XPS保温板导热系数检测结果的不确定度评定

XPS保温板导热系数检测结果的不确定度评定朱海波宁波三江检测有限公司宁波315032摘要：对XPS保温板导热系数检测结果的不确定度进行评定，分析了不确定度产生的来源、影响因素及过程计算。从而能对检测中容易产生较大不确定度的来源进行更好的控制，并能合理地表征测量结果的分散性，使测量结果的可用性增强。关键词：XPS；保温板；导热系数；不确定度1、概述导热系数是保温材料主要热工性能之一，是鉴别材料体温性能质量的主要标志。近几年来，随着建筑节能法规的出台，我国对建筑节能越来越重视。然而，通常测量所得结果，仅表示被测量的近似值或估计值，为了能够评定测量值的可靠性，有必要对测量结果的准确度给予说明，不确定度能够合理地表征测量结果的分散性，使测量结果的可用性增强。本文根据《绝热材料稳态热阻及有关特征的测定防护热板法》GB10294-88和《测量不确定度评定与表示》JJF1059-1999,对XPS保温板导热系数检测结果的不确定度进行评定，分析了不确定度产生的来源、影响因素及过程计算。2、实验2.1导热系数检测依据为《绝热材料稳态热阻及有关特征的测定防护热板法》GB10294-88。设备选用DRCD-3030型双试件导热系数测定仪，试件规格为300mmX300mmX30mm。在温度(23±2)°C，相对湿度(50+10)%的环境条件下调节16小时。2.2XPS试件厚度在导热系数测定仪中压紧与不压紧两种情况厚度没有变化，所以可用测厚仪在不压紧情况下检测厚度，分别在对角线交叉点、距边线20mm的线交叉点检测，共测5点。2.3导热系数检测参数的设定：冷面温度：15C；热面温度：35C；防护板温度：35C；计量面积为0.021m2,双试件再乘以2。3、数学模型(1)Q----加热单元计量部分的平均热流量，其值等于平均发热功率，W

T1----试件热面温度平均值，KT2----试件冷面温度平均值，KA 计量面积，m2d 试件平均厚度，m4、不确定度评定4.1不确定度来源分析按式（1）可知，主要不确定度来源有以下几种：试件稳态后，热面温度允差引入的B

类标准不确定度u]]，热面温度重复性测量引入的A类标准不确定度u2；冷面温度允差引

入的B类标准不确定度u对，冷面温度重复性测量引入的A类标准不确定度u22；试件平均

厚度重复性测量引入的A类标准不确定度u，厚度测定仪分辨力引入的B类标准不确定度

31u32；标准板标定，确定加热单元计量部分平均热流量引入的B类标准不确定度u心，加热单元计量部分平均热流量重复性测量引入的A类标准不确定度u42。4.2标准不确定度分量的计量4.2.1试件稳态时热面温度气不确定度七的计算4.2.1.1热面温度的允差范围为±0.2K，即其温度变化的半宽为0.2K，按矩形分布考虑，u==0.115K114.2.1.2热面温度重复性测量引入的A类标准不确定度u12，重复性测量20次，以4次结果的平均值作为测量结果，具体结果见表（1）表（1） 单位：。C序号12345678910T1;35.04835.06035.04035.06035.04635.04035.02035.02435.02035.0201i序号11121314151617181920T H——35.04035.02035.02035.04035.04035.03835.03435.02235.04035.021平均值：T=1咒T=35.035C=308.035Ki=1标准差：'催(T-[)2

