张婷婷

(中国石化青岛安全工程研究院化学品安全控制国家重点实验室，山东青岛 266071)

0 引言

防静电服是为了防止服装上的静电积聚，以防静电织物为面料，按规定的款式和结构而缝制的工作服[1]。为了有效防止人体静电危害，消除静电隐患，从业者必须穿用性能优良的防静电服。目前，考核防静电服防静电性能的主要指标为服装带电电荷量，应依据标准[1]进行检测，标准规定防静电服带电电荷量的技术指标为：A级<0.20 μC，B级0.20～0.60 μC；若测量结果超出指标范围，该产品则为不合格品，不应穿用[1]。

为了提高防静电服带电电荷量测量结果的准确性与一致性，需要对防静电服带电电荷量的测量不确定度评定方法进行研究。测量不确定度是建立在误差理论基础上的，它表示由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度，是定量说明测量结果质量的一个参数[2]。一个完整的测量结果，不仅要表示其量值的大小，还需给出测量不确定度，表示被测量值在一定概率水平所处的范围。测量不确定度愈小，其测量结果的可信度愈大，测量的质量就愈高，测量数据的使用价值愈高。本文采用国际通用的测量不确定度的评定和表示方法，对防静电服带电电荷量的测量不确定度进行了评定和表述[3]。

1 防静电服带电电荷量的检测方法

1.1 检测使用的仪器设备

数字电荷量表，型号：EST112，准确度：±0.5%×读数。

自动滚筒摩擦机，型号：MCJ-1，滚筒转数：50 r/min，扩展不确定度：转数U=0.1%，k=2。

1.2 检测程序

试样在测试前须经洗涤处理与调湿；测试环境条件为温度(20±5)℃，相对湿度35%±5%；将防静电服试样放入自动滚筒摩擦机中运转15 min。试样直接从自动滚筒摩擦机中进入法拉第筒内，读取数字电荷量表读数，以μC计。上述程序重复测试5次，每次测试与测试之间，相隔10 min，在每次测试前，应对试样和滚筒内衬标准布进行消电处理。取5次测试的平均值，为最终测量值[3]。检测流程如图1。

图1 防静电服带电电荷量检测流程

2 防静电服带电电荷量的测量不确定度评定方法

2.1 数学模型

测量不确定度评定是从确定测量方法和建立测量过程的数学模型开始的。数学模型应包含可以影响测量结果的全部影响量，它既能用于计算测量结果又能用于全面评定测量结果的不确定度。在不确定度评定中，建立一个合适的数学模型是测量不确定度评定合理与否的最关键一步。

防静电服带电电荷量的测量结果直接由仪器读数给出，该数学模型为：

Qx=Q′

(1)

式中：Qx——被测带电电荷量，μC；

Q′——数字电荷量表显示数值，μC。

2.2 不确定度来源

为正确评估测量不确定度，需识别出检测中产生的所有不确定度因素。从影响测量结果的因素考虑，测量结果的不确定度一般来源于被测对象、测量设备、测量环境、测量人员和测量方法。根据防静电带电电荷量的检测特点，其测量不确定度主要来源于A类、B类2个部分，如下：

a)测量重复性引入的标准不确定度uA，采用A类方法评定。

b)数字电荷量表最大允差引入的标准不确定度uB1，采用B类方法评定。

c)数字电荷量表分辨力引入的标准不确定度uB2，采用B类方法评定。

d)自动滚筒摩擦机的转速引入的标准不确定度uB3，采用B类方法评定。

e)检测环境温、湿度变化引入的标准不确定度uB4，采用B类方法评定。

除了上述5项不确定度来源，还有一些尚未认识到的不确定性源，虽然没有考虑在内，但它们同样可能导致测量结果的误差。

2.3 标准不确定度评定

用标准偏差表示测量结果的不确定度，称为标准不确定度；标准不确定度有A、B两类评定方法。

A类评定是对在规定测量条件下测得的量值用统计分析的方法进行的测量不确定分量的评定。要注意的是：

a)多次测量必须在重复性测量条件(相同的检测程序、相同的测量人员、相同的测量设备、相同的测量场所、短时间内的重复测量)下进行。

b)从理论上说，测量次数越多，所得出的实验标准偏差越可靠。但当测量次数增多，测量所用时间也就越长，重复性条件就难以保证。因此，必须根据测量的精度要求，测量的水平，测量的实际用途选取适当的测量次数。在JJF 1033-2016《计量标准考核规范》中规定在进行计量标准的重复性测量中，要求测量次数不小于10。

