室内环境氨检测的不确定度分析

【摘要】 本文通过对室内环境氨检测的不确定度分析，阐明不确定度评定的一般流程。

【关键词】 不确定度

中图分类号： B845.61文献标识码：A 文章编号：

1．前言

随着社会的进步、科技的发展，人们对产品质量的要求和重视程度越来越高，检测范围正不断扩大，深入到国民经济的各个领域。检测结果反映了产品质量，其真实性和检测水平直接相关。那么如何判断检测水平的高低呢？作为经典的误差理论发展和完善的产物——测量不确定度，因其更为科学实用，已被世界各国广泛使用。中国实验室国家认可委员会充分考虑目前国际上与合格评定相关的各方对测量不确定度的关注，以及测量不确定度对检测结果的可信性、可比性和可接受性的影响，在认可体系的运行中给予测量不确定度以足够的重视，要求检测试验室必须制定与检测工作特点相适应的测量不确定度评定程序，并将其用于不同类型的检测工作。不同类型的检测工作，测量不确定度评定的复杂程度变化很大，但其总体流程基本不变。现就室内环境氨检测的不确定度分析为例，阐明不确定度评定的一般流程。

2．评定流程

本次不确定度评定仅分析室内检测部分，不包含现场采样过程。本实验室用上海分析仪器厂生产的723型分光光度仪进行空气中含氨量的测定。某次实验的5次测定结果分别是（单位：μg）：2.445,2.462,2.433,2.445,2.417。现分析测量结果的不确定度。

2.1 建立数学模型

根据用723型分光光度仪测定空气中氨含量的原理以及考虑到以下测量不确定度的来源：1、通过反复测量所得到的数据按统计方法计算出的不确定度(不确定度的A类评定)；2、用化学方法配制标准氨样产生的不确定度；3、用标准氨样拟合校正曲线时产生的不确定度；4、仪器测定结果漂移引起的不确定度,得出以下数学模型：

y = x +δ1+δ2+δ3+δ4

式中：y =表示空气中氨含量;

x =测量值;

δ1=不确定度的A类评定;

δ2=表示标准氨样的配制对测量结果的影响；

δ3=表示拟合曲线对测量结果的影响；

δ4=表示仪器测定结果漂移对测量结果的影响。

2.2 逐项评定各测量不确定度分量

2.2.1 测量不确定度的A类评定

5次测量结果分别为（单位：μg）：2.445,2.462,2.433,2.445,2.417。

由以上数据计算得出：

= =2.44(n=5)

S (x) = =0.0167

平均值的不确定度u1= =0.00747

2.2.2 由化学分析法配制标准氨样产生的不确定度

国标规定精确称量NH4Cl 0.3142g ,配制标准溶液100ml。

C=(mg/ml)

式中：C——校准标准溶液的浓度，mg/ml

1000——从g到mg的换算系数

m——NH3 的质量，g

P——以质量分数给出的标物纯度，定为1

V——校准标准溶液的溶液体积，ml

计算得：

C（NH3）== =1.0mg/ml

各不确定度分量的量化：

(1)质量 m

由AB204-N型通用分析天平不确定度三个来源:重复性,可读性(数字分辨率)以及由于天平校准产生的不确定度分量,

确定u(m)=0.0005g

u(m)/m==0.0016

(2)体积V

体积有三个主要的影响因素：校准,重复性和温度影响。

a校准

容量瓶在20℃的体积为（100±0.1）ml。在此假设标准不确定度为三角形分布，则u(V1)=0.1/ =0.04ml

b重复性

对典型的100ml容量瓶充满10次并称量的实验，得出标准偏差为u(V2)=0.02ml,可直接用于标准不确定度。

c 温度

容量瓶在20℃校准，实验室温度在±3℃之间变动。

水的体积膨胀系数为2.1×10-4 ℃-1。

产生的体积变化为±(100×3×2.1×10-4)=±0.063ml。

这里假设温度变化为矩形分布,则

u(V3)=0.063/ =0.04ml

三种分量合成得到体积的标准不确定度

u(V)==0.06ml

u(V)/V=0.0006

与每个分量有关的不确定度合成

＝0.002

u(C)=C×0.002=1.0×0.002=0.002（mg/ml）＝2（μg/ml）

试验中稀释一千倍后,取1ml检测：

u2＝0.002

2.2.3 由4个浓度区域的氨含量和标准氨含量进行曲线拟合时产生的不确定度

实验数据见下表：

4个浓度区域的含氨量和标准含氨量的实验数据

由表中数据进行拟合得直线方程

y=0.9994x + 0.000

其中：x——表示标准含氨量

y——表示区域含氨量

令B1=0.9994；B0=0.000

氨的标准不确定度为u3=

式中: p=5(试验时,对氨进行了5次重复测定)

n=12(标定时,对氨进行了12个测定)

SR= =0.0799

==2.375

=38.18

x0=2.44

将各值代入公式得：

u3=0.0426

2.2.4 仪器测定结果漂移引起的不确定度

在本次试验条件下，测量值漂移为0.0122，按均匀分布转化为标准偏差为

u4=0.0122/=0.00704

2.3 合成标准不确定度的评定

在不考虑各输入量之间的相关性的情况下，合成标准不确定度uc为

uc===0.044

2.4 扩展不确定度的评定

将合成标准不确定度uc乘以包含因子k，得到扩展不确定度。

在置信概率取95%的情况下，k=2：

则U= k×uc =2×0.044 =0.09

2.5 测量结果以及不确定度报告

氨的检测结果及不确定度可表示为：（2.44±0.09）μg（k＝2）。

3．结束语

测量不确定度的评定对检测试验室是一项新的课题，希望通过本例的分析，能给大家在实际应用中一点启发，共同做好这项工作。