旋光儀旋光度示值誤差的測量不確定度評定

徐凱欣

（山東省冶金科學研究院有限公司，山東 濟南250014）

1 前言

旋光儀是測定物質旋光度的儀器，通過對樣品旋光度的測定，可以實現對樣品的濃度、含量及純度等分析，具有光電檢測、分度盤自動示數、操作簡單等優點，廣泛應用于制藥、藥檢、制糖、食品、香料、味精以及化工、石油等工業生產、科研、教學部門，用于化驗分析或過程質量控制。合理正確地評定旋光儀旋光度示值誤差的不確定度，能夠提高實驗室出具校準結果可靠性，是實驗室工作的科學性、準確性和專業技術水平高低的體現。

2 測量方法

選擇一臺0.02級自動旋光儀，用6支標準管分別在6個點進行校準。儀器預熱后，先測出空測試筒關閉時的儀器零點值，然后將標準旋光管放入測試筒，將數字溫度計探頭緊貼在標準旋光管的管體上（靠近石英片一端），蓋好樣品室蓋，靜止10 min左右，記錄旋光度值和溫度值。重復測量6次。換其余5支標準管進行相同步驟。旋光儀的測量值是該旋光度值與儀器零點值之差，根據當時溫度值對標準旋光管的旋光度加以修正，6次儀器測量值的算術平均值與修正后的標準旋光管旋光度之差即為儀器的示值誤差。

3 數學模型

被測量儀器旋光度示值誤差：

式中：Δα為被測量儀器旋光度示值誤差；αx為被測儀器的旋光度測量值；α0為20℃時標準旋光管的旋光度；K為標準旋光管的溫度系數，0.000144℃-1；t為測量時標準旋光管的溫度，25℃。

由公式（1）得方差：

靈敏系數：

4 旋光儀旋光度示值誤差的不確定度分析

4.1 旋光儀旋光度示值誤差不確定度分量評定

旋光儀旋光度示值誤差的不確定度主要是由測量重復性引入的A類不確定度uA、標準旋光管定值引入的B類不確定度uB1、儀器分辨力引入的B類不確定度uB2和數字溫度計引入的B類不確定度uB3構成［1］。

4.1.1 測量重復性引入的標準不確定度

校準該0.02級自動旋光儀，儀器零點為0.000°，用標準旋光管在重復性條件下連續測量10次，得到顯示值即測量值測量列為：34.685°、34.680°、34.675°、34.675°、34.690°、34.685°、34.685°、34.690°、34.675°、34.675°。測量結果平均值=34.682°，溫度修正后的測量結果為：34.690°。

則單次實驗標準偏差：

實際測量以6測量值得平均值為測量結果，所以：

4.1.2 標準旋光管定值引入的不確定度

由標準旋光管檢定證書可得1122號標準旋光管在20℃、589.4400 nm波長下，旋光度為34.665°，U=0.003°，包含因子k=3，故：

4.1.3 儀器分辨力引入的不確定度

儀器以分辨率作為整個區間寬度d，以分辨率的一半d/2作為半寬區間，可以看作是均勻分布，被測儀器的分辨力為0.005°，則：

4.1.4 數字溫度計準確度引入的不確定度

數字溫度計的校準證書中給出，其最大允許誤差為±0.1℃，即半寬度α=0.1℃，在區間范圍內可認為其服從均勻分布，則：

4.2 合成標準不確定度評定

以上不確定度分量各自獨立，互不相關，可得合成不確定度：

4.3 擴展不確定度的評定

取包含因子k=2，則0.02級自動旋光儀旋光度示值誤差的擴展不確定度：

4.4 不同準確度旋光儀的不確定度

對于0.01級、0.05級自動旋光儀和0.02級、0.05級目視旋光儀的不確定度評定方法與0.02級自動旋光儀相同，過程不再贅述，僅給出評定結果如表1所示。

表1 不同準確度等級旋光儀旋光度示值誤差不確定度°

4.5 測量不確定度報告與表示

旋光儀旋光度示值誤差的擴展不確定度如表2所示。

表2 旋光儀旋光度示值誤差的擴展不確定度°

5 結 語

通過對各不確定度分量的分析，給出了一種旋光儀旋光度示值誤差不確定度的評定方法。通過不確定度的評定，一方面有助于實驗室人員熟悉標準、方法，了解實驗過程中各影響因素，盡量減少實驗誤差，另一方面便于實驗室人員評定數據可靠性，同時也增強了測量結果之間的可比性，為實驗的科學性和準確度提供了有力保證。