生鐵中硫測量不確定度的評定

楊博 劉李歡 張強 許艷妮

摘 要：按國家標準用高頻紅外吸收法測定了生鐵中硫含量，對造成影響硫分析結果影響的不確定度分量進行了分析，確定了引起硫分析結果的不確定度分量有：測量重復性、用標準樣品檢定測量重復性、碳硫儀誤差、標準樣品等，依據不確定度分析步驟，計算出各不確定度分量并合成，得出拓展不確定度，為硫分析的準確性提供了理論基礎。

關鍵詞：不確定度 不確定度分量 高頻紅外吸收法

1 試驗部分

1.1 儀器。HCS-140型紅外碳硫儀。

1.2 儀器基本原理介紹。分析試樣在高頻燃燒爐的作用下，被加熱熔融燃燒釋放出CO2及SO2分析氣體，經除塵干燥后送往紅外檢測。CO2、SO2進入紅外檢測池，分別在4.26?m、7.4?m特征波長處對入射光線產生較強吸收。被吸收后的紅外光線經測量裝置測得光強并放大，通過A/D轉換成計算機數據信號。在計算機處理系統下，給出C、S的百分含量。

1.3 分析環境條件（見表一）

1.4 被測對象。以含硫量0.035%為例評定測量結果的不確定度。HCS-140型紅外碳硫分析儀。示值誤差符合表二。

1.5 測量基準：采用標準樣品：BGW（E） 010087a

1.6 測量過程：以標樣作為試樣進行試驗，得一個10個數據的測量列。

1.7 評定結果的使用：在室溫條件下測量結果，一般可直接使用本不確定度的評定結果。

1.8 不確定度來源識別

式中： - 測量重復性引起的不確定度； -用標準樣品檢定測量重復性引起的不確定度； -碳硫儀誤差引起的不確定度； -標準樣品引起的不確定度。

2標準不確定度評定

2.1 測量重復性引起的不確定度 的評定。采用A類方法進行評定。以單次測定結果為一個數據，用標準樣品進行10次測量，得到測量列（見表三）。其示值算數平均值和單次實驗標準差按下式計算（見表四）：

2.2 用標準樣品檢定重復性引起的不確定度 的評定

采用A類方法進行評定。其過程和結果與3.1完全相同，結果列于表五。

表五 用標準樣品檢定重復性引起的不確定度 的計算結果

含硫量平均值 0.03513

實驗標準差si % 0.0013

% 0.012

2.3 輸入量 B類不確定度的評定

輸入量B類不確定度來源主要有以下兩部分構成：

a）標準樣品引起的不確定度分項 ；

b）碳硫儀測量誤差引起的不確定度分項

2.3.1標準樣品引起的不確定度分項 的評定

標準樣品引起的不確定度分項 采用B類方法進行評定。已知標準樣品的不確定度見表六。

表六 標準樣品的標準不確定度

標準樣品編號 元素 標準值（%） 標準樣品的標準不確定度（%）

BGW（E） 010087a S 0.035 0.001

2.3.2碳硫儀測量誤差引起的不確定度分項 的評定

可以通過示值誤差得到。我們采用均勻分布來計算。 含硫量： 0.035%時

2.3.3儀器分辨率引起的不確定度分項

儀器分辨率0.000001， 引起的不確定度分項可忽略不計。

3合成標準不確定度的評定

3.1靈敏系數

靈敏系數均為1。標準不確定度匯總見表七。

表七 測量硫輸入量的標準不確定度匯總表

標準不確定度分量 不確定度來源 標準不確定度（%）

測量重復性 0.00043

檢定重復性 0.00043

標準樣品 0.001

碳硫儀誤差 0.00173

3.2合成標準不確定度的計算

各不確定度分量不相關，以各分量的相對不確定度的方和根計算合成相對不確定度：

由 可得：

含硫量：0.035%時 （ws）=0.035×0.017=0.0006

4 擴展不確定度的評定

取置信概率 p = 95%，擴展不確定度 為

5 結果表示

通過高頻紅外碳硫儀測定生鐵中硫的分析結果為 =（0.035±0.0012）%，k=2。

7討論

由以上分析評定可看出，測量重復性和檢定重復性對不確定度評定的貢獻最大，其次其他各分量對不確定度也能造成一定的影響，在日常測量過程中，控制對不確定度影響最大的因素，可以減少測定結果的不確定度，提高分析的準確性。

參考文獻

[1]JJF 1059-1999 《測量不確定度評定與表示》

[2]魏昊，喬東，江麗媛等 化學分析中不確定度的評估指南[M].北京：中國計量出版社，2002

[3]GB/20123-2006鋼鐵 總碳硫含量的測定 高頻感應爐燃燒后紅外吸收法