化学分析实验数据处理中的测量不确定度

秦艳 邸驿淇 牛晓蕊(北京中飞华正检测技术服务有限公司,北京 101300)

化学分析实验数据处理中的测量不确定度

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在化学分析中，实验数据处理是基础化学实验课程中不可回避的问题，数据处理能力被看作学生科学素养的重要组成部分。化学检测的时候，规定限制参数和检测结果往往存在一定差距，相关操作人员需要对结果符合性进行规范、系统的检查。因此，需要通过度量与结果的可信度来证明结果的适宜性。基于此，文章就化学分析实验数据处理中的测量不确定度进行简要的分析，希望可以提供一个有效的借鉴。

化学分析；实验数据处理；测量不确定度

1 测量不确定度的基本概念

在进行化学试验的过程中，大多数的决策，都是以对化学进行定量分析为基础来进行的。所以，由于化学分析所起到的作用是非非常大的，那么如果要保证决策的科学性，就需要对化学分析的结果准确性有一定的掌握。当前的化学分析方面，对于实验有着明确的规定，在试验的过程中，应当注重质量保证措施的运用，并且保证数据的准确性。当前，对于化学分析人员而言，压力越来越大，在每种试验当中，需要对其实验结果的质量进行证明，尤其是需要结果与度量的可行度来对结果的适应性进行证明。一般情况下主要包括所期望的结果与其他结果之间互相吻合的程度，一般和所使用的分析方法没有关系。要对该项目进行度量的话，一个主要的方法就是对不确定度进行测量。

在化学分析实验过程中，对不确定度进行测量，其主要的原因就是对相关的测量结果存在着一定的怀疑，通过定量的方式，对测量结果进行标示，就是所谓的不确定度。当前的测量不确定度，是通过对经典的误差理论进行完善与演化后所形成的。

在对不确定度进行评估时，需要相关的分析人员对产生不确定的所有来院密切的关注，通过初步的分析，就能够以最快的速度对测量不确定度的重要影响因素进行确定。在进行计算的过程之中，需要对每一个影响不确定度的影响因素的大小进行估算，然后再将这些不确定度进行有效的合成，从而就可以将总的不确定度计算出来。

2 测量结果与测量不确定度之间的关系

2.1 测量结果和测量不确定度不相关

在当前阶段中，测量结果与限定值参数的部分标准对测量结果与个性进行直接的判断，一般情况下，比限定值的参数高或者是相等的检测结果，就被认为是无效，而如果是低的情况，则就可以认为是有效。所以，可以在实际的化学检测过程中，对相关的辨别方式加以有效的应用，从而将决策的准确度提高。在化学检测的过程中，要对不确定度的测量结果进行研究的话，一般有三种结果，即就是合格、不合格或者是不确定是否合格。

对其他的情况进行分析发现，上限规定结果与延伸测量结果进行迭交，这就说明置信水平95%是与实际的声明需求与规定是不相符的，然而在将不确定度减少以及置信水平降低之后，可以在一定程度上与实际情况的声明相满足。因此发现，扩展测量不确定度与结果是判断测量结果与依据是否相符的重要依据。

2.2 测量结果和测量不确定度相关

要将测量结果不想关或者是测量不确定度进行化学符合性评定，就需要对二者之间的关系进行有效的分析，主要表现在两者之间相关性的分析。比如，在某项化学分析实验当中，对某种物质当中的抗坏血酸的含量测定作为主要对象，在对相关结果进行测定的过程中，需要将相关参数进行列出。在进行这一实验的过程中，如果发现存在高质量分数的话，那么就说明在测量结果和扩展不确定度之间是会存在着一定的相关性的。除过上述的测量之外，也会发现在质量分数比较低的范围之中，出现了具有稳定变化的不确定参数。在评定化学符合性的过程中，要按照一定的公式来对其计算。并且需要注意的是，不管人员是采用的是哪一种方式所得出的不确定度测量标准，在扩展不确定度的计算过程中都应当对被测量分布范围进行合理的分析。

3 基础化学实验数据处理方法

3.1 在已知真值的情况下直接计算误差

在真值与测量值之间出现的差即就是误差，出现的误差有正也有负。不仅可以对单个的测量值误差进行有效的计算，而且还可以对多次测定的结果平均值出现的误差进行计算。真值指的是对参照值的接受。

相比于生产实际中的测试来说，在基础化学试验当中，其主要的目的就是为了提高操作的水平，并对已有的理论进行验证，在大多数情况下是能够得到真值的，比如离解常数、摩尔质量等某些常数的测定，用纯样品配制的供试样品测定或用已知样品对实验方法的验证等。

3.2 在未知真值的情况下计算不确定度

在此先引用几个计算不确定度的实例。由于篇幅限制，不列举详细计算过程。

例如，重量法测定石膏中三氧化硫。在重量法测定石膏中SO3的含量实验中，相对标准不确定度主要分量为试料的质量(0.20%)和燃烧后的质量(0.48%)，即误差来源主要是恒重过程，这符合绝大部分重量法分析的情况。实验中的不确定度分量只有1～2个是主要分量，其他均可忽略。

在实际情况中，只要可以将不确定度分量和主要的不确定度分量之间的比值控制在0.3以下，在总合成不确定度的计算分析时忽略其他不确定度分量所产生的相对误差即可控制在5%以内。估算如下:若以主要不确定度分量为1计，次要不确定度分量为0.3计，合成不确定度为1.04，单纯的对不确定度分量考虑的话，所产生的相对误差一般情况下在4%左右。所以，单单的考虑主要不确定度分量是可行的。可以通过估算1～2个最大的不确定度分量合成总不确定度。

4 测量不确定度的报告与表示

(1)一般而言，在结果报告中依据的是GUM的原则，即就是测量结果±扩展不确定度。

(2)在有些检测中，其测量结果与该质量特性的自然限量比较接近或者是与检出限相接近的话，就会使得情况变得更加复杂。原因是在包含区间当中很有可能会超过合理的范围，例如在浓度的试验中也可能有负值情况出现。

总之，不确定度评估已在校准和实验室认可中执行，在各行业中的推广应用也日益广泛，不确定度的概念及其基本计算方法应成为许多专业大学生必需掌握的内容。因此，在以后的工作中，还应当对测量不确定度进一步的研究，从而对化学测量的标准与质量加以有效的保证。

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