直讀光譜法測(cè)定7050鋁合金中鋅的不確定度評(píng)定

覃金珠，陸科呈，蘭標(biāo)景

(廣西南南鋁加工有限公司，廣西 南寧 530031)

直讀光譜儀由于操作簡(jiǎn)單、分析速度快、精度高、檢出限低，在冶金、化工、機(jī)械等領(lǐng)域都有其重要的地位。測(cè)量不確定度是現(xiàn)代誤差理論的重要內(nèi)容，用不確定度表示測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量有著重要意義 。JJF1059-2012《測(cè)量不確定度的評(píng)定與表示》明確指出以不確定度作為量的準(zhǔn)確程度的判斷，廣義來(lái)講測(cè)量不確定度即測(cè)量結(jié)果正確性的可疑程度或不肯定程度，因此測(cè)量的水平和質(zhì)量可以用“測(cè)量不確定度”來(lái)評(píng)價(jià)，不確定度較相對(duì)誤差更能客觀體現(xiàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，測(cè)量不確定度也是實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)能力最直接的體現(xiàn)，本文以7050鋁合金中鋅的直讀光譜法測(cè)定為例，對(duì)其鋅含量進(jìn)行了不確定度評(píng)定。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

ARL3460火花直讀光譜儀，賽默飛世爾科技有限公司；

CDS6132臥式車床，大連機(jī)床集團(tuán)有限公司；

SS7050鋁合金光譜標(biāo)樣，美國(guó)鋁業(yè)公司；

無(wú)水乙醇，分析純。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

試驗(yàn)前使用車床分別將SS7050鋁合金光譜標(biāo)樣和

7050鋁合金樣品表面車去一定厚度，加工過(guò)程使用無(wú)水乙醇進(jìn)行冷卻潤(rùn)滑，以獲得光滑表面。依據(jù)GB/T 7999-2015《鋁及鋁合金光電直讀發(fā)射光譜分析方法》進(jìn)行類型校準(zhǔn)和樣品檢測(cè)。

2 數(shù)學(xué)模型

按下式計(jì)算檢測(cè)結(jié)果：

y=x+b

x—被測(cè)樣品Zn含量的平均值

y—被測(cè)樣品Zn含量的測(cè)定結(jié)果

b—校正值

3 不確定分量及其來(lái)源

直讀光譜分析法測(cè)定7050鋁合金中鋅的不確定度來(lái)源主要有：測(cè)量過(guò)程隨機(jī)性、類型校準(zhǔn)、分析方法本身、環(huán)境的溫度，濕度以及氬氣的純度和流量的穩(wěn)定性、光譜標(biāo)樣定值、數(shù)值修約等。

4 不確定度評(píng)定

4.1 不確定度A類評(píng)定

本實(shí)驗(yàn)不確定度A類評(píng)定為對(duì)測(cè)量過(guò)程隨機(jī)性產(chǎn)生的不確定度進(jìn)行評(píng)定。按照上述方法對(duì)同一樣品同一銑面不同位置連續(xù)激發(fā)11次測(cè)得結(jié)果見表。

表17050鋁合金樣品鋅檢測(cè)值

測(cè)量過(guò)程隨機(jī)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

故A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度uA=0.00958%。

4.2 不確定度B類評(píng)定

（1）類型校準(zhǔn)引起的不確定度u2

在實(shí)際工作中，由于分析試樣和標(biāo)樣化學(xué)成分、冶金過(guò)程和某些物理狀態(tài)的差異，常使分析結(jié)果存在一定的偏差，測(cè)定樣品前，還須選擇適當(dāng)?shù)目刂茦悠愤M(jìn)行類型標(biāo)準(zhǔn)化，工作曲線帶來(lái)的不確定度可以相互抵消，不予考慮，故對(duì)控制樣品的不確定度即類型標(biāo)準(zhǔn)化的不確定度分析成為評(píng)估的關(guān)鍵。

選擇與待測(cè)試樣成分相近，冶金過(guò)程和物理狀態(tài)相一致的標(biāo)準(zhǔn)樣品SS7050進(jìn)行類型校準(zhǔn)，對(duì)同一標(biāo)準(zhǔn)樣品同一銑面不同位置激發(fā)11次后得到的數(shù)據(jù)見表2。

表2 S S 7050鋁合金光譜標(biāo)樣鋅含量檢測(cè)值

通常以三次測(cè)量的算術(shù)平均值為測(cè)量結(jié)果，測(cè)量結(jié)果的不確定度為

（2）分析方法本身引入的不確定度u3

元素不確定度與其元素含量范圍有關(guān)，直讀光譜儀鋅元素不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的精密度見表3。從表3可看出直讀光譜儀鋅元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%以上時(shí)，儀器的保證精度為0.03%。按均勻分布處理，進(jìn)行B類評(píng)定，因此儀器的分析方法引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3為：

表3 ARL 3460直讀光譜儀精密度

（3）環(huán)境的溫度、濕度以及氬氣的純度和流量的穩(wěn)定性等引入的不確定度u4由于試驗(yàn)采用自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行測(cè)量工作，環(huán)境穩(wěn)定，

通過(guò)氬氣凈化機(jī)保證氬氣純度，這些因素對(duì)測(cè)量不確定度影響甚小，在此予以忽略。故u4=0。

（4）光譜標(biāo)樣定值所產(chǎn)生的不確定度u5

由標(biāo)樣證書可知，SS7050鋁合金光譜標(biāo)樣的擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)不確定度為U5=0.09%， k=2。標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u5=0.09%/2=0.045%

（5）數(shù)值修約引入的不確定度u6

考慮到數(shù)值修約原則，報(bào)告結(jié)果保留至0.01，按均勻分布處理，故修約引入的不確定度為：

（6） B類合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB：

4.3 合成不確定度u（x）

當(dāng)測(cè)量結(jié)果是由若干個(gè)其它量的值求得的，根據(jù)不確定度傳播規(guī)律，合成不確定度是按其它各量的方差或協(xié)方差算出，因此：

合成不確定度計(jì)算如下：

4.4 擴(kuò)展不確定度

取置信概率P=95%，包含因子k=2，則擴(kuò)展不確定度為：U95=k.u(x) =2*0.0518%=0.10%

5 測(cè)量不確定度報(bào)告

直讀光譜法測(cè)定7050鋁合金中鋅含量的測(cè)量不確定度為0.10%，其測(cè)定結(jié)果可表示為：（6.53±0.10）%，置信概率P=95%。

通過(guò)以上不確定度評(píng)價(jià)可以看出，影響鋅不確定度的因素主要來(lái)源于B類，其中又以標(biāo)樣定值產(chǎn)生的不確定度對(duì)總不確定度貢獻(xiàn)最大。

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