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[摘 要]本文探讨了钢铁分析中不确定度的来源、分析步骤、计算方法、贡献、合成及总体不确定度的表达。[关键词]不确定度 钢铁分析 来源 评定方法
中图分类号：TU38 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）17-589-01
测量不确定度理论是20世纪60年代提出并逐渐发展的新技术，是误差理论的发展与完善。在质量、计量诸领域都得到广泛应用。近二十年来，随着国内外钢铁工业对分析技术的要求越来越高，钢铁分析技术的不确定度评定越来越受到重视。而今，钢铁分析技术已由传统的湿法化学分析向现代仪器分析转变[1]，结合现代分析仪器进行钢铁分析方法的不确定度评定已经成为待解决的迫在眉睫的问题。本文介绍了钢铁冶金分析测量不确定度表达的一般步骤，探讨了在分析测量实践中不确定度来源的确定、定量、贡献、合成以及总体不确定度的表达。
1.不确定度的来源
在钢铁冶金分析中，通常一个定量分析测试过程包括采集样品、样品处理、标准溶液配制、仪器校准、数据获取等步骤。对于不同的仪器和样品，不同的步骤对于不确定度的贡献不同。
采样过程的影响因素包括样品的均匀性；采样方法的影响（如随机采样、分层随机采样、成比例采样等）；样品的物理状态（固态、液态、气态）；温度和压力的影响；采样方法对样品成分的影响等。
样品处理的影响因素包括样品称量误差；样品均匀度影响；干燥、研磨、消解、萃取、浓缩、降解、稀释等操作造成的误差等。
在测量系统中使用的有证标准参考物质本身也有不确定度；此外，标准参考物质与样品之间可能存在差异，从而产生不匹配造成不确定度。在仪器校准时通常需要使用经稀释配制出的一套工作标准，此工作标准与样品之间也存在匹配问题。
绘制标准校准曲线时，仪器测量信号的波动是一个重要的不确定度来源。钢铁分析中常用的ICP- AES，ICP- MS等仪器在重复测量时由于环境、操作等都会带来不确定度。
另外，在量取、转移溶液时也会引入不确定度，包括3部分：①玻璃量器校准容量引入的体积不确定度；②玻璃量器刻度的估读误差引入的体积不确定度分量；③环境温度变化导致量器内溶液体积变化引入的体积不确定度。
2.不确定度的評定步骤
在《现代不确定度方法与应用》[2]一书中，将不确定度评定过程表达为建模、标准不确定度评定、合成标准不确定度、计算扩展不确定度、报告不确定度等步骤。李金英等[3]将这个过程制作成框图，更直观的描述了不确定度的评判步骤（见图1）。在日常的钢铁分析中，我们结合实际将不确定度评定过程概括为：建立数学模型；判断不确定度来源；不确定度成分的定量化；计算合成标准不确定度及扩展不确定度。
2.1 建立数学模型
根据仪器测量值和所求结果，建立数学模型，使得影响结果的各分量得到体现。
2.2 判断不确定度来源
参照数学模型中各分量，通过对试验过程的分析，列出可能存在的不确定度来源。
2.3 不确定度成分的定量化
确认每一个可能的不确定度来源，应对这些不确定度成分的大小进行测量或估计。尽管不确定度可能有多个不确定度来源，而常常只需要测定或估计不确定度贡献最大的一个。依据JJFl059- 1999[4]所示方法计算各分量不确定度，区分A类及B类不确定度，并且进行正确的计算。
2.4 计算合成标准不确定度及扩展不确定度
总体不确定度由2.3所确立的不确定度来源合并而成，不确定度来源的贡献应以标准偏差表示，按合适的规则进行合并，给出合并后的标准不确定度。合成标准不确定度乘以适当的包含因子后得到扩展不确定度。
参考文献：
[1] 王慧.国内钢铁研究分析进展[J].化学世界.2012.5：310～315.
[2] 刘智敏.现代不确定度方法与应用[M].北京.中国计量出版社.1997，12.
[3] 李金英.分析测量不确定度的评定表达与实践[J].岩矿测试.2001.20（2）：152～156.
