零部件颗粒物清洁度测试中不确定度分析

零部件颗粒物清洁度测试中不确定度分析
1.目的
测量的结果受仪器校正、设备稳定、环境变化及人员等因素影响，因此有必要对测量结果进行不确定度评估，以让客户了解测量结果是否符合特定需求，确认测量数据的可信赖及真实程度。

2.范围
本文对清洁度测试方法中存在的不确定进行了评估和计算，其中包含了重量和尺寸测量及个数统计三方面的不确定分析。

该不确定分析适用于VDA 19中规定的超声清洗，手动搅动清洗和加压冲洗清洗三种方法。

3.名词解释
3.1 标准不确定度(standard uncertainty)
以标准偏差表示的测量不确定度。

3.2 扩展不确定度(expanded uncertainty)
确定测量结果区间的量, 合理赋予被测量之值分布的大部分,可望含于此区间。

4.测量方法：
4.1重量
测量环境：室温，湿度40%RH -60%RH。

仪器：梅特勒-托利多XSE 205DU型电子天平精度0.01mg
测试方法：滤膜事先用干净的测试液体上过滤，把滤膜放入有盖的培养皿内，放入烘箱中烘干，一定时间后从烘箱中拿出，并放入干燥器中，待滤膜冷却后，准确称量。

重复烘干-冷却这一过程，两次称量相差小于0.01mg。

4.2尺寸
仪器：徕卡显微镜
测试方法：固定颗粒物一端，测量对角线，达到最大长度。

为了实现这一目的，每次应以规定的角度旋转颗粒，依次测量切线之间的距离，最后获得最大值。

测量精度由每次测量的旋转角度决定。

旋转角度应≤5°，但是，角度越小，所得到的测量结果将更精确。

4.3个数
仪器：徕卡显微镜---徕卡清洁度专家
测试方法：把滤膜平整的放到夹具上，调节显微镜的亮度、对比度和阈值，选择好每个点的焦距。

5.不确定度误差来源与分析
重量分析：
滤膜前后烘干程度、环境温湿度、静电、天平不确定度、震动
尺寸测量：
人员变化、仪器不确定度
数量测量：
人员变化、滤膜平整度、阈值、亮度
6.数学模型
6.1 重量分析
m=
5
5 4
3
2
1
m m
m
m
m+
+
+
+
m—被测滤纸的重量
m1，m2，m3 ,m4, m5—第1次到第5次的重量测量值6.2 尺寸测量和个数统计
L=
5
5 4
3
2
1
L L
L
L
L+
+
+
+
L-被测颗粒物的长度
L 1，L 2，L 3 ,L 4，L 5 —第1次到第5次的长度测量值
6.3被测颗粒物数量统计 C=5
54321C C C C C ++++ C-被测颗粒物的个数
C 1，C 2，C 3 ,C 4，C 5—第1次到第5次的个数测量值
7. 不确定度分量计算
7.1A 类的不确定度评定：
7.1.1 重量A 类不确定评定
N 次独立重复观测值m k (k=1, 2, 3, 4, 5)，测量值分别为m 1= 58.92 mg ，m 2=58.98 mg ，m 3=59.00 mg ，X 4=58.89 mg, X 5=58. 95 mg
注：m k 表示测量过程中该影响量的连续观测次数（连续观测5次），m k 是其中的一个观测值。

其最佳估计值（算术平均值）为：m = ∑=51
51k k m = 58.94 mg 单次独立观测值m i, k 的实验标准差为：
∑=--=
=n k i k i k i k i x x n x s x u 12,,,)(11)()( = 0.045 mg 平均值i x 的实验标准差为： )(1)()1(1,12,k i n k i k i A A x s n
x x n n s u =--==∑= = 0.020 mg 7.1.2 尺寸测量和个数统计的A 类不确定评定
7.1.2.1 N 次独立重复观测值L k (k = 1, 2, 3, 4, 5)，测量值分别为L 1= 24.58 μm ，L 2 = 24,61 μm ，L 3=24.52 μm ，X 4=24.49 μm , X 5=24.55 μm .
注：L k 表示测量过程中该影响量的连续观测次数（连续观测5次），L k 是其中的一个观测值。

其最佳估计值（算术平均值）为：L = ∑=51
51k k l =24.55 μm .
单次独立观测值m i, k 的实验标准差为：
∑=--=
=n k i k i k i k i x x n x s x u 12,,,)(11)()(=0.047 μm . 平均值i x 的实验标准差为： )(1)()1(1,12,k i n k i k i A A x s n
x x n n s u =--==∑= = 0.11 μm 7.1.2.2N 次独立重复观测值C k (k = 1, 2, 3, 4, 5)，25~50μm 的粒子个数测量值分别为C 1= 1700，C 2 = 1638，C 3= 1726，C 4= 1594 ,C 5 = 1672 .
注：C k 表示测量过程中该影响量的连续观测次数（连续观测5次），C k 是其中的一个观测值。

其最佳估计值（算术平均值）为：C = ∑=51
51k k C = 1666 单次独立观测值m i, k 的实验标准差为：
∑=--=
=n k i k i k i k i x x n x s x u 12,,,)(11)()( = 52 平均值i x 的实验标准差为： )(1)()1(1,12,k i n k i k i A A x s n
x x n n s u =--==∑= = 23 7.2.B 类不确定度评定：
7.2.1 重量测试中B 类不确定度的分量为正态分布。

依据电子天平的校准证书e 取0.03，k 取2 数值大小：k e u B =2
03.0==0.015 7.2.2 尺寸测量B 类不确定度的分量为正态分布。

依据金相显微镜的校准证书e 取0.03，k 取2 数值大小：k e u B =2
03.0==0.015
7.2.3个数统计B 类不确定度的分量为正态分布。

依据金相显微镜的校准证书e 取0.03，k 取2 数值大小：k e u B =
2
03.0==0.015 8. 合成不确定度
8.1 重量的合成不确定度 =+=22)]([])([)(B u m
A u L L u 0.0150 8.2 尺寸测量的不确定度
=+=22)]([])([)(B u L
A u L L u 0.0156 8.3 个数统计的不确定度
=+=22)]([])([)(B u X
A u L L u 0.0203 9. 扩展不确定度
9.1 重量测试的扩展不确定度、U 等于合成不确定度乘覆盖因子k U=k·u C , k 取2
U=2×0.0150=0.030 mg
9.2 尺寸测量的扩展不确定度、U 等于合成不确定度乘覆盖因子k
U=2×0.0156=0.031μm
9.3 个数统计的扩展不确定度、U 等于合成不确定度乘覆盖因子k
U=2×0.0203= 0.0406
10. 分析结果
10.1 重量测试的分析结果为：58.94±0.030 mg
10.２尺寸测量的分析结果为：24.55 ±0.031μm.
10.3 个数统计的分析结果为：1666±0.0406。