金屬材料化學定量分析中不確定度評定研究

譚麗君

(中國航發南方科技工程部，湖南 株洲 412002)

受到第三次科技革命和互聯網時代的沖擊，世界的經濟正逐漸的朝著全球化，多元化的方向發展。而在競爭激烈的國際貿易中，存在著嚴重的技術壁壘，使得我們只能靠不斷的科研創新來發展自己的相關產業，從而適應這個經濟全球化的大背景下的競爭環境。

以我國的機車生產為例，制約我國機車發展的最大問題就在于產品的質量和標準體系。面對國際貿易中技術壁壘的障礙，通過我國企業不斷的自主創新，科研創新，為我國機車行業在我國工業創新中留下了濃墨重彩的一筆。現如今，我國生產的機車產品已經逐漸將業務發展到全世界，讓我國的機車產品成為中國制造的一張名片。

1 金屬材料化學定量分析中不確定度評定技術的不足與改進概述

我國金屬材料化學定量分析中不確定度評定所面臨的問題是如何根據相關的國際標準，簡化通過現代化分析儀器評定和應用金屬材料的定量分析檢測不確定度，通過對監測項目元素含量的各種特點進行更加綜合，更加系統的研究，以此制定出完善的金屬材料化學定量分析不確定評估的常規流程和主要的檢測方式，然后對其可行性，實用性進行一定的研究和探討，整理出理化檢驗中金屬材料化學定量分析中不確定度評定的常規過程，并為一些重要的不確定度分量評估建立通用模型，使得相關的監測人員能夠充分的掌握金屬材料化學定量分析中不確定度評定的評估方式，保證研究成果具有一定的先進性，從根本上解決實際問題，并達到了指導的作用，充分的發揮了實際的應用價值。

通過對實驗結果進行金屬材料化學定量分析中的不確定度評定，找出影響不確定度的各個分量的數值，并對檢測結果影響較大的因素進所產生的原因進行有效的分析，從而改進檢驗過程，進而增加檢驗結果的準確性，然后將其運用到實際的監測分析工作，對相關的行業進行金屬材料化學定量分析中的不確定度評定起到積極的作用，對金屬材料化學定量分析中的不確定度評定進行了有效的實踐。合理的賦予測量值的分散性，和測量結果相聯系的參數是測量不確定性的基本定義，它對金屬材料化學定量分析中不確定度評定結果正確性和不肯定程度進行了描述，通過評定結果的不確定度來評價測量水平和測量結果的質量。不確定結果的數值與測量結果的準確度呈反比，即不確定數值越小，評定結果越精確。反之數值越大，評定結果精確度越低，越沒有利用價值。

2 金屬材料化學定量分析中不確定度的概念

2.1 不確定度的概念及意義

測量不確定度，是指合理的賦予測量值的分散性，與測量結果相關聯的參數，完整的，有意義的測量結果應存在有不確定度的說明，而不確定的結果越小，也就說名金屬材料化學定量分析中不確定度的評定結果越有參考價值和實用價值，反之不確定值大會讓評定結果的失去使用價值。

測量不確定度意義在于評定原材料是否符合設備的使用標準，以此來確保產品的質量。企業在生產產品的時候為了符合產品相關的質量標準，就必須對金屬材料化學定量分析中不確定度進行有效的評測，若不確定數值高，會造成企業在進行材料評測的時候造成大量的浪費，從而給生產企業造成巨額的經濟損失，導致高成本低收益的狀況出現，而相反，對金屬材料化學定量分析中不確定度評測據結果越小，則評定的結果就越精確，使得企業在選擇原材料的時候，節約了大量的材料成本，增強了相關行業企業的效益[1]。更重要的通過金屬材料化學定量分析中不確定度的評測可以有效的為企業預估收益，更加精準的判斷生產成本，為企業在報價時提供更好的優勢。而在經濟全球化的背景下，還可以有效的減少化學分析結果的重復勞動。

2.2 不確定度的應用

金屬材料化學定量分析中不確定度評定廣泛服務于需要準確定量分析的各個領域，是對分析結果準確程度進行評價，經常應用于校準設備的標準和對質量的控制與保證。定期的通過進行實驗室儀器設備的校準，從而得出不確定的數據，用以滿足實驗室儀器設備溯源性要求，從而達到校準設備與標準的應用。此外，通過對實驗過程的不確定度進行評定，根據不確定度評估的結果的可靠程度，從而對產品的質量有一個準確的評價，用以達到保證產品質量，控制產品質量的目的。此外金屬材料化學定量分析中不確定度評定技術還可以應用于認證與研發測量，測量限制性指標，測量公認方法[2]。它為實驗室提供了一個不確定度分量和標準物質的溯源性，從而提高新產品，新方法的關鍵性指標進行分析結果可信度評測，為研究和開發成果提供了更加客觀公正的評價，進而達到對認證與研發測量的應用。在環境保護的檢測項目中，對危害人類健康，對環境造成不良影響的某些檢測項目的檢測結果都有嚴格的限定值。通過對不確定度評估，可以給出某些限定性指標檢測結果的范圍更加準確，更能反應實際情況[3]。為評價某種實驗方法的實用性，在多個實驗室用同一種方法，同一種樣品同時測量，每個實驗室得到的實驗結果會有一定的差異，此差異即為方法的不確定度。

