測量不確定度在化學計量中的應用

盧靜

【摘要】通過研究測量不確定度評定，了解了測量不確定度在化學計量中的應用，明確進行不確定度評定的可靠性，準確性和其他因素會影響化學計量的優缺點。強調了解其在化學計量方面的發展，使其更廣泛的應用在其他行業，為社會帶來更大的效益，服務于社會大眾。

【關鍵詞】測量不確定度 測量誤差 化學計量

1、測量不確定度

測量不確定度是“表征合理地賦予被測量值的分散性，與測量結果相關聯的非負參數。它的含義是指由于誤差的存在，對被測量值的不能肯定的程度。也就是表明該結果的可信賴程度，是測量結果質量的指標。不確定度越小，結果與被測量的真值就越接近，不確定度越大，結果的質量就越低，使用價值就越低。測量結果按情況解釋為平均示值，未修正的結果或已修正的結果，測量結果不僅是被測量的估計值，還包含了不確定度。

對不確定度的來源進行分析，需要測量人員對測量方法、測量設備、測量條件及對被測量的詳細了解和認識，根據實際測量情況分析對測量結果有明顯影響的不確定度來源。在實際工作中，通常多次測量可以得到一系列不完全相同的數據，測得值具有一定的分散性，這是由很多隨機因素的影響造成的，這種隨機變化用測量重復性表示。測量不確定度有很多種表達方式，用標準偏差表示的不確定度稱為標準不確定度，用標準偏差的特定倍數或給定概率下分散區間的半寬時，稱為擴展不確定度，他們都是非負參數，單獨表示時不加正負號，測量不確定度沒有系統和隨機的性質。

2、測量不確定度和測量誤差

真值就是真實值，通常是一個未知量，測量的目的是想要得到待測量的真值。測得的結果和真值總會存在一定的偏差，這個偏差就稱為誤差。誤差由于各種原因可大可小，由于分析不足，無法準確得到。誤差分為三類，系統誤差、隨機誤差、粗大誤差。系統誤差由于儀器本身的缺陷或沒有按規定條件使用造成，系統誤差不能消除。隨機誤差是在測量過程中由不穩定隨機因素如室溫、相對濕度和氣壓等環境條件的不穩定，分析人員操作的微小差異以及儀器的不穩定性等。粗大誤差是由于實驗人員疏忽失誤，造成測量時讀數、錯記或錯算。不確定度評定分為A類不確定度評定和B類不確定度評定。可以看出測量誤差和不確定度是不同的，但是又是相關聯的。

3、化學計量

計量定義為實現單位統一和量值準確可靠的活動。通過對計量的定義看出，計量源于測量，屬于測量，卻又嚴于一般意義上的測量。通過比較計量和測量，不難發現計量和其它的測量是一樣，是人類理論聯系實際，認識社會、改造社會的方式和手段。是社會農業、工業發展中不可缺少的一種重要技術基礎。它的最終目的就是為國民經濟和科學技術的發展服務。化學計量是使用相關化學設備進行計量的一門科學，廣泛應用在生活和生產中。

4、化學計量中測量不確定度的實際應用

（1）評定液相色譜儀的最小檢測濃度的不確定度

使用C18色譜柱，流動相選用100%甲醇，流速設定1.0mL/min，紫外一可見光檢測器波長設定254nm，檢測靈敏度調到最低檔。打開液相色譜儀預熱至少半小時，泵入流動相，平衡儀器，待儀器穩定記錄30min基線，選取基線中噪聲最大峰一峰高對應的信號值按公式Nd=KB計算。通過進樣系統注入20uL的1.00×10^-7g/mL萘一甲醇溶液，記錄色譜圖，根據色譜的峰高和基線噪聲的峰高計算得到最小檢測濃度CL，通過這一測量過程，進行不確定度分析，影響最小檢測濃度的不確定度因素包括基線噪聲、標準物質、進樣體積、峰高，從而得知整體的不確定度很大程度上是由輸入量的不確定度決定的，從而可以計算出不確定度。

（2）評定氣相色譜一質譜聯用儀信噪比的不確定度

臺式GC-MS校準，在考察的各項指標中，主要對信噪比進行不確定度評價，不確定度主要來自：n次測量相對標準偏差、所采用標準物質的不確定度。N次測量相對標準偏差至少連續測量6次實驗，通過6次相對標準偏差計算得到不確定度。標準物質應采用有不確定度的有證標準物質。通過以上不確定度因素分析，得到了信噪比的測量結果不確定度報告。

（3）評定離子色譜儀最小檢測濃度的不確定度

參照規程要求，設定色譜條件，開機預熱等待儀器平衡，記錄基線30min，得到基線噪聲峰高值H_N。注入相應離子標準溶液得到色譜圖，根據色譜峰峰高和基線噪聲按公式計算得到最小檢測濃度C_min，分析這一測量過程，影響最小檢測濃度的不確定度因素包括基線噪聲、標準物質、進樣體積。通過分析標準物質的不確定度，確定標準物質的不確定度由標準物質的不確定度和稀釋標準物質過程中使用的移液器和容量瓶帶來的不確定度組成。通過上述分析得到不確定度的各項分量，根據各項分量計算得到最小檢測濃度的最終不確定度。

（4）評定氣相色譜儀的檢測限的不確定度

依據規程要求選用標準物質在規定條件下連續測量7次，得到峰面積的平均值，與相應進樣量及氣相色譜儀基線噪聲，得到氣相色譜儀的檢測限。分析不確定度的影響因素，包括標準物質、色譜峰面積、噪聲，要特別注意，氣相ECD需要考慮載氣流速帶來的不確定度，載氣流速測定使用皂膜流量計標準器，所以載氣流速帶來的的不確定度，可以根據皂膜流量計的不確定度計算。根據上述各分量，計算檢測限的最終不確定度。

最后，進行測量不確定度評定，為實驗室出具的檢測結果的可靠性提供了重要保障，是實際工作的科學公平公正性和各種數據的準確性的一種體現，表征了一個實驗室專業的程度以及水平的高低。通過分析不確定度評定在化學計量中的應用，明確進行不確定度評定的可靠性、準確性、和其他影響化學計量的因素，更加清晰的了解了在實際工作中如何更好的應用不確定度，如何幫助化學計量解決一些問題。通過了解化學計量的發展，進行延伸，促進不確定度在其他行業的應用，為社會帶來更好的經濟效益，服務人類。