譚麗君

(中國(guó)航發(fā)南方科技工程部，湖南 株洲 412002)

受到第三次科技革命和互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的沖擊，世界的經(jīng)濟(jì)正逐漸的朝著全球化，多元化的方向發(fā)展。而在競(jìng)爭(zhēng)激烈的國(guó)際貿(mào)易中，存在著嚴(yán)重的技術(shù)壁壘，使得我們只能靠不斷的科研創(chuàng)新來(lái)發(fā)展自己的相關(guān)產(chǎn)業(yè)，從而適應(yīng)這個(gè)經(jīng)濟(jì)全球化的大背景下的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境。

以我國(guó)的機(jī)車生產(chǎn)為例，制約我國(guó)機(jī)車發(fā)展的最大問(wèn)題就在于產(chǎn)品的質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)體系。面對(duì)國(guó)際貿(mào)易中技術(shù)壁壘的障礙，通過(guò)我國(guó)企業(yè)不斷的自主創(chuàng)新，科研創(chuàng)新，為我國(guó)機(jī)車行業(yè)在我國(guó)工業(yè)創(chuàng)新中留下了濃墨重彩的一筆。現(xiàn)如今，我國(guó)生產(chǎn)的機(jī)車產(chǎn)品已經(jīng)逐漸將業(yè)務(wù)發(fā)展到全世界，讓我國(guó)的機(jī)車產(chǎn)品成為中國(guó)制造的一張名片。

1 金屬材料化學(xué)定量分析中不確定度評(píng)定技術(shù)的不足與改進(jìn)概述

我國(guó)金屬材料化學(xué)定量分析中不確定度評(píng)定所面臨的問(wèn)題是如何根據(jù)相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)化通過(guò)現(xiàn)代化分析儀器評(píng)定和應(yīng)用金屬材料的定量分析檢測(cè)不確定度，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目元素含量的各種特點(diǎn)進(jìn)行更加綜合，更加系統(tǒng)的研究，以此制定出完善的金屬材料化學(xué)定量分析不確定評(píng)估的常規(guī)流程和主要的檢測(cè)方式，然后對(duì)其可行性，實(shí)用性進(jìn)行一定的研究和探討，整理出理化檢驗(yàn)中金屬材料化學(xué)定量分析中不確定度評(píng)定的常規(guī)過(guò)程，并為一些重要的不確定度分量評(píng)估建立通用模型，使得相關(guān)的監(jiān)測(cè)人員能夠充分的掌握金屬材料化學(xué)定量分析中不確定度評(píng)定的評(píng)估方式，保證研究成果具有一定的先進(jìn)性，從根本上解決實(shí)際問(wèn)題，并達(dá)到了指導(dǎo)的作用，充分的發(fā)揮了實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行金屬材料化學(xué)定量分析中的不確定度評(píng)定，找出影響不確定度的各個(gè)分量的數(shù)值，并對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響較大的因素進(jìn)所產(chǎn)生的原因進(jìn)行有效的分析，從而改進(jìn)檢驗(yàn)過(guò)程，進(jìn)而增加檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，然后將其運(yùn)用到實(shí)際的監(jiān)測(cè)分析工作，對(duì)相關(guān)的行業(yè)進(jìn)行金屬材料化學(xué)定量分析中的不確定度評(píng)定起到積極的作用，對(duì)金屬材料化學(xué)定量分析中的不確定度評(píng)定進(jìn)行了有效的實(shí)踐。合理的賦予測(cè)量值的分散性，和測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)是測(cè)量不確定性的基本定義，它對(duì)金屬材料化學(xué)定量分析中不確定度評(píng)定結(jié)果正確性和不肯定程度進(jìn)行了描述，通過(guò)評(píng)定結(jié)果的不確定度來(lái)評(píng)價(jià)測(cè)量水平和測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量。不確定結(jié)果的數(shù)值與測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度呈反比，即不確定數(shù)值越小，評(píng)定結(jié)果越精確。反之?dāng)?shù)值越大，評(píng)定結(jié)果精確度越低，越?jīng)]有利用價(jià)值。

