鋁合金中化學成分測量不確定度評定的研究

潘 飚

（中鋁瑞閩股份有限公司，福建 福州 350015）

測量不確定度是與檢測結果關聯的一個重要參數，用于表征被檢測的值的分散性并能夠客觀、科學地表達檢測結果質量與水平。在測量不確定度評定過程中，研究影響檢測結果精度的主要因素,并采取措施予以預防與控制，對于提高檢測結果質量水平有著重要的意義[1]。

1 檢測設備及工作曲線標樣

OES-5500Ⅱ 日本島津直讀光譜儀,西南鋁加工廠提供的LF6系列鋁合金光譜分析標準物質。

2 檢測方法及數學模型

GB/T7999-2015《鋁及鋁合金光電直讀發射光譜分析方法》。

輸出量與輸入量之間有一定的函數關系，假設工作曲線為二次曲線，根據最小二乘法原理則該方法的數學模型為：

式中 ：ai，bi，ci—回歸系數 ；Ci—元素化學成分含量，%；Ii—元素光強度。

3 測量不確定度的評定

檢測待評定試樣兩次，計算其平均值如下：Cu：C0=0.042%；Mn：C0=0.370%。

3.1 測量不確定度分量的研究

光電直讀光譜發射法測定鋁合金中化學成分含量，不確定度主要來源可歸結為由隨機效應的所產生和系統效應所產生，可分別采用A類評定方法和B類評定方法。

（1）隨機效應所引起的相對不確定度分量urel(1)。根據分析，樣品的均勻性、檢測重復性、檢測再現性、環境溫度及濕度變化等因素可以歸結為由隨機效應引入的不確定度來源，可采用合并樣本標準差方法來計算。為了讓系統效應所帶來的影響能夠相互抵消，采用做法如下：每隔1小時檢測1回，連續檢測10回，每回平行檢測兩點并計算兩點檢測值（C1,C2）之差θ， 這樣有如下公式：（1）式中：S(Ci)——單次測量的標準差；S（θ）——差值θ的標準差。

每回平行檢測過程，從試樣處理到檢測結束都是相同的，故采用兩點差值進行統計分析，可認為系統效應所帶來的影響已相互抵消，各回差值的差異反映了由隨機效應所引入的不確定度[2]。

表1 各元素θ值統計表

同理Mn：urel(1)=0.396%

（2） 系統效應引入的相對不確定度分量urel(2)。

①類型標準化引入的相對不確定度分量u2.1。取鋁合金光譜分析標準物質E6013作為類型標準化，其數值如下表：

②工作曲線擬合引入的相對不確定度分量為u2.2。一次工作曲線擬合引入的相對不確定度分量為u2.2。

式中A1——一次曲線斜率；——一次曲線的標準差；P——待測試樣平行檢測數；n——工作曲線回歸點的數目；工作曲線標樣成分含量的平均值；C0——待測試樣測出強度后回歸算出的成分含量[3]。

Cu、Mn是二次曲線方程，將二次曲線方程轉換成一次曲線方程后，應用一次曲線方程不確定度計算公式（2）計算u2.2，結果如下：

表3 Cu、Mn曲線轉換后參數表

③數字修約引入的相對不確定度分量為u2.3。

設置Cu、Mn保留小數點后3位，即修約間隔為0.001%，按均勻分布，其相對不確定度分別為Cu：u2.3=0.69%；Mn：u2.3=0.076%。

涉及的各相對標準不確定度分量見表4：

因上述不確定度來源彼此獨立不相關，故將上表中的數據分別代入公式（3），計算得到如下：Cu：Uc,rel=1.80%；Mn：Uc,rel=0.779%所以：Cu：U(C0)=0.000756%；Mn：U(C0)= 0.00288%。

表4 相對標準不確定度分量匯總表

3.2 不確定度評定報告

Cu含量為（0.042±0.002）%，k=2；Mn含量為（0.370±0.006）%，k=2。

4 結語

本次研究了鋁合金中 Cu和Mn的檢測結果不確定度，可以看出影響檢測結果的主要不確定度分量包括兩方面：一方面為重復性[4]、再現性和樣品均勻性引起的不確定度；另一方面為類型標準化用標準物質標準值、工作曲線擬合及數字修約引起的不確定度。因此，要提高檢測結果的準確性，必須降低不確定度主要影響因素的影響，從而實現實驗室質量控制目的。