高频红外碳硫分析仪测定土壤中全碳含量测量不确定度的评定

刘真真

摘 要 建立了高频红外碳硫分析仪测定土壤中碳含量测量结果不确定度数学模型。对数学模型中各个参数进行不确定度来源分析，分别对各不确定度分量进行评定，求得了该检测方法的合成标准不确定度和扩展不确定度。

关键词 红外碳硫分析仪 红外吸收法 土壤 碳含量 不确定度

中图分类号：O657.33 文献标识码：A

测量不确定度是测量结果质量的指标，不确定度越小，所述结果与被测量的真值愈接近，质量越高。本文以土壤标准物质，通过反复试验和数据分析，综合各种显著影响因素进行不确定评定，探讨了该方法测定过程的不确定度来源以及各标准不确定度分量，并给出了该检测方法的测量不确定度。

1试验部分

1.1仪器与试剂

（1）HCS-878A型高频红外碳硫分析仪。（2）梅特勒-托利多电子天平：ME104E型，精度0.0001g。（3）陶瓷坩埚：于1200℃灼烧4小时后取出置于干燥器内保存。（4）助熔剂： 金属钨粒，纯铁助熔剂。（5）土壤标准物质：GBW07457（GSS-28）。

1.2 试验方法

从干燥器中取出处理过的陶瓷坩埚置于电子天平上，称取0.35g纯铁助熔剂，再称取0.035g左右的样品，样品均匀铺在铁屑上，再加一勺钨粒（1.8g）均匀覆盖在样品上。将陶瓷坩埚置于碳硫仪进样升降台上，待仪器稳定后开始测定，结果在电脑上显示。

2建立数学模型

Y=X€盪，式中：Y-试样中被测元素的测定结果，%；X-试样中被测元素测定结果平均值，%；U-不确定度。

3各分量的不确定度评定

3.1重复测量引入的标准不确定度u（A），采用A类评定

在重复性条件下，对GSS-28标准物质的全碳质量分数平行测定10次，结果分别为：1.20，1.21，1.19，1.19，1.21，1.20，1.22，1.20，1.23，1.21。

根据贝塞尔公式，即，计算得

S（x）=0.01265%

标准不确定度：=0.004003% ，urel（A）= u（A）/ x=0.33%

3.2标准不确定度的B类评定

3.2.1电子天平引入的标准不确定度

（1）天平分辨力引入的不确定度 u1 （m）所采用天平的分辨力 x为0.0001g，数字式测量仪器的分辨力导致的不确定度可近似估计为矩形分布k取，则u1（m）==0.000029g

（2）二次称量引入的不确定度 u2（m）。称样需要两次，一次空坩埚，一次样品，万分之一天平偏差一般为0.0001g，按均匀分布： u2（m）==0.000082g

标准不确定度：

u（m）=0.000082g=0.0087% ，

urel（m）= u（m）/0.035=0.25%

3.2.2标准物质引入的不确定度u（w）

所使用的GBW07457土壤标样，标准物质证书上给出的标准值为1.21%，标准偏差为0.03%，测量组数为6，则u（w）=0.012%，urel（w） =0.99%。

3.2.3红外碳硫分析仪示值引入的不确定度

（1）红外碳硫分析仪示值分辨率为0.000001，标准不确定度为u1（s）=0.29 x=0.00000029。

（2）红外碳硫分析仪示值误差引入的不确定度，按矩形分布，标准不确定度u2（s）= =0.000000577，

= 0.000065%，

urel（s）= u（s）/x=0.0071%

3.2.4曲线拟合引入的不确定度

用1.2试验方法对3种标准物质进行测定，每种含量测定3次，结果如下：GSS-17：0.28，0.29，0.29；GSS-6：0.83，0.82，0.83；GSS-28：1.21，1.21，1.22。

用最小二乘法對以上数据进行线性回归，方程为：y=a+bx，式中：y-测定平均值，x-标准值

求得工作曲线：y=1.011x-0.012，相关系数r=0.9999

y、a、b 的灵敏系数分别为：

c（y）===0.9891，c（a）===-0.9891，c（b）===-0.7716

误差方程： i=1，2，3. 残差平方和：

（下转第151页）（上接第148页）

标准偏差：u（y）=s（y）= =0.34%，urel（y）= c（y）u（y）=0.34%

u（a）=s（a）=s（y）=0.45%，urel（a）= c（a）u（a）=-0.44%

u（b） =s（b）=s（y）=0.52% ，urel（b）= c（b）u（b）=-0.40%

3.2.5空白试验引入的不确定度

在坩埚中不加样品，只加助熔剂，测试5次，所得结果为：0.0030%、0.0036%、0.0032%、0.0028%、0.0030%。则

S（k）=0.000037%，u（k） ==0.000016%，urel（k）

= u（k）/x=0.0017%

4合成标准不确定度

urel（c）=

urel（c）=1.27% ，u（c）= urel（c）€讀=0.015%

5 扩展不确定度的评定

置信概率95%，取包含因子 k=2，则扩展不确定度：

U = k·u（c） =0.031%

6不确定度的报告

对所测试样的碳含量可表示为：

（C）= （1.206€？.031）%，k=2。

7结语

本文讨论了红外吸收法测定土壤中全碳含量的不确定度评定方法，得出测量结果的可信程度，从评定结果可看出：重复性测量，标准物质的定值和校准是影响测量结果的主要因素。

参考文献

[1] 赵晶晶，何秀娟.高频红外碳硫分析仪测定硅锰合金中碳的不确定度的评定[J].广东化工，2014，41（287）.