生铁中硫测量不确定度的评定

杨博 刘李欢 张强 许艳妮

摘 要：按国家标准用高频红外吸收法测定了生铁中硫含量，对造成影响硫分析结果影响的不确定度分量进行了分析，确定了引起硫分析结果的不确定度分量有：测量重复性、用标准样品检定测量重复性、碳硫仪误差、标准样品等，依据不确定度分析步骤，计算出各不确定度分量并合成，得出拓展不确定度，为硫分析的准确性提供了理论基础。

关键词：不确定度 不确定度分量 高频红外吸收法

1 试验部分

1.1 仪器。HCS-140型红外碳硫仪。

1.2 仪器基本原理介绍。分析试样在高频燃烧炉的作用下，被加热熔融燃烧释放出CO2及SO2分析气体，经除尘干燥后送往红外检测。CO2、SO2进入红外检测池，分别在4.26?m、7.4?m特征波长处对入射光线产生较强吸收。被吸收后的红外光线经测量装置测得光强并放大，通过A/D转换成计算机数据信号。在计算机处理系统下，给出C、S的百分含量。

1.3 分析环境条件（见表一）

1.4 被测对象。以含硫量0.035%为例评定测量结果的不确定度。HCS-140型红外碳硫分析仪。示值误差符合表二。

1.5 测量基准：采用标准样品：BGW（E） 010087a

1.6 测量过程：以标样作为试样进行试验，得一个10个数据的测量列。

1.7 评定结果的使用：在室温条件下测量结果，一般可直接使用本不确定度的评定结果。

1.8 不确定度来源识别

式中： - 测量重复性引起的不确定度； -用标准样品检定测量重复性引起的不确定度； -碳硫仪误差引起的不确定度； -标准样品引起的不确定度。

2标准不确定度评定

2.1 测量重复性引起的不确定度 的评定。采用A类方法进行评定。以单次测定结果为一个数据，用标准样品进行10次测量，得到测量列（见表三）。其示值算数平均值和单次实验标准差按下式计算（见表四）：

2.2 用标准样品检定重复性引起的不确定度 的评定

采用A类方法進行评定。其过程和结果与3.1完全相同，结果列于表五。

表五 用标准样品检定重复性引起的不确定度 的计算结果

含硫量平均值 0.03513

实验标准差si % 0.0013

% 0.012

2.3 输入量 B类不确定度的评定

输入量B类不确定度来源主要有以下两部分构成：

a）标准样品引起的不确定度分项 ；

b）碳硫仪测量误差引起的不确定度分项

2.3.1标准样品引起的不确定度分项 的评定

标准样品引起的不确定度分项 采用B类方法进行评定。已知标准样品的不确定度见表六。

表六 标准样品的标准不确定度

标准样品编号 元素 标准值（%） 标准样品的标准不确定度（%）

BGW（E） 010087a S 0.035 0.001

2.3.2碳硫仪测量误差引起的不确定度分项 的评定

可以通过示值误差得到。我们采用均匀分布来计算。 含硫量： 0.035%时

2.3.3仪器分辨率引起的不确定度分项

仪器分辨率0.000001， 引起的不确定度分项可忽略不计。

3合成标准不确定度的评定

3.1灵敏系数

灵敏系数均为1。标准不确定度汇总见表七。

表七 测量硫输入量的标准不确定度汇总表

标准不确定度分量 不确定度来源 标准不确定度（%）

测量重复性 0.00043

检定重复性 0.00043

标准样品 0.001

碳硫仪误差 0.00173

3.2合成标准不确定度的计算

各不确定度分量不相关，以各分量的相对不确定度的方和根计算合成相对不确定度：

由 可得：

含硫量：0.035%时 （ws）=0.035×0.017=0.0006

4 扩展不确定度的评定

取置信概率 p = 95%，扩展不确定度 为

5 结果表示

通过高频红外碳硫仪测定生铁中硫的分析结果为 =（0.035±0.0012）%，k=2。

7讨论

由以上分析评定可看出，测量重复性和检定重复性对不确定度评定的贡献最大，其次其他各分量对不确定度也能造成一定的影响，在日常测量过程中，控制对不确定度影响最大的因素，可以减少测定结果的不确定度，提高分析的准确性。

参考文献

[1]JJF 1059-1999 《测量不确定度评定与表示》

[2]魏昊，乔东，江丽媛等 化学分析中不确定度的评估指南[M].北京：中国计量出版社，2002

[3]GB/20123-2006钢铁 总碳硫含量的测定 高频感应炉燃烧后红外吸收法