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第13卷第1期漳州职业技术学院学报Vol.13No.12011年3月JournalofZhangzhouInstituteofTechnologyMar.2011直读光谱仪测量不锈钢中镍含量的不确定度评定曾勤（漳州职业技术学院食品与生物工程系，福建漳州363000）摘要：通过对直读谱仪测量不锈钢中镍含量不确定度的评定，分析了不确定度分量的主要来源，对各不确定度分量进行了评定。关键词：直读光谱仪；镍含量；不确定度中图分类号：O433.1文献标识码：A文章编号：1673-1417（2011）01-0033-04国际上许多的计量学者认识到使用“不确定度”代替“误差”更为科学。长期以来这种不确定性都用误差来描述的，其被定义为测量值与被测量值的真值之差，然而真值是无法知晓的。应用中往往是用近似真值，而近似真值本身就具有不确定度[1]。测量不确定度仅与测量方法有关,与具体测定数值大小无关。本文通过对直读光谱仪测量不锈钢中镍含量不确定度的来源进行分析，对测定结果的不确定度进行评估。1实验部分1.1仪器：美国热电集团瑞士ARL公司生产的ARL3460直读光谱仪。1.2标准物质和试样：不锈钢类型标样为北京钢铁研究院研制的，编号为YSBS22371a-2003的光谱标准物质。试样是牌号为OCr18Ni9的不锈钢。1.3检测方法：GB/T11170-2008《不锈钢多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法（常规法）》，检测条件：温度20~23℃，相对湿度：≤70%。氩气纯度大于99.995%，流量控制在2L/min，输出压强0.2Mpa，类型标样与试样采用相同的加工方法。2标准不确定度的评定2.1不确定度来源的分析可从人、机、料、法、环等方面考虑，特别应考虑对结果影响大的不确定度来源，直读光谱仪测量不锈钢中的镍含量的不确定度来源主要包括:测试人员对试样的操作不同引起测试结果偏差引入的不确定度、由仪器的稳定性引入的不确定度、由被测样品的均匀性、代表性、试样的不同处理方法等引入的不确定度、分析方法本身引入的不确定度、环境的温度、湿度的变化引入的不确定度、由类型标样（类型标样的均匀性、成分含量标准值的可靠性及组织结构与被测试样组织的同一性）引入的不确定度[2]。2.2A类不确定度分量的评定-由仪器的稳定性引入的不确定度在相同条件下，以YSBS22371a-2003不锈钢光谱标样为类别标样，取一被测不锈钢样品，连续测量十次，其数据结果见表一，重复性引起的不确定以重复性的标准差（标准差是一组数值自平均值分散开来的程度的一种测量观念）表示，可以用A类不确定度进行评定。收稿日期：2011－01－10作者简介：曾勤（1964－），女，福建厦门人，高级工程师，学士，研究方向：分析化学。DOI:10.13908/j.cnki.issn1673-1417.2011.01.00334漳州职业技术学院学报2011年表1不锈钢中镍含量重复测量结果测量序号12345678910平均值标准偏差测量值7.8957.8997.9007.8967.9007.9017.9047.8997.9017.9037.9002.80×10-3据[3]有：()∑=−−=nikikxxnxs1211)(（1）()431086.8101080.2)(−−×=×==nxsxukA（2）()441012.1900.71086.8−−×=×==xxuuArel（3）2.3B类不确定度分量的评定2.3.1被测样品的均匀性、代表性、试样的不同处理方法引入的标准不确定度)(gu[4]选取不锈钢样品，对样品磨、车、铣各三次，每次平行测量五次，并按公式（1）和（2）评定样品引入的不确定度)(giunugunigi∑==12)(（4）式中：)(gu-被测样品的均匀性、代表性、试样的不同处理方法引入的不确定度，)(giu-试样不同处理方法引入的不确定度。（5）2.3.2分析方法引入的标准不确定度)(wu镍元素不确定度与其元素含量范围有关，直读光谱仪镍元素不同质量分数的精密度见表2，从美国热电集团瑞士ARL公司给的资料可看出直读光谱仪镍元素的表观浓度为10%时，仪器的保证精度为0.05%。