测量不确定度在化学计量中的应用

卢静

【摘要】通过研究测量不确定度评定，了解了测量不确定度在化学计量中的应用，明确进行不确定度评定的可靠性，准确性和其他因素会影响化学计量的优缺点。强调了解其在化学计量方面的发展，使其更广泛的应用在其他行业，为社会带来更大的效益，服务于社会大众。

【关键词】测量不确定度 测量误差 化学计量

1、测量不确定度

测量不确定度是“表征合理地赋予被测量值的分散性，与测量结果相关联的非负参数。它的含义是指由于误差的存在，对被测量值的不能肯定的程度。也就是表明该结果的可信赖程度，是测量结果质量的指标。不确定度越小，结果与被测量的真值就越接近，不确定度越大，结果的质量就越低，使用价值就越低。测量结果按情况解释为平均示值，未修正的结果或已修正的结果，测量结果不仅是被测量的估计值，还包含了不确定度。

对不确定度的来源进行分析，需要测量人员对测量方法、测量设备、测量条件及对被测量的详细了解和认识，根据实际测量情况分析对测量结果有明显影响的不确定度来源。在实际工作中，通常多次测量可以得到一系列不完全相同的数据，测得值具有一定的分散性，这是由很多随机因素的影响造成的，这种随机变化用测量重复性表示。测量不确定度有很多种表达方式，用标准偏差表示的不确定度称为标准不确定度，用标准偏差的特定倍数或给定概率下分散区间的半宽时，称为扩展不确定度，他们都是非负参数，单独表示时不加正负号，测量不确定度没有系统和随机的性质。

2、测量不确定度和测量误差

真值就是真实值，通常是一個未知量，测量的目的是想要得到待测量的真值。测得的结果和真值总会存在一定的偏差，这个偏差就称为误差。误差由于各种原因可大可小，由于分析不足，无法准确得到。误差分为三类，系统误差、随机误差、粗大误差。系统误差由于仪器本身的缺陷或没有按规定条件使用造成，系统误差不能消除。随机误差是在测量过程中由不稳定随机因素如室温、相对湿度和气压等环境条件的不稳定，分析人员操作的微小差异以及仪器的不稳定性等。粗大误差是由于实验人员疏忽失误，造成测量时读数、错记或错算。不确定度评定分为A类不确定度评定和B类不确定度评定。可以看出测量误差和不确定度是不同的，但是又是相关联的。

3、化学计量

计量定义为实现单位统一和量值准确可靠的活动。通过对计量的定义看出，计量源于测量，属于测量，却又严于一般意义上的测量。通过比较计量和测量，不难发现计量和其它的测量是一样，是人类理论联系实际，认识社会、改造社会的方式和手段。是社会农业、工业发展中不可缺少的一种重要技术基础。它的最终目的就是为国民经济和科学技术的发展服务。化学计量是使用相关化学设备进行计量的一门科学，广泛应用在生活和生产中。

4、化学计量中测量不确定度的实际应用

（1）评定液相色谱仪的最小检测浓度的不确定度

使用C18色谱柱，流动相选用100%甲醇，流速设定1.0mL/min，紫外一可见光检测器波长设定254nm，检测灵敏度调到最低档。打开液相色谱仪预热至少半小时，泵入流动相，平衡仪器，待仪器稳定记录30min基线，选取基线中噪声最大峰一峰高对应的信号值按公式Nd=KB计算。通过进样系统注入20uL的1.00×10^-7g/mL萘一甲醇溶液，记录色谱图，根据色谱的峰高和基线噪声的峰高计算得到最小检测浓度CL，通过这一测量过程，进行不确定度分析，影响最小检测浓度的不确定度因素包括基线噪声、标准物质、进样体积、峰高，从而得知整体的不确定度很大程度上是由输入量的不确定度决定的，从而可以计算出不确定度。

（2）评定气相色谱一质谱联用仪信噪比的不确定度

台式GC-MS校准，在考察的各项指标中，主要对信噪比进行不确定度评价，不确定度主要来自：n次测量相对标准偏差、所采用标准物质的不确定度。N次测量相对标准偏差至少连续测量6次实验，通过6次相对标准偏差计算得到不确定度。标准物质应采用有不确定度的有证标准物质。通过以上不确定度因素分析，得到了信噪比的测量结果不确定度报告。

（3）评定离子色谱仪最小检测浓度的不确定度

参照规程要求，设定色谱条件，开机预热等待仪器平衡，记录基线30min，得到基线噪声峰高值H_N。注入相应离子标准溶液得到色谱图，根据色谱峰峰高和基线噪声按公式计算得到最小检测浓度C_min，分析这一测量过程，影响最小检测浓度的不确定度因素包括基线噪声、标准物质、进样体积。通过分析标准物质的不确定度，确定标准物质的不确定度由标准物质的不确定度和稀释标准物质过程中使用的移液器和容量瓶带来的不确定度组成。通过上述分析得到不确定度的各项分量，根据各项分量计算得到最小检测浓度的最终不确定度。

（4）评定气相色谱仪的检测限的不确定度

依据规程要求选用标准物质在规定条件下连续测量7次，得到峰面积的平均值，与相应进样量及气相色谱仪基线噪声，得到气相色谱仪的检测限。分析不确定度的影响因素，包括标准物质、色谱峰面积、噪声，要特别注意，气相ECD需要考虑载气流速带来的不确定度，载气流速测定使用皂膜流量计标准器，所以载气流速带来的的不确定度，可以根据皂膜流量计的不确定度计算。根据上述各分量，计算检测限的最终不确定度。

最后，进行测量不确定度评定，为实验室出具的检测结果的可靠性提供了重要保障，是实际工作的科学公平公正性和各种数据的准确性的一种体现，表征了一个实验室专业的程度以及水平的高低。通过分析不确定度评定在化学计量中的应用，明确进行不确定度评定的可靠性、准确性、和其他影响化学计量的因素，更加清晰的了解了在实际工作中如何更好的应用不确定度，如何帮助化学计量解决一些问题。通过了解化学计量的发展，进行延伸，促进不确定度在其他行业的应用，为社会带来更好的经济效益，服务人类。