原子吸收法测定铁合金中铅含量的不确定度分析

2022-09-10

通过一定的方法测定某些实验指标时, 得到的实验结果往往不是真值, 在实验中尽量要求所测得的结果和真值越接近越好, 真值和测量结果之间的差异用准确度来表示, 而实验数据的准确度则用实验误差来衡量, 于是得到以下关系:实验误差越小, 测得的结果与真值之间的差异越小, 实验的准确度越高。然而, 在实际检测过程中往往得不到实验结果所对应的真值或者很难得到其真值, 这就需要可以反映测量结果准确度的量, 于是引入了实验结果的不确定度。不确定度测定反映了测量结果的可靠性程度, 限定了测量误差的范围。随着市场竞争的不断激化, 不确定度测定不仅在实验室测量中越显重要, 而且在商业贸易中应用越来越广泛。

1 不确定度概述

不确定度是指在实际操作过程中由于不可避免地存在着测量误差, 而使得被测量的数据不能被肯定的程度, 表明了测量结果与真值之间差异的大小, 因此常常用不确定度来作为实验测量结果质量好坏的一个必要的指标。当不确定越小时, 表明测量结果与实际真值之间的差异越小, 结果可信度高, 其使用价值也越具有意义;当不确定度大时, 表明测量结果与真值偏离较大, 结果可信度差。在进行实验时, 需要对得到的数据进行不确定分析, 这样不仅可以表明测量结果的可信度, 而且还可以对不同的测量结果进行比较。

2 不确定度的评定

在实验过程中很多种原因都会影响测量结果不确定度的大小, 通常我们用标准不确定度 (用标准方差表示) 和扩展不确定度来评定。

标准不确定度又分为A类标准不确定度、B类标准不确定度和合成标准不确定度三种。其中A类标准不确定度指的是对测量结果用统计分析的方法进行分析得到的不确定度, 一般用测量结果的标准偏差来表示。B类不确定度一般指通过实验或者一些其他不同于A类统计的方法来评定。当由一些其他数据共同求得实验测量结果时, 将各个量的方差和协方差计算可得到合成标准不确定度, 表明了实验测量结果的分散性和不确定度。另一类不同于标准不确定度的不确定度评价方法称为扩展不确定度。扩展不确定度指所测量的实验数据的范围区间的半宽度, 绝大部分测量结果都会落在这个范围内, 而通常应用实际测量结果确定落在测量结果的取值范围内的概率, 称之为置信概率或置信水平。一般情况下, 会根据实际的需要确定选择哪种表示方法来表示测量结果的不确定度。

3 不确定度的来源

对实验和测量的过程方面分析, 引起测量结果不确定度的主要来源有以下几点:

3.1 铅标准溶液引起的测量结果的不确定度

配置铅标准溶液时引入的不确定度主要来源主要有以下3个方面。由标准物质纯度引起的不确定度;容量瓶的体积引起的不确定度;定容时人员操作差异引起的不确定度。依据其他测定结果, 1.0mg/m L的铅标准溶液的相对不确定度是0.0020。

3.2 重复测量引起的不确定度

对实验样品进行三次水平测量, 由于测量过程中存在着一系列的不稳定因素, 如仪器的稳定性, 溶液浓度的不均匀性以及操作人员的误差等等都会导致测量结果不确定性增加。

3.3 样品称量引起的测量结果的不确定度

称量引起的测量结果的不确定度主要来源是由于天平的精度和操作人员称量的准确性导致的。一般电子天平的为±0.00015g, 换算为不确定度为8.7×10-5。而一般情况下, 操作人员称量的准确度到达0.0001g, 即认为符合不确定性要求。

4 结语

在完整的实验或测量过程中, 对结果的不确定度分析越来越成为一种必要的数据分析, 并且随着全球贸易经济的飞速发展, 使得不确定度分析也越来越具有实用价值和意义。在实际操作过程中, 存在着许多导致测量结果不确定度增加的来源, 以原子吸收法测定铁合金中铅含量的不确定度为例, 其不确定度的来源主要有标准溶液、重复测量、称量误差和移取误差等几个方面, 因此需要对各个来源进行分析实验, 最终确定其不确定度大小, 从而使测量结果更加客观可信。

摘要：由于实验测量过程中存在一些随机的不确定性, 使得测得的实验数据在一定的范围内上下波动, 从而产生实验误差, 这些实验误差的具体数值虽然不能准确计算, 但是可以通过观察实验过程估算出所产生的误差范围, 即得到实验的不确定度, 一般一个完整的实验在给出实验数据的同时需要测定其不确定度的大小来评价测量结果的准确度。本论文通过讨论原子吸收光谱法测定铁合金中铅含量的不确定度, 研究了实验结果不确定定度的主要来源:试液中铅的浓度、试液定容体积及样品质量产生的不确定度, 最后通过计算得出了测定结果的不确定度和扩展不确定度。

关键词：原子吸收法,铁合金,铅含量,不确定度