按均匀分布处理，3=k，进行B类评定，因此仪器的分析方法引入的标准不确定度)(wu为：表2直读光谱分析法的精密度测量元素质量分数保证精度测量元素质量分数保证精度0.050.002100.050.50.004200.0810.00641089.230005.0)(−×===kawu（6）（7）()31024.2−×=ggu541089.2101089.2)(−−×=×=wwu第1期曾勤：直读光谱仪测量不锈钢中镍含量的不确定度评定352.3.3类型标样引入的标准不确定度)(ru北京钢铁研究院生产编号为YSBS22371a-2003的类型标样的相对标准不确定从证书可看出类型标样的镍元素标准值为8.95%，标准偏差为0.06。按均匀分布处理，3=k，进行B类评定，因此类型标样引入的标准不确定度)(ru为：21047.3306.0)(−×===karu（8）321088.395.81047.3)(−−×=×=rru（9）2.3.4环境的影响引起的不确定度及测试人员的操作引起的不确定度[5]由于采用直读光谱仪进行测量，而直读光谱仪是较精密的自动化设备，测试人员对试样的操作引起测试结果偏差极小，而且试验环境条件严格控制，可以认为仪器标准化后的一定时间内环境条件稳定，这二项对测量不确定度基本没有影响，在此予以忽略。2.3.5不锈钢中镍的含量的B类相对合成标准不确定度[)(cucBrel]()[]()[]()[]()()()32325232221048.41088.31089.21024.2)(−−−−×=×+×+×=++=ruwugucurelrelrelcBrel（10）2.4不锈钢中镍含量的扩展不确定度[)(cU]的计算通常取95%的置信水平，取包含因子K=2，则不锈钢中镍的含量的相对扩展不确定度为()[]()[]()()32324221048.41048.41012.1)(−−−×=×+×=+=cucucurelCBrelAc（11）2310896.01048.42)()(−−×=××==ckucUcrel（12）扩展不确定度U=7.900%×0.896×10-2=0.071%（13）2.5直读光谱仪测量不锈钢中的镍含量为：C=（7.900±0.071）%；k=2。也就是镍含量有95%可能性分布为7.829%~7.971%。3结论总之，本次对不锈钢中镍元素含量的测量结果不确定度进行评定，测量不锈钢中的镍含量为：C=（7.900±0.071）%；k=2。其测量结果不确定度由多个分量组成，这些分量基本上考虑了测量过程中系统效应和随机效应所导致的测量结果不确定度，。直读光谱仪测量不锈钢中的镍含量，类型标样的影响昀大，再有就是被测样品的均匀性、代表性、试样的不同处理方法的影响。在分析过程中，应尽量选择与分析样品成份及含量相匹配、冶炼方法相同、加工工艺相同、金相组织相同的均匀的类型标样才会提高测量的准确度，分析样品应多激发几个点取平均值[2]。这种评定方法从各个分量计算到合成过程清楚，考虑因素较全面、明确。避免分析过程中存在的不利影响因素具有一定的借鉴意义。应针对所分析的影响因素，采取有效措施，减少上述因素的影响，以提高分析结果的准确性。参考文献：[1]赵强，郝陶雪.直读光谱仪测量轴承钢中碳含量不确定度评定[J].轴承，2010（4）：40-41.[2]郑振峰.直读光谱仪测量轴承钢中碳含量不确定度评定[J].化学工程与装备，2009（11）：154－156.36漳州职业技术学院学报2011年[3]刘长春.生物产品分析与检验技术[M].北京：科学出版社，2009.[4]张艳，关予.光电直读光谱仪测定Mn含量的不确定度评定[J].金属制品，2007（10）：53-54.[5]吴建华，吴伟.光电直读光谱测量低合金钢中碳含量不确定度的计算[J].机车车辆工艺,2010（4）:38-39.（责任编辑：季平）UncertaintyEvaluationofMeasuringnickelContentinstainlesssteelwithDirect—readingSpectrometerZENGqin(Departmentof&Bioengineering,ZhangzhouInstituteoftechnology,Zhangzhou363000，China)Abstract：Throughthedirectreadingspectrometermeasurementsofstainlesssteelandnickelcontentofuncertainty.Analysisofuncertaintycomponentsofthemainsources,theuncertaintycomponentsareassessed.Keywords：direct—readingspectrometer；nickelcontent；uncertainty