s印=]：Id-1)‘ =0.013k标准差：即u12=即u12=0.007Ku1=J"122+"112-0.115K4.2.2试件稳态时冷面温度度1不确定度"2的计算4.2.2.1冷面温度的允差范围为±0.2K，即其温度变化的半宽为0.2K,按矩形分布考虑，0.2u0.2u=―—21侦3=0.115K4.2.2.2冷面温度重复性测量引入的A类标准不确定度"12，重复性测量20次，以4次结果的平均值作为测量结果，具体结果见表（2）表（2） 单位：。C序号12345678910T15.00014.98515.00015.00015.02015.00015.04015.02015.00014.9802i序号11121314151617181920T 15.02015.03115.02015.04015.02315.00015.02015.00014.98014.98027一一商1E,平均值：T=—Z七=15.008C=288.008Ki=1_ （I?-匕）2标准差:ST=\Ij—j=0.019K标准差:=0.010K=0.010K4.2.3试件厚度d不确定度u3的计算4.2.3.1试件厚度在2个试件5个地方重复性测量5次，以2个试件5个地方各测量1次10个数据的平均值作为测量结果，具体结果见表（3）表（3） 单位：mm序号12345678910d30.0230.0230.0330.0430.0230.0430.0530.0630.0530.06i序号11121314151617181920d29.9429.9429.9529.9429.9629.9629.9629.9729.9529.95i序号21222324252627282930

d.30.0230.0130.0130.0230.0230.0830.0830.0830.0930.09i序号31323334353637383940d30.0730.0730.0630.0830.0830.0030.0030.0130.0030.01i序号41424344454647484950d29.9129.9229.9129.9229.9230.0930.0930.0830.0830.07平均值:d=pd平均值:d=pd=30.02mm4.2.3.2厚度测定仪分辨力为0.01mm，按矩形分布考虑，u32=001=0.003mm4.2.3.2则u3=3322+u312=0.018mm4.2.4平均热流量Q不确定度u4的计算4.2.4.1热流量重复性测量20次，以其中4次的数据作为测量结果。具体数据见表（4）表（4） 单位：W序号12345678910Q0.8210.8300.8260.8210.8160.8170.8230.8220.8260.817i序号11121314151617181920Q i 0.8120.8130.8220.8140.8190.8160.8220.8210.8220.823平均值：Q=—乙Q=0.820Wni=12(Q-Q)— I i标准差：S(Q)=ti=i失])=0.005W则u则u414.2.4.2绝热材料导热系数标准参比板，其国家标准样品证书里的不确定度为：95%置信限，随机不确定度为土2.5%。95%置信概率按正态分布考虑，其包含因子为kp—L96，该区间u=旦X2的半宽为2.5%。贝I」42 1.96 =0.010Wf则U4*422+U412=0.010W4.3合成标准不确定度的计算，xd'-，xd'-T)—1 20.021X2xG08.035-288.008)X10000.0293w/(m.K)根据上式计算Q、孔的相关系数为:C3C2CC3C2C40.820x30.02x0.001 r v—=-0.00150.021X2x(308.035-288.008力 w/(m,K2)0.820x30.02x0.001 T ~=0.0015W/(m•K2)0.021x2x(308.035-288.008力W/(m•K2)*、= 严0 .=0.975A«-T2)0.021X2xS.035-288.008) w/(m2・K)d 30.02x0.0010.036A、-T2)0.021x2x(308.035-288.008) ([/m.k)T1和T2彼此独立，所以入的合成方差为:=(Cu)2+(Cu)2+Cu)+Cu)11 22 3 3 4 4=(-0.115X0.0015)2+(0.115X0.0015)2+(0.975X0.018X0.001)2+(0.036X0.010)2=1.89X10-7(W/(m・K))2u入—七"入2=4.35X10-4W/(m•K)4.4扩展不确定度的计算按正态分布进行扩展不确定度评定，取置信概率为95%,则包含因子k=2。扩展不确定度为:u=ku人=8.7X10-4W/(m-K)5、测量结果的表示XPS保温板导热系数测量结果为：0.0293±0.0009W/(m-K)，包含因子k=2。6、小结从上述的各种不确定度分量的评定分析来看，6.1标准板标定，确定加热单元计量部分平均热流量引入的不确定度为主要影响，温度引起的不确定度其次，而由厚度引起的不确定度影响更小。6.2温度引起的不确定度，主要是取决于温度允差引入的B类标准不确定度，由于热面温度和冷面温度的允差范围一样，所以