2.3 不確定度的來源

在實際工作中，測量結果的不確定度存在著很多的分量，它們可能有不同的來源，例如定義不完整，取樣，基體效應和干擾，環境條件，內容和質量一起的不確定度，參考值監測方法程序中估值和假定以及隨機變化等[4]。自重的部分分量是經過多次實驗，借以得到更多的數據。根據情況的不同，對數據進行分類，應用數理統計的計算方式得出的表示標準的偏差：還有一些分量是用過經驗或者去查閱公認的信息，通過計算概率分布，用標準偏差進行表示。不確定度來源主要有以下特性：測量不確定度一般出現于事物的模糊性和隨機性，隨機性產生的原因是因為條件的不充分，模糊性產生的原因是事物本身的概念具有不明確性。

不確定度在一般情況下是由許多的分量組成的，其具有一部分的統計性，可以使用統計的方法進行評價。而具有非統計性的分量則需要用其它的方法進行評價，這些分量為測量的分散性做出了一定的貢獻。這些不同種類的分量分別為A類評定和B類評定。A類評定對觀測列進行統計分析的方法來評定標準不確定度，B類評定用不同與觀測列進行統計分析的方法來評定標準不確定度。在某種測量條件下，某些因素的影響包括在A類不確定度中，而一些因素則需要用B類不確定度來統計。隨著測量條件的變化，主要因素和次要因素，A類不確定度統計和B類不確定度可以相互轉化[5]。在分析的過程中可能還有一些尚未認知到的系統效應，雖然不可能在不確定度平評定中予以考量，但它存在著造成測量結果出現誤差的因素。通過對材料分析測試產生不確定因素，進而導致了許多可能產生不確定因素的原因。由于測量定義，概念，條件的不完整，進而在氣體體積的測量應注明測量的溫度和壓力分析項目內涵應界定明確，溶解酸及濃度，溶解溫度，冒煙與否等條件等均會對測量結果產生影響。樣品在制備，存放時容易產生受到污染，氧化，吸水，或吸收二氧化碳等一些常見的化學反應，從而導致樣品的引入均有不確定性。在分析的過程中使用天平，砝碼容量器皿，千分尺，游標卡尺等計量器具本身存在的誤差會也會引由校準引發的不確定度，而標準物質，工作曲線基本與樣品組成不匹配，因為溫度的變化，容量器具及所盛溶液引起提及的變化等使得測量條件變化引入的不確定程度。基準試劑的純度以及標準物質的標準值也是產生不確定度的誘因。基體不一致，引起的空白以及背景或干擾影響，測量環境條件的變化導致沉淀，萃取回收率，滴定終點的變動，樣品分解的不完全，實驗設備的污染，工作曲線的線性波動，測量結果的修約，分光光度計，移液管，滴定管刻度重復讀數的不一致，數字儀表分辨度指示的偏差，都在左右著不確定度的產生，這些誘因就是形成不確定度的原因，也是不確定度的來源。

3 不確定度的評測過程

在化學分析領域中由于化學反應的多樣性，反應機理的復雜性，影響化學定量分析實驗結果的各種因素存在差異，因此世紀一個化學定量不確定度評估方案是一項充滿了復雜性和困難性的研究工作。具體的評測方式是先對要進行測評的不確定度評估的概述，簡要的敘述通過進行的實驗要達到的目的。然后確定被測量y與輸入量x1x2-xn的關系建立數學模型，這一步驟被稱為建模。通過建模來進行最佳值的測算由x1的最佳值x求得y的最佳值，再對其進行有效的不確定度來源分析，根基標準不確定度分量平定對其分析的結果分別進行A類評定和B類評定，將其評的的結果進行列表整理，并審核其是否完成了標準不確定性的測評，若結所得到的數值不夠標準則要重新的標準不確定度的分量測評，直到測評的結果符合測評的標準。完成了標準不確定度的測評之后進行計算合成標準的不確定度擴展評定的不確定度，形成不確定度報告。通過這一流程可以有效的對不確定度進行評測[6]。

4 結 論

在經濟全球化，國際貿易競爭日趨激烈的市場背景下及嚴重貿易技術壁壘的世界經濟環境中，相關的專業人員應該以創新務實，實事求是，嚴謹客觀的態度，自主創新開發金屬材料化學定量分析中不確定度評定技術，使其達到國際化先進水平，為我國企業在激烈的國際貿易競爭中，提供強有力的技術保障。

[1] 中華人民共和國國家計量技術規范.測量不確定度評定與表示[S].JJF1059-1999.北京：中國計量出版社，1999.

[2] 中華人民共和國國家標準匯編.檢測和校準實驗室能力的通用要求[S].GBT27025-2008.北京：中國標準出版社，2008.

[3] 中華人民共和國國家標準匯編.低合金鋼多元素含量的測定電感耦合等離子體發射光譜法[S].GB/T20125-2006.北京：中國標準出版社，2006.

[4] 中華人民共和國國家標準匯編.碳素鋼和中低合金鋼火花源原子發射光譜分析方法(常規方法)[S].GB/T4336-2002.北京：中國標準出版社，2002.

[5] 中華人民共和國國家標準匯編.鋼和鐵化學成分測定用試樣的取樣和制樣方法[S].GB/T20066-2006.北京：中國標準出版社，2002.

[6] 中國實驗室國家認可委員會會編.化學成分中不確定度的評估指南[M].北京：中國計量出版社，1999.