保温材料导热系数测量不确定度的评定

保温材料导热系数测量不确定度的评定1概述保温材料EPS板的导热系数试验依据GB/T10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法进行，本文分析了EPS板导热系数测量不确定度的来源，利用测量获得的实验结果及其他资料，评定了测量结果的不确定度。1.1依据：GB/T10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》；JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》。1.2测量原理：在稳态条件下，在具有平行表面的均匀板状试件内，建立细于以两个平行的温度均匀的平面为界的无限大平板中存在的一维的均匀热流密度，测量结果以两块EPS板导热系数平均值表示。试样规格尺寸：300mmX300mmX25mm。环境条件：温度为(23±2)°C，相对湿度(50±5)%。检测设备：CD-DR3030导热系数测定仪：冷板温度C，热板温度35C，计量面积为0.0225皿；游标卡尺，精度为0.02mm。2建立测量模型(C-1)式中：入一导热系数，W/(m・K)；① 加热单元计量部分的平均热流量，W；d——试件平均厚度，m；A一一计量面积，m2；T一一试件热面温度平均值，K；1T一一试件冷面温度平均值，K；23不确定度来源分析测量过程引入不确定度的主要来源有：在相同条件下重复测量引入的不确定度；导热系数测定仪校准引入的不确定度；导热系数测定仪分辨力引入的不确定度；加热单元计量部分的平均加热功率引入的不确定度;游标卡尺引入的不确定度；计量面积引入的不确定度；温度引入的不确定度；绝热材料导热系数标准板引入的不确定度。4测量不确定度分量的评定4.1A类不确定度评定采用相同的测量体系平行测量了10次EPS板导热系数，测量所得导热系数数值如表1所示。表1EPS板导热系数测量结果序号12345678910导热系数W/(m・K)0.03710.03700.03670.03750.03700.03660.03690.03720.03770.0367测量重复性以标准偏差表示，按贝塞尔公式计算:£(x 一X£(x 一X》i-i^i n一1(C-2)i1' =0.00035W/(m\K)9u0.00035u0.00035U、=应=0.00025W/(mlK)(C-3)EPS板导热系数平均值为0.0371W/(m-K)，相对标准不确定度为:u=°.00025x100%=0.67% (C-4)A,rel0.03714.2B类不确定度评定B类标准不确定度评定包括仪器的准确度仪器分辨力、平均加热功率、游标卡尺、计量面积、温度和标准板引入不确定度的评定。4.2.1导热系数测定仪校准引入的不确定度导热系数测定仪的示值误差为系统效应，本次试验使用的CD-DR3030导热系数测定仪，制造厂的说明书给出试验准确度为不大于土3%，按均匀分布估计，由此导致的导热系数测量结果的相对标准不确定度分量为：(C-5)u=3%x100%=1.73%(C-5)Bl’re14.2.2导热系数测定仪分辨力引入的不确定度CD-DR3030导热系数测定仪数字显示仪器的分辨力为0.0001W/(m・K)，则区间半宽度为0.00005W/(m-K)，按均匀分布估计，由分辨力引入的标准不确定度为：

u= — =2.89x10-5W/(mIK)B2相对标准不确定度为：2,89fO1垠I1T1 Xlo0%-Q.0Bl"rel0.0371(C-6)fc-7)4.2.3加热单元计量部分的平均加热功率引入的不确定度(C-6)fc-7)标准GB/T10294-2008中规定测量加热器功率的误差在全范围内均应在0.1%之内，则区间半宽度为0.05%，按均匀分布估计，由加热单元计量部分的平均加热功率引入的相对标准不确定度为：u3i=罢%x100%=0.029% (C-8)4.2.4游标卡尺引入的不确定度游标卡尺校准引入的不确定度uB40.02=q=0.0115mm(C-9)试样厚度由游标卡尺测量，为25.02mm，通过游标卡尺的检定证书可知其在0〜uB40.02=q=0.0115mm(C-9)相对标准不确定度为:读数误差引入的不确定度(c-10)电4K°］以00%_0.0(c-10)游标卡尺的分度值为0.02mm，读值误差为0.02mm，按均匀分布估计，由游标卡尺读值误差引入的标准不确定度为：u= =0.0115mm (C-11)相对标准不确定度为：u=°°1X500%=0.0 (C-12)B5,re125.02两者的合成标准不确定度为：岐旧=坦+必5-J(0.0509g(0.沥0%下=0.071% (C-13)4.2.5计量面积引入的不确定度

计量面积为0.0225皿，误差为±0.0001皿，按均匀分布估计，由计量面积引入的标准不确定度为：uB6uB6='黑1=0.000058m2(C-14)相对标准不确定度为：(C-15)0.00005K. -(C-15)〃=| x100%=0.z0.02254.2.6温度引入的不确定度标准GB/T10294-2008中规定测量温度和温差系统的灵敏度和准确度应不低于温差的0.2%，则区间半宽度为0.1%，冷热板温差为20°C，按均匀分布估计，由冷热板温度引入的标准不确定度为：(C-16)(C-17]20x0.2%(C-16)(C-17]Urn= =0.0113C07 2x^3相对标准不确定度为：204.2.7绝热材料导热系数标准板引入的不确定度导热系数测定仪使用标准板，根据标准板证书的信息，扩展不确定度为.5%，95%置信度。95%置信概率按正态分布考虑，其包含因子为k=1.96。u=25%=1.28% (C-18)B8,rel1.965合成标准不确定度合成相对标准不确定度按下式计算：U=\：L 」，2成『2川2 顼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)合成标准不确定度uc=ucrelx人=2.3%x0.0371=0.00086W/(mK)(C-20)6扩展不确定度 取包含因子k=2,则扩展不确定度为：U=kx/r