Page 32 - 理化检验-物理分册2024年第六期

马 锐，等：基于显微镜标尺法的碳纤维复合材料孔隙率测量不确定度评定

为0.022 mm。
× × （1）
采用 B 类方法对游标卡尺测量误差引入
式中： X为孔隙率； N v 为试样检验面上孔隙所占格子 的不确定度分量 u (L) 进行评定，由其校准证
2
数； A g 为目镜网格面积； l为网格边长； A为试样截 书可知，测量不确定度 U 为 0.01 mm，k=2，则
面面积； L为试样长度； D为试样厚度。 u (L)=U/2=0.005 mm。
2
2 不确定度来源分析 因此，由试样检测面长度引入的标准不确定度
L
L
分量 ()=u L u 2 ()+u 2 ()= 0.023 mm。
在评定不确定度时，影响因素既不能重复，也不 1 2
能遗漏，重复评定会使评定的不确定度过大，遗漏影 3.2.2 检测面厚度D引入的不确定度分量u(D)
D
响因素则会使不确定度偏小 。经综合分析，孔隙 由测量重复性引入的A类不确定度分量 u 1 ()
[4]
率的测量不确定度分量主要有以下几个方面。 为0.013 mm。
（1）试样检测面长度L引入的不确定度分量为 采用B类方法对游标卡尺测量误差引入的不确
u(L)，灵敏系数c(L)为 定度u (D)进行评定，由其校准证书可知，测量不确定
2
度U为0.01 mm，k=2，则u (D)=U/2=0.005 mm。
∂ X 100 Nl ⋅ ⋅ 2 2
( )= cL = v （2） 因此，由试样检测面长度引入的标准不确定度
∂ L L D
⋅
2
（2）试样检测面宽度D引入的不确定度分量为 分量 ()=uD u 2 ()+u 2 ()= 0.014 mm。
D
D
1 2
u(D)，灵敏系数c(D)为
3.2.3 目镜网格边长l引入的不确定度分量u(l)
∂ X 100 Nl ⋅ ⋅ 2 采用 B类方法对目镜网格边长l引入的不确
( )= c D = v （3）
∂ D L D 2 定度分量u(l)进行评定，该分量主要由测微尺标定
⋅
（3）目镜网格边长l引入的不确定度分量为u(l)，
引入，依据测微尺校准证书，测量不确定度U为
灵敏系数c(l)为
∂ X 100 N ⋅ ⋅ 2l 0.002 mm，k=2，则u(l)=U/2=0.001 mm。
( )=cl = v （4）
⋅
l ∂ L D 3.2.4 孔隙格子数N 引入的不确定度分量u(N )
v
v
（4）孔隙格子数N 引入的不确定度分量u(N )， 由测量重复性引入的A类不确定度分量 u )N
v v 1 ( v
灵敏系数c(N )为 为0.47。
v
∂ X 100 l 2 光学显微镜的放大倍数为100倍， 由校准证书可
⋅
( )= c N v = （5） 知，该放大倍数的准确度为+0.1%，属于正态分布，
∂
⋅
N
v L D
3 孔隙率测量结果及不确定度评定 若置信概率取 95%，则包含因子k 为 1.96。将 5 个
p
数据的平均值19.8作为孔隙格子数，则由光学显微
3.1 孔隙率测量结果
镜放大倍数准确性引入的测量不确定度分量
由1名试验员对试样进行5次测量， 结果如表1所示。
3.2 不确定度分量的评定 u 2 (N v )=0.01 。
因此，孔隙格子引入的标准不确定度分
3.2.1 检测面长度L引入的不确定度分量u(L)
L
由测量重复性引入的A类不确定度分量 u () 量 ( U )N = 2 ( u )N + 2 (u )N = 0.47。
1 v 1 v 2 v
表1 孔隙率测量结果
项目 试样长度/mm 试样厚度/mm 网格边长/mm 孔隙格子数 孔隙率/%
测量值1 20.03 2.55 0.1 20.5 0.401
测量值2 20.09 2.51 0.1 19.0 0.377
测量值3 19.96 2.55 0.1 21.0 0.413
测量值4 20.05 2.49 0.1 18.5 0.371
测量值5 19.99 2.56 0.1 20.0 0.391
平均值 20.02 2.53 0.1 19.8 0.391
标准差 0.05 0.03 0.0 1.04 0.017

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