摘要:不确定度作为表征测量结果的重要参数指标,越来越受到社会各个领域的重视。随着时代的不断进步、科技的高速发展以及人们对产品质量的高度重视,现代不确定度评定方法和理论应运而生。研究现代不确定度评定方法,对完善现代不确定度理论,促进现代不确定度的广泛应用具有重要意义。
关键词:测量不确定度评定;合成标准不确定度;扩展不确定度
(一)透射比示值误差测量结果的不确定度评定
1.概述
1.1测量依据:JJG178-2007《紫外、可见、近红外分光光度计检定规程》。
1.2环境条件:温度(10～35)℃,相对湿度≤85%。
1.3测量标准:可见光区透射比滤光片10%,20%,30%,U=0.16%,k=2。
1.4被测对象:紫外-可见分光光计。
1.5测量过程:用透射比标称值分别为10%,20%,30%左右的标准滤光片,分别在规定波长处,以空气为参比,分别测量各滤光片透射比(示值),连续测量三次,得到三次示值的算术平均值,与相应波长下的透射比的标准值之差,即为透射比的示值误差。
1.6评定结果的使用:在符合上述条件下的测量结果,一般可直接使用本不确定度的评定结果。
2.数学模型
式中:△τ ─ 分光光度计透射比示值误差;
─ 分光光度计透射比示值的算术平均值;
τs ─ 透射比标准滤光片的实际值。
3 输入量的标准不确定度评定
3.1输入量 τ 的标准不确定度μ(τ)的平定
输入量 τ 的不确定度来源主要是可见分光光度计的测量不重复性,可以通过连续测量得到测量列,采用A 类方法进行评定。
对一台紫外可见分光光度计,在波长546nm处若选择透射比标称值为21.60%的透射比标准滤光片连续测量10次,得到测量列21.4,21.4,21.3,21.4,21.4,21.4,21.4,21.4,21.4,21.4(%)
单次实验标准差 s＝0.032 %
Ѕ=
在重复性条件下连续测量3次,则可得到 = 0.018%
3.2 输入量 τs 的标准不确定度 u(τs)的评定
输入量 τs 的不确定度主要来源于透射比标准滤光片的不确定度,可根据上级检定证书给出的不确定度来评定,因此应采取B类方法进行评定。
透射比标准滤光片的检定证书给出,透射比的扩展不确定度:U=0.16%,令k=2
则标准不确定度u(τs)为u(τs)= U/k＝ 0.08%
4.合成标准不确定度的评定
4.1数学模型
△τ =τ - τs
灵敏度系数
C1= ＝ 1,C2 = = -1
4.2 合成标准不确定度的计算
输入量 与 彼此独立不相关,所以合成标准不确定可按下式得到。
u ( )=[c1u(τs)]2+[c2u( )]2
u ( )= = 0.08%
5.扩展不确定度的评定
扩展不确定度为U= k•uc(△τ)=2×0.08% = 0.16%
6.测量不确定度的报告与表示
该分光光度计的透射比值误差测量结果的扩展不确定度为
U=0.16%,k=2
(二)波长示值误差测量结果的不确定度评定
1.概述
1.1 测量依据:JJG178-2007《紫外、可见、近红外分光光度计检定规程》。
1.2 环境条件:温度(10~35)℃,相对湿度≤85%。
1.3 测量标准:氧化钬滤光片,波长不确定度U=0.3nm,k=2;
1.4 被测对象:紫外可见分光光度计,波长示值误差:±1.0nm;
1.5 测量过程:在规定的条件下,用被测紫外可见分光光度计直接测氧化钬滤光片,测得的吸收峰波长,重复测量3次,3次的算术平均值与标准波长之差值,即为波长示值误差。
1.6 评定结果的使用:在符合上述条件下的测量结果,对紫外可见分光光度计一般可直接使用文本中氧化钬滤光片测量标准所得不确定度的评定结果。
2.数学模型
△λ＝ －
式中:△λ—紫外可见分光光度计波长示值误差;
—紫外可见分光光度计波长示值算术平均值;
—氧化钬滤光片标准波长实际值。
3.输入量的标准不确定度评定
3.1 输入量 的标准不确定度u( )的评定
输入量 的标准不确定度来源主要是紫外可见分光光度计的测量不重复性,可以通过连续测量得到测量列,采用A类方法评定。
当使用氧化钬滤光片时,对一台紫外可见分光光度计,连续测量10次,得到3组不同测量列,其中一组测量列为536.5,536.6,536.5,536.4,536.4,536.5,536.7,536.5,536.5,536.4(nm)
＝536.5nm
单次实验标准差
s＝ ＝0.094nm
在重复条件下连续测量3次,以该3次测量算术平均值为测量结果,则可得到u( )＝s / ＝0.054nm
3.2 输入量 的标准不确定度u( )的 评定
输入量 的标准不确定度主要来源于氧化钬滤光片波长不确定度,可根据上级检定证书给出的不确定度来评定。因次,应采用B类方法进行评定。
氧化钬滤光片波长的检定证书给出波长的不扩展度为0.3nm,包含因子k=2,则标准不确定度为
u(λ)=a/k=0.3/2=0.15nm
4.合成标准不确定度的评定
4.1数学模型 △λ =λ - λs
灵敏度系数 c1= / =1 c2= / = -1
4.2 合成不确定度的计算
输入量 与 彼此独立不相关,所以合成标准不确定可按下式得到
u (Δλ)= [c1u( )]2+[c2u(λS)]2
u(Δλ)= nm = 0.16nm
5.扩展不确定度的评定
扩展不确定度为
扩展不确定度为U= k•uc(△τ)=2×0.16% = 0.32 nm
6.测量不确定度的报告与表示
紫外可见分光光度计的波长示值误差测量结果的扩展不确定度为
U=0.32 nm,k=2
结语
实践表明,对于校准工作,检定或校准结果测量不确定度评定结果的合理性优先采用送校法和传递比较法;而检测结果测量不确定度评定结果的合理性优先采用比对法,其中两台比对法比较简单可行;在进行实验室间比对或能力验证活动室就可以采用多台比对法进行测量不确定度评定合理性的验证,所以验证工作的开展应该视具体情况而定。