2 金屬材料化學(xué)定量分析中不確定度的概念

2.1 不確定度的概念及意義

測(cè)量不確定度，是指合理的賦予測(cè)量值的分散性，與測(cè)量結(jié)果相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，完整的，有意義的測(cè)量結(jié)果應(yīng)存在有不確定度的說(shuō)明，而不確定的結(jié)果越小，也就說(shuō)名金屬材料化學(xué)定量分析中不確定度的評(píng)定結(jié)果越有參考價(jià)值和實(shí)用價(jià)值，反之不確定值大會(huì)讓評(píng)定結(jié)果的失去使用價(jià)值。

測(cè)量不確定度意義在于評(píng)定原材料是否符合設(shè)備的使用標(biāo)準(zhǔn)，以此來(lái)確保產(chǎn)品的質(zhì)量。企業(yè)在生產(chǎn)產(chǎn)品的時(shí)候?yàn)榱朔袭a(chǎn)品相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，就必須對(duì)金屬材料化學(xué)定量分析中不確定度進(jìn)行有效的評(píng)測(cè)，若不確定數(shù)值高，會(huì)造成企業(yè)在進(jìn)行材料評(píng)測(cè)的時(shí)候造成大量的浪費(fèi)，從而給生產(chǎn)企業(yè)造成巨額的經(jīng)濟(jì)損失，導(dǎo)致高成本低收益的狀況出現(xiàn)，而相反，對(duì)金屬材料化學(xué)定量分析中不確定度評(píng)測(cè)據(jù)結(jié)果越小，則評(píng)定的結(jié)果就越精確，使得企業(yè)在選擇原材料的時(shí)候，節(jié)約了大量的材料成本，增強(qiáng)了相關(guān)行業(yè)企業(yè)的效益[1]。更重要的通過(guò)金屬材料化學(xué)定量分析中不確定度的評(píng)測(cè)可以有效的為企業(yè)預(yù)估收益，更加精準(zhǔn)的判斷生產(chǎn)成本，為企業(yè)在報(bào)價(jià)時(shí)提供更好的優(yōu)勢(shì)。而在經(jīng)濟(jì)全球化的背景下，還可以有效的減少化學(xué)分析結(jié)果的重復(fù)勞動(dòng)。

2.2 不確定度的應(yīng)用

金屬材料化學(xué)定量分析中不確定度評(píng)定廣泛服務(wù)于需要準(zhǔn)確定量分析的各個(gè)領(lǐng)域，是對(duì)分析結(jié)果準(zhǔn)確程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，經(jīng)常應(yīng)用于校準(zhǔn)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)質(zhì)量的控制與保證。定期的通過(guò)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的校準(zhǔn)，從而得出不確定的數(shù)據(jù)，用以滿足實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備溯源性要求，從而達(dá)到校準(zhǔn)設(shè)備與標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用。此外，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的不確定度進(jìn)行評(píng)定，根據(jù)不確定度評(píng)估的結(jié)果的可靠程度，從而對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有一個(gè)準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，用以達(dá)到保證產(chǎn)品質(zhì)量，控制產(chǎn)品質(zhì)量的目的。此外金屬材料化學(xué)定量分析中不確定度評(píng)定技術(shù)還可以應(yīng)用于認(rèn)證與研發(fā)測(cè)量，測(cè)量限制性指標(biāo)，測(cè)量公認(rèn)方法[2]。它為實(shí)驗(yàn)室提供了一個(gè)不確定度分量和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的溯源性，從而提高新產(chǎn)品，新方法的關(guān)鍵性指標(biāo)進(jìn)行分析結(jié)果可信度評(píng)測(cè)，為研究和開發(fā)成果提供了更加客觀公正的評(píng)價(jià)，進(jìn)而達(dá)到對(duì)認(rèn)證與研發(fā)測(cè)量的應(yīng)用。在環(huán)境保護(hù)的檢測(cè)項(xiàng)目中，對(duì)危害人類健康，對(duì)環(huán)境造成不良影響的某些檢測(cè)項(xiàng)目的檢測(cè)結(jié)果都有嚴(yán)格的限定值。通過(guò)對(duì)不確定度評(píng)估，可以給出某些限定性指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果的范圍更加準(zhǔn)確，更能反應(yīng)實(shí)際情況[3]。為評(píng)價(jià)某種實(shí)驗(yàn)方法的實(shí)用性，在多個(gè)實(shí)驗(yàn)室用同一種方法，同一種樣品同時(shí)測(cè)量，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)有一定的差異，此差異即為方法的不確定度。

