生鐵中硫測量不確定度的評(píng)定

楊博 劉李歡 張強(qiáng) 許艷妮

摘 要：按國家標(biāo)準(zhǔn)用高頻紅外吸收法測定了生鐵中硫含量，對(duì)造成影響硫分析結(jié)果影響的不確定度分量進(jìn)行了分析，確定了引起硫分析結(jié)果的不確定度分量有：測量重復(fù)性、用標(biāo)準(zhǔn)樣品檢定測量重復(fù)性、碳硫儀誤差、標(biāo)準(zhǔn)樣品等，依據(jù)不確定度分析步驟，計(jì)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(zhǔn)確性提供了理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：不確定度 不確定度分量 高頻紅外吸收法

1 試驗(yàn)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(jīng)除塵干燥后送往紅外檢測。CO2、SO2進(jìn)入紅外檢測池，分別在4.26?m、7.4?m特征波長處對(duì)入射光線產(chǎn)生較強(qiáng)吸收。被吸收后的紅外光線經(jīng)測量裝置測得光強(qiáng)并放大，通過A/D轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)。在計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)下，給出C、S的百分含量。

1.3 分析環(huán)境條件（見表一）

1.4 被測對(duì)象。以含硫量0.035%為例評(píng)定測量結(jié)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(zhǔn)：采用標(biāo)準(zhǔn)樣品：BGW（E） 010087a

1.6 測量過程：以標(biāo)樣作為試樣進(jìn)行試驗(yàn)，得一個(gè)10個(gè)數(shù)據(jù)的測量列。

1.7 評(píng)定結(jié)果的使用：在室溫條件下測量結(jié)果，一般可直接使用本不確定度的評(píng)定結(jié)果。

1.8 不確定度來源識(shí)別

式中： - 測量重復(fù)性引起的不確定度； -用標(biāo)準(zhǔn)樣品檢定測量重復(fù)性引起的不確定度； -碳硫儀誤差引起的不確定度； -標(biāo)準(zhǔn)樣品引起的不確定度。

2標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

2.1 測量重復(fù)性引起的不確定度 的評(píng)定。采用A類方法進(jìn)行評(píng)定。以單次測定結(jié)果為一個(gè)數(shù)據(jù)，用標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行10次測量，得到測量列（見表三）。其示值算數(shù)平均值和單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差按下式計(jì)算（見表四）：

2.2 用標(biāo)準(zhǔn)樣品檢定重復(fù)性引起的不確定度 的評(píng)定

采用A類方法進(jìn)行評(píng)定。其過程和結(jié)果與3.1完全相同，結(jié)果列于表五。

表五 用標(biāo)準(zhǔn)樣品檢定重復(fù)性引起的不確定度 的計(jì)算結(jié)果

含硫量平均值 0.03513

實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差si % 0.0013

% 0.012

2.3 輸入量 B類不確定度的評(píng)定

輸入量B類不確定度來源主要有以下兩部分構(gòu)成：

a）標(biāo)準(zhǔn)樣品引起的不確定度分項(xiàng) ；

b）碳硫儀測量誤差引起的不確定度分項(xiàng)

2.3.1標(biāo)準(zhǔn)樣品引起的不確定度分項(xiàng) 的評(píng)定

標(biāo)準(zhǔn)樣品引起的不確定度分項(xiàng) 采用B類方法進(jìn)行評(píng)定。已知標(biāo)準(zhǔn)樣品的不確定度見表六。

表六 標(biāo)準(zhǔn)樣品的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

標(biāo)準(zhǔn)樣品編號(hào) 元素 標(biāo)準(zhǔn)值（%） 標(biāo)準(zhǔn)樣品的標(biāo)準(zhǔn)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(xiàng) 的評(píng)定

可以通過示值誤差得到。我們采用均勻分布來計(jì)算。 含硫量： 0.035%時(shí)

2.3.3儀器分辨率引起的不確定度分項(xiàng)

儀器分辨率0.000001， 引起的不確定度分項(xiàng)可忽略不計(jì)。

3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

3.1靈敏系數(shù)

靈敏系數(shù)均為1。標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總見表七。

表七 測量硫輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 不確定度來源 標(biāo)準(zhǔn)不確定度（%）

測量重復(fù)性 0.00043

檢定重復(fù)性 0.00043

標(biāo)準(zhǔn)樣品 0.001

碳硫儀誤差 0.00173

3.2合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

各不確定度分量不相關(guān)，以各分量的相對(duì)不確定度的方和根計(jì)算合成相對(duì)不確定度：

由 可得：

含硫量：0.035%時(shí) （ws）=0.035×0.017=0.0006

4 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

取置信概率 p = 95%，擴(kuò)展不確定度 為

5 結(jié)果表示

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

7討論

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

參考文獻(xiàn)

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