光谱不确定度

1、报告编号：NSLY-QD-2012-08光电直读光谱仪测量不确定度评定山东南山铝业股份有限公司技术中心中心实验室2012年11月26日光电直读光谱仪测量不确定度评定方法名称：铝及铝合金光电直读发射光谱分析方法标 准 号：GB/T7999-20071. 不确定度来源分析不确定度来源过程中，从设备、人员、环境、方法及被测对象几个方面考虑，应做到不遗漏，不重复。遗漏会使不确定度过小，重复会使不确定度过大。基于分析方法、光谱仪工作原理和以往大量分析工作中积累的经验，认为铝及铝合金化学成份的光谱分析结果不确定度的来源包括以下几方面：a) 分析方法：来自测试方法本身的不确定度；b) 光谱仪：光谱仪计量性能

2、的局限性，如稳定性等；c) 样品：试样的内在成份不足够均匀，或样品表面车削质量不同；d) 人员：检测人员某些操作不足够规范；e) 环境：温、湿度等环境因素的变化带来仪器稳定性和标准曲线轻微漂移的变化；f) 标准样品：标样定值的不确定度会传播到对试样分析的结果中去；分析方法光谱仪样品人员环境标准样品不确定度来源2. 标准不确定度评定在对每一个不确定度来源进行评定前，要估计每一个分量对合成不确定度的奉献，排除不重要的分量。可用以下几种方法进行量化：I. 通过实验进行定量；II. 使用标准物质进行定量；III. 基于以前的结果或数据的估计进行定量；IV. 基于判断进行定量。21 分析方法的不确定度根

3、据GB/79992007铝及铝合金光电直读发射光谱分析方法中的相关内容可知，铝及铝合金中合金元素及杂质元素，光电直读发射光谱分析的精密度为：测定元素含量波动系数0.00115>0.0010.0110>0.010. 105>0. 101.02>1.08.01>8.01.5以含量>0.0010.01为例，依据上表可知波动系数为10，可理解为是在分析结果的基础上±10%,由于分析结果落在最佳估计值±5%的范围内的概率一样服从矩形分布U1rel10%/31/25.8%经评定，分析方法的相对标准不确定度为：测定元素含量波动系数相对标准不确定度0.0

4、0115U1rel15%/31/28.7%>0.0010.0110U1rel10%/31/25.8%>0.010. 105U1rel5%/31/22.9%>0. 101.02U1rel2%/31/21.2%>1.08.01U1rel1%/31/20.6%>8.01.5U1rel1.5%/31/20.9%22光谱仪的不确定度 光谱仪的不确定度已由山东省计量科学研究院依据JJG7681994发射光谱仪检定规程，在对光谱仪进行检定/校准证书中给出扩展不确定度和饱含因子：U23 k2则：不确定度U2 rel=3/2=1.5%23样品的不确定度以两个样品为例进行评定：试样号

5、元 素（%）2-997-1SiFeMnZnCr第一次车制0.43480.13160.00280.00710.00050.45110.13670.00280.00730.00050.44370.13460.00280.00730.00050.45150.13760.00280.00750.00050.43010.12880.00280.00720.00050.42480.12720.00280.00730.00050.44690.13510.00280.00710.00050.43460.13000.00280.00710.0005第二次车制0.44730.13620.00270.00710.0

6、0050.44260.13430.00280.00710.00060.43070.12900.00280.00710.00050.44990.13640.00280.00730.00050.45460.13960.00270.00720.00050.43360.13170.00280.00710.00060.44910.13580.00280.00720.00050.44100.13320.00280.00730.0006S0.00910.003600.00010由于测定时一般取了2次测试的平均值报出，所以U=S/21/2U0.00640.002500.00010U3rel1.45%1.87%

7、01.39%0试样号元 素（%）400-1SiFeMgZn第一次车制6.880.0840.3130.0146.950.0850.3150.0146.940.0860.3200.0147.010.0870.3220.0157.090.0860.3210.0156.980.0850.3160.0147.000.0850.3170.0146.970.0860.3190.014第二次车制6.890.0800.3070.0147.000.0800.3060.0146.980.0820.3130.0146.990.0810.3130.0146.990.0810.3100.0147.010.0820.314

