高頻紅外碳硫分析儀測定土壤中全碳含量測量不確定度的評定

劉真真

摘 要 建立了高頻紅外碳硫分析儀測定土壤中碳含量測量結果不確定度數學模型。對數學模型中各個參數進行不確定度來源分析，分別對各不確定度分量進行評定，求得了該檢測方法的合成標準不確定度和擴展不確定度。

關鍵詞 紅外碳硫分析儀 紅外吸收法 土壤 碳含量 不確定度

中圖分類號：O657.33 文獻標識碼：A

測量不確定度是測量結果質量的指標，不確定度越小，所述結果與被測量的真值愈接近，質量越高。本文以土壤標準物質，通過反復試驗和數據分析，綜合各種顯著影響因素進行不確定評定，探討了該方法測定過程的不確定度來源以及各標準不確定度分量，并給出了該檢測方法的測量不確定度。

1試驗部分

1.1儀器與試劑

（1）HCS-878A型高頻紅外碳硫分析儀。（2）梅特勒-托利多電子天平：ME104E型，精度0.0001g。（3）陶瓷坩堝：于1200℃灼燒4小時后取出置于干燥器內保存。（4）助熔劑： 金屬鎢粒，純鐵助熔劑。（5）土壤標準物質：GBW07457（GSS-28）。

1.2 試驗方法

從干燥器中取出處理過的陶瓷坩堝置于電子天平上，稱取0.35g純鐵助熔劑，再稱取0.035g左右的樣品，樣品均勻鋪在鐵屑上，再加一勺鎢粒（1.8g）均勻覆蓋在樣品上。將陶瓷坩堝置于碳硫儀進樣升降臺上，待儀器穩定后開始測定，結果在電腦上顯示。

2建立數學模型

Y=X€盪，式中：Y-試樣中被測元素的測定結果，%；X-試樣中被測元素測定結果平均值，%；U-不確定度。

3各分量的不確定度評定

3.1重復測量引入的標準不確定度u（A），采用A類評定

在重復性條件下，對GSS-28標準物質的全碳質量分數平行測定10次，結果分別為：1.20，1.21，1.19，1.19，1.21，1.20，1.22，1.20，1.23，1.21。

根據貝塞爾公式，即，計算得

S（x）=0.01265%

標準不確定度：=0.004003% ，urel（A）= u（A）/ x=0.33%

3.2標準不確定度的B類評定

3.2.1電子天平引入的標準不確定度

（1）天平分辨力引入的不確定度 u1 （m）所采用天平的分辨力 x為0.0001g，數字式測量儀器的分辨力導致的不確定度可近似估計為矩形分布k取，則u1（m）==0.000029g

（2）二次稱量引入的不確定度 u2（m）。稱樣需要兩次，一次空坩堝，一次樣品，萬分之一天平偏差一般為0.0001g，按均勻分布： u2（m）==0.000082g

標準不確定度：

u（m）=0.000082g=0.0087% ，

urel（m）= u（m）/0.035=0.25%

3.2.2標準物質引入的不確定度u（w）

所使用的GBW07457土壤標樣，標準物質證書上給出的標準值為1.21%，標準偏差為0.03%，測量組數為6，則u（w）=0.012%，urel（w） =0.99%。

3.2.3紅外碳硫分析儀示值引入的不確定度

（1）紅外碳硫分析儀示值分辨率為0.000001，標準不確定度為u1（s）=0.29 x=0.00000029。

（2）紅外碳硫分析儀示值誤差引入的不確定度，按矩形分布，標準不確定度u2（s）= =0.000000577，

= 0.000065%，

urel（s）= u（s）/x=0.0071%

3.2.4曲線擬合引入的不確定度

用1.2試驗方法對3種標準物質進行測定，每種含量測定3次，結果如下：GSS-17：0.28，0.29，0.29；GSS-6：0.83，0.82，0.83；GSS-28：1.21，1.21，1.22。

用最小二乘法對以上數據進行線性回歸，方程為：y=a+bx，式中：y-測定平均值，x-標準值

求得工作曲線：y=1.011x-0.012，相關系數r=0.9999

y、a、b 的靈敏系數分別為：

c（y）===0.9891，c（a）===-0.9891，c（b）===-0.7716

誤差方程： i=1，2，3. 殘差平方和：

（下轉第151頁）（上接第148頁）

標準偏差：u（y）=s（y）= =0.34%，urel（y）= c（y）u（y）=0.34%

u（a）=s（a）=s（y）=0.45%，urel（a）= c（a）u（a）=-0.44%

u（b） =s（b）=s（y）=0.52% ，urel（b）= c（b）u（b）=-0.40%

3.2.5空白試驗引入的不確定度

在坩堝中不加樣品，只加助熔劑，測試5次，所得結果為：0.0030%、0.0036%、0.0032%、0.0028%、0.0030%。則

S（k）=0.000037%，u（k） ==0.000016%，urel（k）

= u（k）/x=0.0017%

4合成標準不確定度

urel（c）=

urel（c）=1.27% ，u（c）= urel（c）€讀=0.015%

5 擴展不確定度的評定

置信概率95%，取包含因子 k=2，則擴展不確定度：

U = k·u（c） =0.031%

6不確定度的報告

對所測試樣的碳含量可表示為：

（C）= （1.206€？.031）%，k=2。

7結語

本文討論了紅外吸收法測定土壤中全碳含量的不確定度評定方法，得出測量結果的可信程度，從評定結果可看出：重復性測量，標準物質的定值和校準是影響測量結果的主要因素。

參考文獻

[1] 趙晶晶，何秀娟.高頻紅外碳硫分析儀測定硅錳合金中碳的不確定度的評定[J].廣東化工，2014，41（287）.