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基于船用救生衣浮力测量不确定度评估分析
作者：牛俊
来源：《科技风》2017年第18期
摘要：救生衣浮力是救生衣质量是否合格的重要参数指标，所以检测结果的可靠性及其重要。本文阐述了不确定度的发展和内容，分析了在救生衣浮力检测过程中主要的影响因素，量化不确定度分量，计算合成不确定度以及扩展不确定度。试验测量不确定度为0.2269。置信区间为95%的扩展不确定度为0.4538，可为样品的检测提供参考。 关键词：救生衣浮力；不确定度；评估
近年来，渔业作业生产安全颇受社会各界关注。据统计，我国渔船船员每10万人死亡近160人 [1]，人员落水后死亡占渔民死亡总数的46.0%。因此，救生衣作为渔船用主要救生装备之一，是海难事故发生后渔民最直接、最迅速的自救工作。救生衣的质量直接影响成施救成功率，而浮力作为救生衣性能指标中最为重要的参数指标决定了产品是否合格[2]。为了得到更为可靠的救生衣浮力检测结果，本文作者在多年工作经验的基础上，通过对浮力检测过程的分析，找出其不确定度来源，建立救生衣浮力检测的不确定度分析方法，以便如实反映检测的准确度，找出减少不确定度的有效途径。 1 不确定度的发展和内容
测量不确定度是测量技术的重要概念，是保证检测质量的重要要素，由美国计量专家埃森哈特于1963年提出[3]。测量不确定度表明了测量结果的可信赖程度。不确定度来源大多来自以下几个方面：1）标准结果的不确定度或误差；2）仪器设备本身的误差；3）操作人员对检测结果的影响；4）环境对检测结果的影响；5）重复测量引入的数据离散型[4]。而不确定根据获得方式的不同，分为A类评定以及B类评定。A类评定是符合统计规律的，而B类评定则是依据经验、资料或者其他信息进行分析评估，并用假定的概率分布估计的标准偏差表征[5]。
2 不确定度分析 试验仪器方法、设备 （1）试验方法。
试验依据国家标准《GB 43032008 船用救生衣》[6]标准中“浮力测量的试验方法”进行。将救生衣刚好浸没在淡水水面以下，分别测量在浸入时及浸入24h后的浮力。 （2）试验流程。
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取一件救生衣样品，分别记录浸入时及浸入24h后的浮力，重复10次。 （3）数学模型。
救生衣浮力的数学模型：W =W2W1
式中：W为救生衣浮力，W1为救生衣浸入时浮力，W2为救生衣浸入24h后浮力。 （4）设备。
试验使用青岛伟创科技公司生产的FGJ50型数显推拉力计（测力仪），该仪器的测量范围为0～50kg，测量精度为0.5级。 3 不确定度分量的识别和判定 3.1 不确定度分量的识别
根据分析，试验中不确定度主要来自3方面：（1）仪器设备误差；（2）重复测量误差；（3）人员间误差。 3.2 不确定度分量的评定 （1）仪器设备误差。
试验测量用的数显推拉力计，经计量其称量精度为0.5级，称量误差为±0.25kg，可视为正态分布，则其标准不确定度为：UW=025[]3=0.144kg （2）重复测量误差。
同一操作人员使用该仪器设备对同一样品进行10次测量，测量结果如下： （3）人员误差。
同一实验室不同操作人员的操作也有可能会引入误差。试验中安排3名操作人员对同一样品进行反复3次测量，进行误差计算。
从表2得知，不同操作人员引起的测量标准偏差为0.0128kg。 3.3 测量总不确定度和扩展不确定度 （1）总不确定度。
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由于分析在测量过程中，不确定度因素主要来源是仪器设备误差、重复测量误差以及人员误差。分析试验过程中救生衣浮力测量不确定度因素来源及其量见表3。 （2）扩展不确定度。
取置信概率为95%包含因子k=2。其扩展不确定度为：μrel95%=k×Urel=04538 4 不确定度报告
本文通过对救生衣浮力检测中不确定度的分析，得到置信区间为95%的相对扩展不确定度为Urel95%为0.4538。在分析过程中发现，试验中较大误差来自于仪器设备本身的误差，因此在日常工作中应加强对检测用仪器的维护和保养。同时需要加大对人员的培训，统一操作方法，以期获得更加可靠可信的数据。测量不确定度作为国际上通过的做法，是避免因测量方法和测量条件不同影响测量结果的有效手段之一，也可以充分地证明测量结果的可靠性，更好地为产品的市场准入把好关，推进产品质量的提升。 参考文献：
[1]张祝利，顾海涛.我国渔船用救生设备行业及质量现状分析[J].农业质量标准，2009（5）：2427.
[2]何雅萍、顾海涛、王玮.渔船救生设备标准体系研究[J].中国渔业质量与标准，2013（2）：2935.
[3]JJF10591999测量不确定度评定与表示.中国质量技术监督局.北京：计量出版社，2000. [4]邱鸣霞.测量不确定度的分析及应用[J].计量与测试技术，2016（43）：8082. [5]王宁.不确定度与误差的探讨[J].计量与测试技术，2016（2）：5152.
[6]中华人民共和国国家质量监督检验检疫局，中国国家标准化管理委员会.GB 43032088 船用救生衣[S].北京：中国标准出版社，2009.
作者简介：牛俊（1979），男，武汉人，本科，工程师，主要研究方向：救生设备。
基于船用救生衣浮力测量不确定度评估分析
