不確定度在質檢中的應用

摘 要：為了完整地對測量結果質量有一個定量的描述，以便使人們能了解其可靠性，并能對測量結果之間、測量結果與標準或規范中指定參考值之間進行比較，引入了“不確定度”的概念。近年來，國際上加強了對測量不確定度評估方面的工作，文章就不確定度的評定與表示方法進行了論述，并介紹了不確定度在石油產品監督檢驗中的一些應用。

關鍵詞：不確定度；石油質檢；應用

測量不確定度表明被測量之值的分散性，是一個區間，用標準偏差、標準偏差的倍數或可以說明置信水準的區間的半寬度來表示。它可以由人們根據實驗、資料、經驗等信息進行評定，從而可以定量確定測量不確定度的值。

1 不確定度的評定與方法簡介

1.1 不確定度的概念

不確定度的含義是指由于測量誤差的存在，對被測量值的不能肯定的程度。反過來，也表明該結果的可信賴程度，它是測量結果質量的指標。表征被測量之值之間的分散性，是與測量結果相聯系的參數。需要注意的是測量不確定度與測量誤差是完全不同的概念，它不是誤差，也不等于誤差。

1.2 不確定度的評定步驟

不確定度的評定是對受測的產品或參數、測量原理及方法、測量用的儀器設備、測量時的環境條件、本測量不確定度評定報告的使用作一簡要的描述。評定的步驟按照技術規定——分析測量不確定度的來源——不確定度分量的定量——計算擴展不確定度——重新評估顯著性不確定度分量進行。測量不確定度的評定也是一個系統工程，需要評定人員對實驗原理、方法、操作步驟以及實際操作等熟悉掌握，才能合理評定出反應測量值的分散性。

1.3 不確定度的評定方法直接測量數據列測量不確定度評定，它是用測量儀器直接獲得被測量值的一種方法，分為重復性測量和復現性測量，常用貝塞爾法；線性化模型測量不確定度評定，這種被測量值不適宜采用直接測量，而要采用間接測量的方法，常采用主流方法；復雜模型測量不確定度評定，常采用蒙特卡羅仿真方法；已知先驗信息的復雜模型測量不確定，目前采用的方法是貝葉斯理論進行探索性的研究。除了貝塞爾法不確定度評定是A類評定外，其他三種方法都涉及B類不確定度問題。

2 不確定度在石油產品質檢中的應用

2.1 測量不確定度評定在石油助劑產品檢測中的應用

首先分析導致石油助劑產品測量不確定度的因素，主要包括：被測量的定義不完整；復現被測量的測量方法不理想；取樣的代表性不足，不能代表所定義的被測量；沒有全面考慮到環境條件對測量過程的影響；儀器設備的性能問題；模擬儀表讀數時存在人為的偏差等因素。以重晶石的密度檢測測量不確定度評定為例介紹評定流程：根據測量原理，建立有關密度的數學模型，確定被測量與輸入量的關系——求最佳值，由輸入量的最佳值求出被測量的最佳值——列出測量不確定度的各分量——標準不確定度分量的評定，評定出是A類評定還是B類評定——判斷標準不確定度評定是否完成——如果完成，計算合成標準不確定度——評定擴展不確定度——最后做出不確定度報告。

2.2 石油產品中硫醇硫含量測定的不確定度評估

硫醇硫是指存在于油品中的含硫化合物中的一種，原油中的硫醇一般在較輕的餾分中，約占到40-50%，甚至70-75%，隨著餾分沸點的升高，其含量極劇下降，在300℃以上的餾分中基本已不含硫醇。對其含量進行不確定度的評估參照測量不確定度評定的步驟，首先建立硫醇硫含量的數學模型X=（V×C×K）×1000/m，然后計算硫醇硫的標準不確定度分量：方法重復性標準不確定度分量的分析及計算；質量m標準不確定度分量的分析及計算可以只考慮天平校準的不確定度，天平的計量證書標明了擴展不確定度，并可知其為矩形分布；體積v標準不確定度分量的分析及計算，采用的儀器是3ml的微量滴定管，計量證書上標明了擴展不確定度，并可查知其采用三角分布；硫醇硫中硫的摩爾質量標準不確定度分量的分析及計算，通過查閱知硫的分子量、擴展不確定度、不確定度是矩形分布。查閱標準不確定度分量一覽表，計算硫醇硫的合成標準不確定度，計算硫醇硫的擴展不確定度，得出結果。