c)以算术平均值作为测量结果时，通常为未修正的结果，如有修正值或修正因子，应对其进行适当修正才能作为最终测量结果。

B类评定是用非统计方法进行评定，用估计的标准偏差表征。获得B类标准不确定度来源一般有：①权威机构发布的量值；②有证标准物质的量值；③校准证书；④经检定的测量仪器的准确度等级；⑤根据人员经验推断的极限值等。

在标准不确定度B类评定中，涉及到评定人员对上述不确定度来源的认知和经验，因此通常会在某种程度上带有一定的主观因素。所以，如何合理地给出B类评定的标准不确定度，是测量不确定度评定的关键问题之一。

2.3.1测量重复性引入的标准不确定度uA

下面实验是运用A类评定的贝塞尔法在重复性条件下，对防静电服试样进行10次测量，测量结果如表1所示。

表1 防静电服带电电荷量测量结果值μC

序号测量结果序号测量结果10.31860.28020.20470.32430.21580.31640.31790.29050.317100.290平均值0.287

算得单次测量的实验标准差为：

(2)

检测中，通常进行5次测量，取5次测量结果的平均值作为检测结果，则Qx=0.287 μC，测量重复性引入的标准不确定度分量：

(3)

2.3.2数字电荷量表[4]最大允差引入的标准不确定度uB1

(4)

2.3.3数字电荷量表[5]分辨力引入的标准不确定度uB2

(5)

2.3.4自动滚筒摩擦机[6]的转速引入的标准不确定度uB3

自动滚筒摩擦机经上级校准部门校准合格，按仪器校准证书给出，包含因子k=2，转速的扩展不确定度U=0.1%，则标准不确定度：

(6)

2.3.5检测环境温、湿度变化引入的标准不确定度uB4

(7)

2.4 合成标准不确定度评定

对于直接测量，各标准不确定度分量通常是互不相关的，采用方和根计算方法合成不确定度：

(8)

2.5 扩展不确定度评定

扩展不确定度U是由合成标准不确定度uC(Q)乘以包含因子k得到的，U=kuC(Q)。检测实验室测量结果的不确定度评估中一般可不计算有效自由度veff，而直接取置信水平95%，k=2。

因此，防静电服带电电荷量检测结果最佳估计值为：Qx=0.287 μC，取包含因子k=2，其扩展不确定度为：

U=kuC=2uC=0.04 μC；k=2

(9)

列表给出不确定度汇总，如表2所示。

3 结论

带电电荷量是评定防静电服特性的一项重要指标，并于GB 12014-2009《防静电服》中详细规定了其技术要求。在防静电服带电电荷量检测中，应正确理解和使用测量不确定度。本次实验所测防静电服带电电荷量的不确定度报告为(0.287±0.04)μC，包含因子k=2。从上述分析和计算过程可以看出，其不确定度主要是由于样品重复性试验引起的，其次是由仪器示值、仪器分辨力、环境条件引起的。因此，在测试防静电服带电电荷量时，应对本文分析的影响因素加以控制，并尽量减少上述因素的影响，提高检测检验结果的准确性和可靠性。同时，本文提出的防静电服带电电荷量测量不确定度评定的通用方法，其研究结果可为实际工作中评定同类测量结果的不确定度提供一定的计算参考，以期为石化行业静电危害评估提供可靠的检测数据。

表2 防静电服带电电荷量测量不确定度汇总