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不确定度在质检中的应用
摘 要:为了完整地对测量结果质量有一个定量的描述,以便使人们能了解其可靠性,并能对测量结果之间、测量结果与标准或规范中指定参考值之间进行比较,引入了 “不确定度”的概念。近年来,国际上加强了对测量不确定度评估方面的工作,文章就不确定度的评定与表示方法进行了论述,并介绍了不确定度在石油产品监督检验中的一些应用。
  关键词:不确定度;石油质检;应用
  测量不确定度表明被测量之值的分散性,是一个区间,用标准偏差、标准偏差的倍数或可以说明置信水准的区间的半宽度来表示。它可以由人们根据实验、资料、经验等信息进行评定,从而可以定量确定测量不确定度的值。
  1 不确定度的评定与方法简介
  1.1 不确定度的概念
  不确定度的含义是指由于测量误差的存在,对被测量值的不能肯定的程度。反过来,也表明该结果的可信赖程度,它是测量结果质量的指标。表征被测量之值之间的分散性,是与测量结果相联系的参数。需要注意的是测量不确定度与测量误差是完全不同的概念,它不是误差,也不等于误差。
  1.2 不确定度的评定步骤
  不确定度的评定是对受测的产品或参数、测量原理及方法、测量用的仪器设备、测量时的环境条件、本测量不确定度评定报告的使用作一简要的描述。评定的步骤按照技术规定——分析测量不确定度的来源——不确定度分量的定量——计算扩展不确定度——重新评估显著性不确定度分量进行。测量不确定度的评定也是一个系统工程,需要评定人员对实验原理、方法、操作步骤以及实际操作等熟悉掌握,才能合理评定出反应测量值的分散性。WWW.11665.Com
  1.3 不确定度的评定方法直接测量数据列测量不确定度评定,它是用测量仪器直接获得被测量值的一种方法,分为重复性测量和复现性测量,常用贝塞尔法;线性化模型测量不确定度评定,这种被测量值不适宜采用直接测量,而要采用间接测量的方法,常采用主流方法;复杂模型测量不确定度评定,常采用蒙特卡罗仿真方法;已知先验信息的复杂模型测量不确定,目前采用的方法是贝叶斯理论进行探索性的研究。除了贝塞尔法不确定度评定是a类评定外,其他三种方法都涉及b类不确定度问题。
  2 不确定度在石油产品质检中的应用
  2.1 测量不确定度评定在石油助剂产品检测中的应用
  首先分析导致石油助剂产品测量不确定度的因素,主要包括:被测量的定义不完整;复现被测量的测量方法不理想;取样的代表性不足,不能代表所定义的被测量;没有全面考虑到环境条件对测量过程的影响;仪器设备的性能问题;模拟仪表读数时存在人为的偏差等因素。以重晶石的密度检测测量不确定度评定为例介绍评定流程:根据测量原理,建立有关密度的数学模型,确定被测量与输入量的关系——求最佳值,由输入量的最佳值求出被测量的最佳值——列出测量不确定度的各分量——标准不确定度分量的评定,评定出是a类评定还是b类评定——判断标准不确定度评定是否完成——如果完成,计算合成标准不确定度——评定扩展不确定度——最后做出不确定度报告。
  2.2 石油产品中硫醇硫含量测定的不确定度评估
  硫醇硫是指存在于油品中的含硫化合物中的一种,原油中的硫醇一般在较轻的馏分中,约占到40-50%,甚至70-75%,随着馏分沸点的升高,其含量极剧下降,在300℃以上的馏分中基本已不含硫醇。对其含量进行不确定度的评估参照测量不确定度评定的步骤,首先建立硫醇硫含量的数学模型x= (v×c×k)×1000/m,然后计算硫醇硫的标准不确定度分量:方法重复性标准不确定度分量的分析及计算;质量m标准不确定度分量的分析及计算可以只考虑天平校准的不确定度,天平的计量证书标明了扩展不确定度,并可知其为矩形分布;体积v标准不确定度分量的分析及计算,采用的仪器是3ml的微量滴定管,计量证书上标明了扩展不确定度,并可查知其采用三角分布;硫醇硫中硫的摩尔质量标准不确定度分量的分析及计算,通过查阅知硫的分子量、扩展不确定度、不确定度是矩形分布。查阅标准不确定度分量一览表,计算硫醇硫的合成标准不确定度,计算硫醇硫的扩展不确定度,得出结果。