2.3 不確定度的來(lái)源

在實(shí)際工作中，測(cè)量結(jié)果的不確定度存在著很多的分量，它們可能有不同的來(lái)源，例如定義不完整，取樣，基體效應(yīng)和干擾，環(huán)境條件，內(nèi)容和質(zhì)量一起的不確定度，參考值監(jiān)測(cè)方法程序中估值和假定以及隨機(jī)變化等[4]。自重的部分分量是經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，借以得到更多的數(shù)據(jù)。根據(jù)情況的不同，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的計(jì)算方式得出的表示標(biāo)準(zhǔn)的偏差：還有一些分量是用過(guò)經(jīng)驗(yàn)或者去查閱公認(rèn)的信息，通過(guò)計(jì)算概率分布，用標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)行表示。不確定度來(lái)源主要有以下特性：測(cè)量不確定度一般出現(xiàn)于事物的模糊性和隨機(jī)性，隨機(jī)性產(chǎn)生的原因是因?yàn)闂l件的不充分，模糊性產(chǎn)生的原因是事物本身的概念具有不明確性。

不確定度在一般情況下是由許多的分量組成的，其具有一部分的統(tǒng)計(jì)性，可以使用統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。而具有非統(tǒng)計(jì)性的分量則需要用其它的方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，這些分量為測(cè)量的分散性做出了一定的貢獻(xiàn)。這些不同種類的分量分別為A類評(píng)定和B類評(píng)定。A類評(píng)定對(duì)觀測(cè)列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的方法來(lái)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確定度，B類評(píng)定用不同與觀測(cè)列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的方法來(lái)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確定度。在某種測(cè)量條件下，某些因素的影響包括在A類不確定度中，而一些因素則需要用B類不確定度來(lái)統(tǒng)計(jì)。隨著測(cè)量條件的變化，主要因素和次要因素，A類不確定度統(tǒng)計(jì)和B類不確定度可以相互轉(zhuǎn)化[5]。在分析的過(guò)程中可能還有一些尚未認(rèn)知到的系統(tǒng)效應(yīng)，雖然不可能在不確定度平評(píng)定中予以考量，但它存在著造成測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)誤差的因素。通過(guò)對(duì)材料分析測(cè)試產(chǎn)生不確定因素，進(jìn)而導(dǎo)致了許多可能產(chǎn)生不確定因素的原因。由于測(cè)量定義，概念，條件的不完整，進(jìn)而在氣體體積的測(cè)量應(yīng)注明測(cè)量的溫度和壓力分析項(xiàng)目?jī)?nèi)涵應(yīng)界定明確，溶解酸及濃度，溶解溫度，冒煙與否等條件等均會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。樣品在制備，存放時(shí)容易產(chǎn)生受到污染，氧化，吸水，或吸收二氧化碳等一些常見的化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致樣品的引入均有不確定性。在分析的過(guò)程中使用天平，砝碼容量器皿，千分尺，游標(biāo)卡尺等計(jì)量器具本身存在的誤差會(huì)也會(huì)引由校準(zhǔn)引發(fā)的不確定度，而標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，工作曲線基本與樣品組成不匹配，因?yàn)闇囟鹊淖兓萘科骶呒八⑷芤阂鹛峒暗淖兓仁沟脺y(cè)量條件變化引入的不確定程度。基準(zhǔn)試劑的純度以及標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)值也是產(chǎn)生不確定度的誘因。基體不一致，引起的空白以及背景或干擾影響，測(cè)量環(huán)境條件的變化導(dǎo)致沉淀，萃取回收率，滴定終點(diǎn)的變動(dòng)，樣品分解的不完全，實(shí)驗(yàn)設(shè)備的污染，工作曲線的線性波動(dòng)，測(cè)量結(jié)果的修約，分光光度計(jì)，移液管，滴定管刻度重復(fù)讀數(shù)的不一致，數(shù)字儀表分辨度指示的偏差，都在左右著不確定度的產(chǎn)生，這些誘因就是形成不確定度的原因，也是不確定度的來(lái)源。