2.3 微量法測定石油產品中殘炭含量的不確定度評估

首先建立數學模型X=m炭/m樣×100%=（m3-m1）/（m2-m1）×100%，其中m1表示空樣品管的質量，m2表示空樣品管的質量加樣品的質量，m3表示空樣品管的質量加殘炭質量，單位都為g；殘炭測定的測量不確定度來源分析，測量不確定度來源分析，從建立的數學模型分析來源可能有以下幾方面的內容：樣品稱取產生的不確定度、測量重復性產生的不確定度、殘炭稱取產生的不確定度、測量環境條件和操作人員的影響；測量不確定度的計算，包括重復性試驗帶來的不確定度，為A類不確定度，樣品質量m樣和殘炭質量m炭的不確定度的計算；殘炭含量測定不確定度各影響量的相對不確定度的計算；合成不確定度的計算；擴展不確定度的計算；最后得出結果報告。從這一評定過程中可以看出殘炭質量的稱取所引起的不確定度分量最大，這是因為在殘炭測定的過程中，特別對于微量殘炭的測定，要按照要求選擇精度合適的天平進行稱量，對天平的精度要求很高，另外，在操作中還要注意一些細節問題。

2.4 石油酸值測量不確定度的評定方法

測量方法依據的是GB264-83《石油產品酸值測定法》，先建立數學模型X=（VT）/G=56.1VN/G，其中V表示滴定時消耗氫氧化鉀乙醇溶液的體積，單位ml，G代表試樣的重量，單位是g，T代表的是氫氧化鉀乙醇溶液的滴定度，單位mg/ml，56.1代表氫氧化鉀的克當量，N代表氫氧化鉀乙醇溶液的當量濃度；對輸入量的標準不確定度的評定；對不確定度分量的匯總，包括合成標準不確定度和擴展不確定度的計算，最后得出結果。

2.5 石油堿值測量不確定度的評定方法

測量方法根據的是SH/T0251-1993《石油產品堿值測定法》，測量方法有正滴定法和反滴定法兩種，它們的效果是相同的。評定同樣是先進行數學模型的建立；然后進行不確定度的分析；根據SH/T0251-1993《石油產品堿值測定法》的規定，對樣品的試驗僅做兩次平行測定，因此，不用考慮A類不確定度，它包含在測試儀器分辨率和穩定性中。由于該標準對實驗環境條件的影響可忽略不計，指示劑也經過了事先處理和空白試驗，并用電位滴定來判別終點，因此，標準滴定液的靈敏度也忽略不計；合成標準不確定度的計算，由于是單次測量，所以不用考慮自由度。因標準規定：取重復測量的兩個結果的算術平均值，根據JJG1059-1999中合并樣品的標準不確定度的規定（在該標準中合并樣品的標準不確定度可以采用A類也可以采用B類方法等）；擴展不確定度的計算；最后得出結果。

3 結束語

測量不確定度評定的應用面較寬泛，針對不同的場合和要求，測量不確定度評定的原理和步驟是相同的，體現在具體細節上會有所差異。不確定度的評定是針對特定測量條件來說的，得到的測量不確定度是針對這一特定測量結果的，并不適用于其他的同類測量。

參考文獻

[1]國家質量技術監督局計量司主編.測量不確定度評定與表示指南.北京中國計量出版社，2005.

[2]國家質量技術監督局.JJF1059-1999測量不確定度評定與表示[M].北京：中國計量出版社，1999.

[3]中國實驗室國家認可委員會.化學分析中不確定度的評估指南[M].北京：中國計量出版社，2002.