  2.3 微量法测定石油产品中残炭含量的不确定度评估
  首先建立数学模型x=m炭/m样×100%=(m3-m1)/(m2-m1)×100%,其中m1表示空样品管的质量,m2表示空样品管的质量加样品的质量,m3表示空

样品管的质量加残炭质量,单位都为g;残炭测定的测量不确定度来源分析,测量不确定度来源分析,从建立的数学模型分析来源可能有以下几方面的内容:样品称取产生的不确定度、测量重复性产生的不确定度、残炭称取产生的不确定度、测量环境条件和操作人员的影响;测量不确定度的计算,包括重复性试验带来的不确定度,为a类不确定度,样品质量m样和残炭质量m炭的不确定度的计算;残炭含量测定不确定度各影响量的相对不确定度的计算;合成不确定度的计算;扩展不确定度的计算;最后得出结果报告。从这一评定过程中可以看出残炭质量的称取所引起的不确定度分量最大,这是因为在残炭测定的过程中,特别对于微量残炭的测定,要按照要求选择精度合适的天平进行称量,对天平的精度要求很高,另外,在操作中还要注意一些细节问题。
  2.4 石油酸值测量不确定度的评定方法
  测量方法依据的是gb264-83《石油产品酸值测定法》,先建立数学模型x=(vt)/g=56.1vn/g,其中v表示滴定时消耗氢氧化钾乙醇溶液的体积,单位ml,g代表试样的重量,单位是g,t代表的是氢氧化钾乙醇溶液的滴定度,单位mg/ml,56.1代表氢氧化钾的克当量,n代表氢氧化钾乙醇溶液的当量浓度;对输入量的标准不确定度的评定;对不确定度分量的汇总,包括合成标准不确定度和扩展不确定度的计算,最后得出结果。
  2.5 石油碱值测量不确定度的评定方法
  测量方法根据的是sh/t0251-1993《石油产品碱值测定法》,测量方法有正滴定法和反滴定法两种,它们的效果是相同的。评定同样是先进行数学模型的建立;然后进行不确定度的分析;根据sh/t0251-1993《石油产品碱值测定法》的规定,对样品的试验仅做两次平行测定,因此,不用考虑a类不确定度,它包含在测试仪器分辨率和稳定性中。由于该标准对实验环境条件的影响可忽略不计,指示剂也经过了事先处理和空白试验,并用电位滴定来判别终点,因此,标准滴定液的灵敏度也忽略不计;合成标准不确定度的计算,由于是单次测量,所以不用考虑自由度。因标准规定:取重复测量的两个结果的算术平均值,根据jjg1059-1999中合并样品的标准不确定度的规定(在该标准中合并样品的标准不确定度可以采用a类也可以采用b类方法等);扩展不确定度的计算;最后得出结果。
  3 结束语
  测量不确定度评定的应用面较宽泛,针对不同的场合和要求,测量不确定度评定的原理和步骤是相同的,体现在具体细节上会有所差异。不确定度的评定是针对特定测量条件来说的,得到的测量不确定度是针对这一特定测量结果的,并不适用于其他的同类测量。
  参考文献
  [1]国家质量技术监督局计量司主编.测量不确定度评定与表示指南.北京中国计量出版社,2005.
  [2]国家质量技术监督局.jjf1059-1999测量不确定度评定与表示[m].北京:中国计量出版社,1999.
  [3]中国实验室国家认可委员会.化学分析中不确定度的评估指南[m].北京:中国计量出版社,2002.
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  •  作者:佚名 [标签: 确定度 应用 扩展 确定度 应用 确定度 ]
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