Page 33 - 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

3.3 不确定度分量汇总 同放大倍数下，测量准确度也没有因网格尺寸减小
不确定度分量汇总如表2所示，其中c i 为灵敏系 而增大。在大尺寸网格下，放大倍数为50倍时，由
数。u(N )的不确定度来源为测量重复性及放大倍数 于部分孔隙尺寸小于1/4格，按照方法要求未纳入
V
误差，其u(x )为0.47，c 为0.02，|c |u(x)为0.009 40%。 计数，故造成测量数据偏小。当网格尺寸减小时，在
i
i
i
i
表2 不确定度分量汇总 50倍下，大量小孔符合计数要求，且落在1/2格到3/4
格间，计数值增大导致孔隙率较高；而在500倍下，孔
不确定度
不确定度来源 u(x )/mm c /mm ‒1 |c |u(x )/%
i
i
i
i
分量 隙格子数达到了1 590格，大的计数量导致测试过程
测量重复性及游 中出现遗漏、重复等情况，故误差也较大。
u(L) 0.023 0.02 0.000 46
标卡尺的校准
测量重复性及游
u(D) 0.014 0.15 0.002 10
标卡尺的校准
u(l) 测微尺的校准 0.001 0.78 0.000 78
3.4 合成标准不确定度的评定
各分量间彼此不相关，所以合成标准不确定度u =
c
L
u
l
u
l
u
cD
c
D
L
c 2 ( ) ( )+ ( ) ( )+ ( ) ( )+ (cN ) (N ) 图 1 不同放大倍数、不同网格尺寸的孔隙率曲线
u
2
2
2
2
2
2
2
v v
=0.009 7%。 因此，在实际测试过程中，要根据试样上孔隙的
3.5 扩展不确定度的评定 形状、大小、分布等来选择合适的放大倍数和目镜网
扩展不确定度U为合成不确定度u 与包含因子 格尺寸，以提高孔隙格子数的计数精度，减小重复性
c
k的乘积，一般取k=2，置信概率为95%，扩展不确 测量误差。
定度U = ku =0.02%。
c 5 结论
4 分析与讨论 （1）显微镜标尺法测量复合材料孔隙率的平均值
通过对孔隙率测试过程中的不确定度来源进行 为0.391%，扩展不确定度U 为0.02%，包含因子k为2。
分析，对不确定度分量进行评定，得到显微镜标尺法 （2）孔隙格子数的测量重复性是影响孔隙率不
测量孔隙率的扩展不确定度，得出各个不确定度分 确定度的主要因素。
量的影响程度，其中孔隙格子数的测量重复性是影 （3）要根据试样上孔隙的形状、大小、分布等综
响孔隙率不确定度的主要因素。 合选择放大倍数和目镜网格尺寸，以提高孔隙格子
GB/T 3365—2008 中显微镜标尺法要求：以 数的计数精度。
1/4格为最小计数单位， 以大于1/4格记作1/2格，大
参考文献：
于1/2格记作3/4格，大于3/4格记作1格，由此可见
计数方法本身就存在一定误差。为分析目镜网格尺 [1] 陈霏．孔隙影响碳纤维复合材料层合板力学性能研究[D]．
寸及放大倍数差异对孔隙格子数计数精度的影响， 大连：大连理工大学，2016．
在两种不同尺寸的网格下，使用不同放大倍数对试 [2] 李凯， 卢奇，郑程，等．TC4钛合金疲劳寿命不确定度评
定[J]．理化检验(物理分册)，2022，58(12)：35-38．
样进行孔隙率测试。
[3] 王春雁，袁晓桐，赵英军，等．测量不确定度在金相检测
以不确定度评定的孔隙率平均值0.391%为参考
分析中的应用探讨[J]．内燃机与配件，2020(18)：138-139．
标准进行分析。不同放大倍数、不同网格尺寸的孔隙 [4] 吴志刚， 万章，张强，等．ASTM标准中非金属夹杂物测
率曲线如图1所示。由图1可知：在相同网格尺寸下， 定结果的测量不确定度分析[J]．化工装备技术，2020，
孔隙率准确度与放大倍数并不成绝对正比关系；在相 41(2)：5-8．

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