3 不確定度的評(píng)測(cè)過(guò)程

在化學(xué)分析領(lǐng)域中由于化學(xué)反應(yīng)的多樣性，反應(yīng)機(jī)理的復(fù)雜性，影響化學(xué)定量分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的各種因素存在差異，因此世紀(jì)一個(gè)化學(xué)定量不確定度評(píng)估方案是一項(xiàng)充滿了復(fù)雜性和困難性的研究工作。具體的評(píng)測(cè)方式是先對(duì)要進(jìn)行測(cè)評(píng)的不確定度評(píng)估的概述，簡(jiǎn)要的敘述通過(guò)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)要達(dá)到的目的。然后確定被測(cè)量y與輸入量x1x2-xn的關(guān)系建立數(shù)學(xué)模型，這一步驟被稱為建模。通過(guò)建模來(lái)進(jìn)行最佳值的測(cè)算由x1的最佳值x求得y的最佳值，再對(duì)其進(jìn)行有效的不確定度來(lái)源分析，根基標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量平定對(duì)其分析的結(jié)果分別進(jìn)行A類評(píng)定和B類評(píng)定，將其評(píng)的的結(jié)果進(jìn)行列表整理，并審核其是否完成了標(biāo)準(zhǔn)不確定性的測(cè)評(píng)，若結(jié)所得到的數(shù)值不夠標(biāo)準(zhǔn)則要重新的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的分量測(cè)評(píng)，直到測(cè)評(píng)的結(jié)果符合測(cè)評(píng)的標(biāo)準(zhǔn)。完成了標(biāo)準(zhǔn)不確定度的測(cè)評(píng)之后進(jìn)行計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)的不確定度擴(kuò)展評(píng)定的不確定度，形成不確定度報(bào)告。通過(guò)這一流程可以有效的對(duì)不確定度進(jìn)行評(píng)測(cè)[6]。

4 結(jié) 論

在經(jīng)濟(jì)全球化，國(guó)際貿(mào)易競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的市場(chǎng)背景下及嚴(yán)重貿(mào)易技術(shù)壁壘的世界經(jīng)濟(jì)環(huán)境中，相關(guān)的專業(yè)人員應(yīng)該以創(chuàng)新務(wù)實(shí)，實(shí)事求是，嚴(yán)謹(jǐn)客觀的態(tài)度，自主創(chuàng)新開發(fā)金屬材料化學(xué)定量分析中不確定度評(píng)定技術(shù)，使其達(dá)到國(guó)際化先進(jìn)水平，為我國(guó)企業(yè)在激烈的國(guó)際貿(mào)易競(jìng)爭(zhēng)中，提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

[1] 中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范.測(cè)量不確定度評(píng)定與表示[S].JJF1059-1999.北京：中國(guó)計(jì)量出版社，1999.

[2] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)匯編.檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力的通用要求[S].GBT27025-2008.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[3] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)匯編.低合金鋼多元素含量的測(cè)定電感耦合等離子體發(fā)射光譜法[S].GB/T20125-2006.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

[4] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)匯編.碳素鋼和中低合金鋼火花源原子發(fā)射光譜分析方法(常規(guī)方法)[S].GB/T4336-2002.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.

[5] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)匯編.鋼和鐵化學(xué)成分測(cè)定用試樣的取樣和制樣方法[S].GB/T20066-2006.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.

[6] 中國(guó)實(shí)驗(yàn)室國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)會(huì)編.化學(xué)成分中不確定度的評(píng)估指南[M].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，1999.