金属材料化学定量分析中不确定度评定研究

谭丽君

(中国航发南方科技工程部，湖南 株洲 412002)

受到第三次科技革命和互联网时代的冲击，世界的经济正逐渐的朝着全球化，多元化的方向发展。而在竞争激烈的国际贸易中，存在着严重的技术壁垒，使得我们只能靠不断的科研创新来发展自己的相关产业，从而适应这个经济全球化的大背景下的竞争环境。

以我国的机车生产为例，制约我国机车发展的最大问题就在于产品的质量和标准体系。面对国际贸易中技术壁垒的障碍，通过我国企业不断的自主创新，科研创新，为我国机车行业在我国工业创新中留下了浓墨重彩的一笔。现如今，我国生产的机车产品已经逐渐将业务发展到全世界，让我国的机车产品成为中国制造的一张名片。

1 金属材料化学定量分析中不确定度评定技术的不足与改进概述

我国金属材料化学定量分析中不确定度评定所面临的问题是如何根据相关的国际标准，简化通过现代化分析仪器评定和应用金属材料的定量分析检测不确定度，通过对监测项目元素含量的各种特点进行更加综合，更加系统的研究，以此制定出完善的金属材料化学定量分析不确定评估的常规流程和主要的检测方式，然后对其可行性，实用性进行一定的研究和探讨，整理出理化检验中金属材料化学定量分析中不确定度评定的常规过程，并为一些重要的不确定度分量评估建立通用模型，使得相关的监测人员能够充分的掌握金属材料化学定量分析中不确定度评定的评估方式，保证研究成果具有一定的先进性，从根本上解决实际问题，并达到了指导的作用，充分的发挥了实际的应用价值。

通过对实验结果进行金属材料化学定量分析中的不确定度评定，找出影响不确定度的各个分量的数值，并对检测结果影响较大的因素进所产生的原因进行有效的分析，从而改进检验过程，进而增加检验结果的准确性，然后将其运用到实际的监测分析工作，对相关的行业进行金属材料化学定量分析中的不确定度评定起到积极的作用，对金属材料化学定量分析中的不确定度评定进行了有效的实践。合理的赋予测量值的分散性，和测量结果相联系的参数是测量不确定性的基本定义，它对金属材料化学定量分析中不确定度评定结果正确性和不肯定程度进行了描述，通过评定结果的不确定度来评价测量水平和测量结果的质量。不确定结果的数值与测量结果的准确度呈反比，即不确定数值越小，评定结果越精确。反之数值越大，评定结果精确度越低，越没有利用价值。

2 金属材料化学定量分析中不确定度的概念

2.1 不确定度的概念及意义

测量不确定度，是指合理的赋予测量值的分散性，与测量结果相关联的参数，完整的，有意义的测量结果应存在有不确定度的说明，而不确定的结果越小，也就说名金属材料化学定量分析中不确定度的评定结果越有参考价值和实用价值，反之不确定值大会让评定结果的失去使用价值。

测量不确定度意义在于评定原材料是否符合设备的使用标准，以此来确保产品的质量。企业在生产产品的时候为了符合产品相关的质量标准，就必须对金属材料化学定量分析中不确定度进行有效的评测，若不确定数值高，会造成企业在进行材料评测的时候造成大量的浪费，从而给生产企业造成巨额的经济损失，导致高成本低收益的状况出现，而相反，对金属材料化学定量分析中不确定度评测据结果越小，则评定的结果就越精确，使得企业在选择原材料的时候，节约了大量的材料成本，增强了相关行业企业的效益[1]。更重要的通过金属材料化学定量分析中不确定度的评测可以有效的为企业预估收益，更加精准的判断生产成本，为企业在报价时提供更好的优势。而在经济全球化的背景下，还可以有效的减少化学分析结果的重复劳动。

2.2 不确定度的应用

金属材料化学定量分析中不确定度评定广泛服务于需要准确定量分析的各个领域，是对分析结果准确程度进行评价，经常应用于校准设备的标准和对质量的控制与保证。定期的通过进行实验室仪器设备的校准，从而得出不确定的数据，用以满足实验室仪器设备溯源性要求，从而达到校准设备与标准的应用。此外，通过对实验过程的不确定度进行评定，根据不确定度评估的结果的可靠程度，从而对产品的质量有一个准确的评价，用以达到保证产品质量，控制产品质量的目的。此外金属材料化学定量分析中不确定度评定技术还可以应用于认证与研发测量，测量限制性指标，测量公认方法[2]。它为实验室提供了一个不确定度分量和标准物质的溯源性，从而提高新产品，新方法的关键性指标进行分析结果可信度评测，为研究和开发成果提供了更加客观公正的评价，进而达到对认证与研发测量的应用。在环境保护的检测项目中，对危害人类健康，对环境造成不良影响的某些检测项目的检测结果都有严格的限定值。通过对不确定度评估，可以给出某些限定性指标检测结果的范围更加准确，更能反应实际情况[3]。为评价某种实验方法的实用性，在多个实验室用同一种方法，同一种样品同时测量，每个实验室得到的实验结果会有一定的差异，此差异即为方法的不确定度。

