直讀光譜儀測量低合金鋼中各元素含量的不確定度評定

1、s=ns 二 uelualnseeeolueiussesse alusooun丄 9s ao=e mo- u 二ueeooe o1u9u8 £1ooe2oss 6u_pe£oalq直讀光譜儀測量低合金鋼中各元素含量的不確定度評定1概述(1) 測量方法：gb/t4336-2016碳素鋼和中低合金鋼多元素含量的測定火花放電原子發(fā)射光譜法(常規(guī)法)。(2) 環(huán)境條件：通常在溫度1030°c,濕度小于80%的條件下進行，本試驗在22°c、56%rh條件下進行。(3) 測量儀器：直讀光譜儀maxx ( spectr o斯派克公司)。(4 )被測對象：在m24的螺栓

2、上截取一段，磨制成端部光滑的樣品。2不確定度來源分析本次試驗,因設(shè)備的原因，無需用標準樣品進行標準工作曲線繪制，而是直接采用標準化樣品進行工作曲線標準化校正， 因此無需考慮工作曲線擬合引入的不確定度。那么，從整個操作過程分析,直讀光譜儀測量各元素含量的不確定度主要來源 于以下幾個方面：(1) 標準化曲線引入的不確定度；(2) 控制樣品引入的不確定度；(3) 樣品的重復(fù)測量引入的不確定度；(4) 類型標準化修正引入的相對標準不確定度；(5) 儀器示值引入的不確定度；(6 )其他因素引入的不確定度。3建立數(shù)學(xué)模型直讀光譜儀測量結(jié)果的數(shù)學(xué)模型可寫為：y = x式中：y 被測元素含量的測定值；x 被測

3、元素含量在設(shè)備上的讀出值的平均值。4不確定度分量的評定4.1標準化曲線引入的相對標準不確定度向標準化曲線，采用的是儀器自帶的標準化樣品，進行5次重復(fù)測量，每個元素5次測量結(jié)果的相對標準偏差小于1.5% 時，通過標準化。那么標準化曲線引入的相對標準不確定度為：1.5%ul,rel = 7= = 671 x 104.2控制樣品引入的標準不確定度“2本次試驗,采用的控制樣品為上海鋼鐵研究所提供的行業(yè)光譜分析用控制樣品35#鋼（編號：ysbs20113a-2-99 對控樣進行重復(fù)測量4次，測量結(jié)果見表1。表1控制樣品平行測量結(jié)果（單位：）序號csimnpscrnimoal10.3660.3270.62

4、0.0240.0220.0890.0990.0160.03520.3670.3220.640.0250.0200.0880.0980.0160.03130.36103250.630.0250.0200.0870.0990.0160.03340.3620.3240.640.0250.0200.0870.1000.0160.032根據(jù)貝塞爾公式:可求得標準不確定度:=丄=力世1（竝一刃2u vn 1 n（n - 1）控制樣品引入的標準不確定度計算結(jié)果見表2。表2控制樣品引入的標準不確定度元素平均值込/%標準偏差s2/%標準不確定度色/%c0.3642.55x10-31.27x10-3si0.324

5、1.80x10*39.01x10-4mn0.6328.29x10-34.15x10-3p0.0254.33x10-42.17x10-4s0.0208.66x10 4433x10-4cr0.0888.29x10-44.15x10-4ni0.0997.07x10-43.54x10-4mo0.01600al0.0331.48x10-37.40x10-443樣品的重復(fù)測量引入的標準不確定度嗎對被測樣品在選定的條件下，平行測試10次，測量結(jié)果見表3。表3 被測樣品平行測量結(jié)果（單位：）序號csimnpscrnimoal10.2910.1320.860.0150.0120.1670.0950.0940.0

6、2220.2870.1330.870.0150.0130.1660.0970.0950.02230.2890.1330.870.0150.0120.1650.0960.0950.02240.2850.1340.860.0150.0120.1680.1010.0950.02350.2840.1320.860.0150.0130.1630.0930.0940.02360.2880.1330.870.0150.0130.1640.0940.0940.02370.2940.1320.870.0150.0120.1680.1000.0950.02380.2950.1320.860.0150.0120.1

