shù)誤差引入的不確定度(c-10)電4K°］以00%_0.0(c-10)游標(biāo)卡尺的分度值為0.02mm，讀值誤差為0.02mm，按均勻分布估計，由游標(biāo)卡尺讀值誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u= =0.0115mm (C-11)相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u=°°1X500%=0.0 (C-12)B5,re125.02兩者的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：岐舊=坦+必5-J(0.0509g(0.瀝0%下=0.071% (C-13)4.2.5計量面積引入的不確定度

計量面積為0.0225皿，誤差為±0.0001皿，按均勻分布估計，由計量面積引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：uB6uB6='黑1=0.000058m2(C-14)相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：(C-15)0.00005K. -(C-15)〃=| x100%=0.z0.02254.2.6溫度引入的不確定度標(biāo)準(zhǔn)GB/T10294-2008中規(guī)定測量溫度和溫差系統(tǒng)的靈敏度和準(zhǔn)確度應(yīng)不低于溫差的0.2%，則區(qū)間半寬度為0.1%，冷熱板溫差為20°C，按均勻分布估計，由冷熱板溫度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：(C-16)(C-17]20x0.2%(C-16)(C-17]Urn= =0.0113C07 2x^3相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：204.2.7絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)板引入的不確定度導(dǎo)熱系數(shù)測定儀使用標(biāo)準(zhǔn)板，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)板證書的信息，擴展不確定度為.5%，95%置信度。95%置信概率按正態(tài)分布考慮，其包含因子為k=1.96。u=25%=1.28% (C-18)B8,rel1.965合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度按下式計算：U=\：L 」，2成『2川2 頊2 次2 ){2c，rel A,rel+B1,rel+B2,rel+B3,rel+B45,rel+B6,rel+B7,rel+B8,rel==2.3%2(C-19)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc=ucrelx人=2.3%x0.0371=0.00086W/(mK)(C-20)6擴展不確定度 取包含因子k=2,則擴展不確定度為：U=kx/r