2.3 不确定度的来源

在实际工作中，测量结果的不确定度存在着很多的分量，它们可能有不同的来源，例如定义不完整，取样，基体效应和干扰，环境条件，内容和质量一起的不确定度，参考值监测方法程序中估值和假定以及随机变化等[4]。自重的部分分量是经过多次实验，借以得到更多的数据。根据情况的不同，对数据进行分类，应用数理统计的计算方式得出的表示标准的偏差：还有一些分量是用过经验或者去查阅公认的信息，通过计算概率分布，用标准偏差进行表示。不确定度来源主要有以下特性：测量不确定度一般出现于事物的模糊性和随机性，随机性产生的原因是因为条件的不充分，模糊性产生的原因是事物本身的概念具有不明确性。

不确定度在一般情况下是由许多的分量组成的，其具有一部分的统计性，可以使用统计的方法进行评价。而具有非统计性的分量则需要用其它的方法进行评价，这些分量为测量的分散性做出了一定的贡献。这些不同种类的分量分别为A类评定和B类评定。A类评定对观测列进行统计分析的方法来评定标准不确定度，B类评定用不同与观测列进行统计分析的方法来评定标准不确定度。在某种测量条件下，某些因素的影响包括在A类不确定度中，而一些因素则需要用B类不确定度来统计。随着测量条件的变化，主要因素和次要因素，A类不确定度统计和B类不确定度可以相互转化[5]。在分析的过程中可能还有一些尚未认知到的系统效应，虽然不可能在不确定度平评定中予以考量，但它存在着造成测量结果出现误差的因素。通过对材料分析测试产生不确定因素，进而导致了许多可能产生不确定因素的原因。由于测量定义，概念，条件的不完整，进而在气体体积的测量应注明测量的温度和压力分析项目内涵应界定明确，溶解酸及浓度，溶解温度，冒烟与否等条件等均会对测量结果产生影响。样品在制备，存放时容易产生受到污染，氧化，吸水，或吸收二氧化碳等一些常见的化学反应，从而导致样品的引入均有不确定性。在分析的过程中使用天平，砝码容量器皿，千分尺，游标卡尺等计量器具本身存在的误差会也会引由校准引发的不确定度，而标准物质，工作曲线基本与样品组成不匹配，因为温度的变化，容量器具及所盛溶液引起提及的变化等使得测量条件变化引入的不确定程度。基准试剂的纯度以及标准物质的标准值也是产生不确定度的诱因。基体不一致，引起的空白以及背景或干扰影响，测量环境条件的变化导致沉淀，萃取回收率，滴定终点的变动，样品分解的不完全，实验设备的污染，工作曲线的线性波动，测量结果的修约，分光光度计，移液管，滴定管刻度重复读数的不一致，数字仪表分辨度指示的偏差，都在左右着不确定度的产生，这些诱因就是形成不确定度的原因，也是不确定度的来源。

3 不确定度的评测过程

在化学分析领域中由于化学反应的多样性，反应机理的复杂性，影响化学定量分析实验结果的各种因素存在差异，因此世纪一个化学定量不确定度评估方案是一项充满了复杂性和困难性的研究工作。具体的评测方式是先对要进行测评的不确定度评估的概述，简要的叙述通过进行的实验要达到的目的。然后确定被测量y与输入量x1x2-xn的关系建立数学模型，这一步骤被称为建模。通过建模来进行最佳值的测算由x1的最佳值x求得y的最佳值，再对其进行有效的不确定度来源分析，根基标准不确定度分量平定对其分析的结果分别进行A类评定和B类评定，将其评的的结果进行列表整理，并审核其是否完成了标准不确定性的测评，若结所得到的数值不够标准则要重新的标准不确定度的分量测评，直到测评的结果符合测评的标准。完成了标准不确定度的测评之后进行计算合成标准的不确定度扩展评定的不确定度，形成不确定度报告。通过这一流程可以有效的对不确定度进行评测[6]。

4 结 论

在经济全球化，国际贸易竞争日趋激烈的市场背景下及严重贸易技术壁垒的世界经济环境中，相关的专业人员应该以创新务实，实事求是，严谨客观的态度，自主创新开发金属材料化学定量分析中不确定度评定技术，使其达到国际化先进水平，为我国企业在激烈的国际贸易竞争中，提供强有力的技术保障。

[1] 中华人民共和国国家计量技术规范.测量不确定度评定与表示[S].JJF1059-1999.北京：中国计量出版社，1999.

[2] 中华人民共和国国家标准汇编.检测和校准实验室能力的通用要求[S].GBT27025-2008.北京：中国标准出版社，2008.

[3] 中华人民共和国国家标准汇编.低合金钢多元素含量的测定电感耦合等离子体发射光谱法[S].GB/T20125-2006.北京：中国标准出版社，2006.

[4] 中华人民共和国国家标准汇编.碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光谱分析方法(常规方法)[S].GB/T4336-2002.北京：中国标准出版社，2002.

[5] 中华人民共和国国家标准汇编.钢和铁化学成分测定用试样的取样和制样方法[S].GB/T20066-2006.北京：中国标准出版社，2002.

[6] 中国实验室国家认可委员会会编.化学成分中不确定度的评估指南[M].北京：中国计量出版社，1999.