7、640.0960.0950.02290.2910.1330.860.0140.0130.1640.0940.0950.023100.2860.1340.860.0150.0130.1650.0950.0950.023根據(jù)公式:=三=世1（竝一刃$u vn n（n - 1）可求得樣品重復(fù)測量引入的標準不確定度，具體結(jié)果見表4。表4 樣品重復(fù)測量引入的標準不確定度-=4=- 兒糸平均值石/%標準偏差s3/%標準不確定度/%c0.2893.52x10-31.11x10-3si0.1337.48x10-42.37x10-4mn0.864.90x10-31.55x10-3p0.0153.00x10-49

8、.49xl0-5s0.0125.00x10-41.58x10-4cr0.1651.68x10-3533x10-4ni0.0962.47x10-37.80x10-4mo0.0954.58x1041.45x10-4al0.0234.90x10*41.55x10-44.4類型標準化修正引入的標準不確定度珥，本次試驗采用控制樣品35#鋼（編號：ysbs20113a-2-99 ）來進行類型標準化。類型標準化會產(chǎn)生校正系數(shù),該校正系數(shù)執(zhí)行的是加減運算?？紤]到控樣與實際樣品的差異較小，類型標準化修正產(chǎn)生的不確定度也較小，對本次試驗的影響不大，故忽略不計。4.5儀器示值引入的標準不確定度軸本次試驗采用的直讀光

9、譜儀，根據(jù)元素含量，示值分辨率a可為0.01或者0.001 ,由此引入的不確定度可由下述公式進行計算：aus = v5求得儀器示值引入的各元素的不確定度,見表6。表6 儀器示值引入的標準不確定度元素示值分辨率a/%測量/%標準不確定度/%c0.0010.2895.77x10-4si0.0010.1335.77x10-4mn0.010.865.77x10-3p0.0010.0155.77x10-4s0.0010.0125.77x10-4cr0.0010.1655.77x10-4ni0.0010.0965.77x10-4mo0.0010.0955.77x10-4al0.0010.0235.77x1

10、0-44.6其他因素引入的標準不確定度如試驗過程中，實驗室環(huán)境溫度的變化、氨氣的純度、電流的穩(wěn)定性等都是影響不確定度的因素之一,考慮到試驗類型以 及實驗室的實際情況，這些因素對檢測結(jié)果的影響比較小,故而忽略不計。5合成標準不確定度綜合考慮，以上各不確定分量的影響是相互獨立的，因此合成標準不確定可由下述公式進行計算:將各元素的不確定度分量納入公式進行計算,計算結(jié)果見表7。表7各元素的合成不確定度元素uj%u2/%u3/%u5/%u/%c1.94x10-31.27xl03l.llxlo-35.77x10 42.63x10 3si8.92x10-49.01x10-42.37x10-45.77x10-

11、41.41x10*3mn5.77x10-34.15x10-31.55xl0-35.77xl0-39.29x10-3pl.olxlo-42.17x10-49.49xl0-55.77 xlo-46.32x10-4s8.05x10-54.33x10-41.58x10-45.77x10-47.43x10*4cr1.11x10-34.15x10-45.33 xlo-45.77x10-41.42x10-3ni6.44 xlo-43.54x10-47.80x10-45.77 xlo-41.22x10-3mo6.37x10-401.45x10-45.77x10-48.52x10-4al1.54 xlo-47.

12、40x10-41.55x10-45.77 xlo-49.64x10-46擴展不確定度及結(jié)論本次試驗，在置信概率為95%的情況下,擴展不確定度及結(jié)果表示見表&表8擴展不確定度及結(jié)論元素w/%u/%u/%測量結(jié)果/%結(jié)論c0.2892.63x10-30.00530.289±0.005有95%的可能在0.283% 0.294%之間si0.1331.41x10-30.00280.133±0.003有95%的可能在0.130% 0.136%之間mn0.869.29x10-30.0190.86±0.02有9 5%的可能在0.84% 0.88%之間p0.015632x10-40.00130.015±0.001有95%的可能在0.014% 0.016%之間s0.0127.43x10-40.00150.012±0.002有95%的可能在0.010% 0.014%之間cr0.1651.42x10-30.00280.165±0.003有95%的可能在0.