[4] JJF1059- 1999，测定不确定度评定与表示[S].
中图分类号：TU38 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）17-589-01
测量不确定度理论是20世纪60年代提出并逐渐发展的新技术，是误差理论的发展与完善。在质量、计量诸领域都得到广泛应用。近二十年来，随着国内外钢铁工业对分析技术的要求越来越高，钢铁分析技术的不确定度评定越来越受到重视。而今，钢铁分析技术已由传统的湿法化学分析向现代仪器分析转变[1]，结合现代分析仪器进行钢铁分析方法的不确定度评定已经成为待解决的迫在眉睫的问题。本文介绍了钢铁冶金分析测量不确定度表达的一般步骤，探讨了在分析测量实践中不确定度来源的确定、定量、贡献、合成以及总体不确定度的表达。
1.不确定度的来源
在钢铁冶金分析中，通常一个定量分析测试过程包括采集样品、样品处理、标准溶液配制、仪器校准、数据获取等步骤。对于不同的仪器和样品，不同的步骤对于不确定度的贡献不同。
采样过程的影响因素包括样品的均匀性；采样方法的影响（如随机采样、分层随机采样、成比例采样等）；样品的物理状态（固态、液态、气态）；温度和压力的影响；采样方法对样品成分的影响等。
样品处理的影响因素包括样品称量误差；样品均匀度影响；干燥、研磨、消解、萃取、浓缩、降解、稀释等操作造成的误差等。
在测量系统中使用的有证标准参考物质本身也有不确定度；此外，标准参考物质与样品之间可能存在差异，从而产生不匹配造成不确定度。在仪器校准时通常需要使用经稀释配制出的一套工作标准，此工作标准与样品之间也存在匹配问题。
绘制标准校准曲线时，仪器测量信号的波动是一个重要的不确定度来源。钢铁分析中常用的ICP- AES，ICP- MS等仪器在重复测量时由于环境、操作等都会带来不确定度。
另外，在量取、转移溶液时也会引入不确定度，包括3部分：①玻璃量器校准容量引入的体积不确定度；②玻璃量器刻度的估读误差引入的体积不确定度分量；③环境温度变化导致量器内溶液体积变化引入的体积不确定度。
2.不确定度的評定步骤
在《现代不确定度方法与应用》[2]一书中，将不确定度评定过程表达为建模、标准不确定度评定、合成标准不确定度、计算扩展不确定度、报告不确定度等步骤。李金英等[3]将这个过程制作成框图，更直观的描述了不确定度的评判步骤（见图1）。在日常的钢铁分析中，我们结合实际将不确定度评定过程概括为：建立数学模型；判断不确定度来源；不确定度成分的定量化；计算合成标准不确定度及扩展不确定度。
2.1 建立数学模型
根据仪器测量值和所求结果，建立数学模型，使得影响结果的各分量得到体现。
2.2 判断不确定度来源
参照数学模型中各分量，通过对试验过程的分析，列出可能存在的不确定度来源。
2.3 不确定度成分的定量化
确认每一个可能的不确定度来源，应对这些不确定度成分的大小进行测量或估计。尽管不确定度可能有多个不确定度来源，而常常只需要测定或估计不确定度贡献最大的一个。依据JJFl059- 1999[4]所示方法计算各分量不确定度，区分A类及B类不确定度，并且进行正确的计算。
2.4 计算合成标准不确定度及扩展不确定度
总体不确定度由2.3所确立的不确定度来源合并而成，不确定度来源的贡献应以标准偏差表示，按合适的规则进行合并，给出合并后的标准不确定度。合成标准不确定度乘以适当的包含因子后得到扩展不确定度。
参考文献：
[1] 王慧.国内钢铁研究分析进展[J].化学世界.2012.5：310～315.
[2] 刘智敏.现代不确定度方法与应用[M].北京.中国计量出版社.1997，12.
[3] 李金英.分析测量不确定度的评定表达与实践[J].岩矿测试.2001.20（2）：152～156.
[4] JJF1059- 1999，测定不确定度评定与表示[S].