8、0.0147.000.0800.3090.0147.070.0820.3120.014S0.05400.00250.00480.0003由于测定时一般取了2次测试的平均值报出，所以U=S/21/2U0.03820.00180.00340.0002U3rel0.55%2.17%1.08%1.42%试样号元 素（%）6-804-1-3SiZn第一次车制7.300.00277.300.00187.290.00187.320.00187.360.00187.320.0018第二次车制7.180.00137.160.00147.310.00177.270.00177.360.00187.280.0016

9、S0.05890.0002由于测定时一般取了2次测试的平均值报出，所以U=S/21/2U0.04170.0001U3rel0.57%5.95%从上述内容可以看出，在不同含量范围内试样对于不确定度的贡献是不同的，并且已知与元素种类基本无关。故按各分段浓度范围内的典型值对不确定度进行估算，整理如下：含量<0.001%范围内以2-997-1中Cr元素为例U3rel=0%（该项可以忽略）含量>0.00100.01%范围内以6-804-1-3中Zn元素为例，U3rel=5.95%含量>0.010.1%范围内以400-1中Fe元素为例， U3rel=2.17%含量>0. 11.0%

10、范围内以2-997-1中Fe元素为例，U3rel=1.87%含量>1.08.0%范围内以6-804-1-3中Si元素为例， U3rel=0.57%即：测试结果含量范围（%）标准不确定度<0.001%忽略>0.00100.01%U3rel=5.95%>0.010.1%U3rel =2.17%>0. 11.0%U3rel =1.87%>1.08.0%U3rel =0.57%24人员对测量不确定度的影响 方法统一，人员重复分析样品，人员对测量不确定度的系统误差忽略。25环境对测量不确定度的影响 本光谱检验室环境稳定，能够满足GB/T 79992000铝及铝合金光电

11、（测光法）发射光谱分析方法的环境要求。故本实验室环境对测量不确定度的影响予以忽略。26标准样品的不确定度分别以以下三块样品为例：标样号元素标样定值%偏差数据组数U6U6relE412eCu0.00620.000260.0002/61/2=0.000080.00008/0.0062=1.3%Si0.0560.00160.001/61/2=0.000410.00041/0.056=0.7%E428Si0.4700.00360.003/61/2=0.001220.00122/0.470=0.3%E512aSi5.930.0660.06/61/2=0.024490.02449/5.93=0.4%本实验

12、室没有待测元素>8.0%的含量，在此不对其进行评定。3. 合成标准不确定度综上所述，对本光谱分析实验室分析的测量相对标准不确定度评估如下：测试结果含量范围（%）合成相对标准不确定度>0.00100.01%Urel=（U1rel2 +U2rel2+U3rel2 +U6rel2）1/2 =（5.8%2+1.5%2+5.95%2+1.3%2）1/2=8.54%>0.010.1%Urel =（U1rel2 +U2rel2+U3rel2 +U6rel2）1/2 =（2.9%2+1.5%2+2.17%2+0.7%2）1/2=3.98%>0. 11.0%Urel =（U1rel2 +

13、U2rel2+U3rel2 +U6rel2）1/2 =（1.2%2+1.5%2+1.87%2+0.3%2）1/2=2.70%>1.08.0%Urel =（U1rel2 +U2rel2+U3rel2 +U6rel2）1/2 =（0.6%2+1.5%2+0.57%2+0.4%2）1/2=1.76% 因本光谱工作室工作的含量范围是0.00108.0%间，故对于含量<0.0010%和含量>8.0%的测量不确定度没有进行评定。4. 扩展不确定度的评定光谱分析铝及铝合金中各元素的含量，其测量不确定度为正态分布，包含因子K=2，在工业技术领域，通常取95%的置信水准，因此本实验室的相对扩展不确定度按不同的含量区间分为：1) 含量在0.00100.01%之间 U95=2×8.54%=17.08%18%2) 含量在0.01