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红外吸收法测定钢中碳结果
炭结果的不确定度评定张杰
（通标标准技术服务有限公司青岛分公司，山东青岛266000）
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摘要：用EMIA-820V高频红外碳硫仪，接照GB/T20123-2006钢铁总碳硫含量的测定高频感应炉燃烧后红外吸收法（常规方法）》测定低合金钢中的碳含量。建立了数学模型，对数学模型中各个参数进行了不确定度来源分析，分别对A要不确定度和B奠不确定度进行评定，再对各不确定度分量进行合成和扩展，得到碳、硫含量测定结果的不确定度。
关键词：红外碳硫仪；不确定度；工作曲线 1方法和测量参数概述
本仪器天平的感量为0.1mg，称量误差为±0.1mg，按均勾分布，称
用EMIA-820V高频红外碳硫仪，按照GB/T20123-2006（钢铁总量的标准不确定度为0.V3=0.058mg
碳硫含量的测定高频感应炉燃烧后红外吸收法(常规方法)》测定低合金钢中的碳含量，以GBW01307,GBW01312,GB201320和GS-BH40120四个低合金钢标准物质校准红外碳硫仪（每个标准样品校准测量2次），被测样品测量7次，标准物质和样品均称量05g左右，精确至00001g。
2数学模型的建立
红外吸收法测定钢铁中碳是通过标准物质对仪器进行校准，然后根据试样的测量信号计算被测量元素的质量分数。
被测样品碳元素的质量分数wC与输人量的函数关系可表示为： wC=cBmBI/IBm
3不确定度来源识别及其分量的评定
本方法用标准物质对仪器进行校准，然后进行试样的测量，仪器直接以测量值显示。测量不确定度主要包含以下几个分量：a测量值的重复性引人的不确定度;h标准物质标准值的不确定度;e工作曲线拟合引人的不确定度；d样品称量引人的不确定度；e标准物质称量引人的不确定度；仪器变动性、仪器显示分辨力及其他一些因素引入的不确定度；温度变化引人的不确定度
3.1测量值的重复性引人的不确定度。重复测量的数据中，7次测量碳的平均值0.302%，标准偏差s=0.0016%，重复测量的标准不确定度 u（s)=0.0016%V/7=0.0006%，相对标准不确定度urel(s)=0.00060.302= 0.0020。重复测量的数据(项目结果为)：第1次0.3053%，第2次 0.3006%，第3次0.3015%，第4次0.3030%，第5次0.3014%，第6 次0.3009%，第7次0.3013%，平均值0.302%：标准偏差0.0016%：重复测量的标准不确定度0.0006%；相对标准不确定度0.0020
3.2标准物质标准值的不确定度。标准物质的定值与统计数据如下，每个标准物质有8-10组独立数据参与定值。标准物质定值与统计数据（标样编号标准值／%标准偏差／%测定组数标准不确定度/%相对标准不确定度)：
GBW013120.0450.002100.00060.0133; GBW013070.2940.005100.00160.0054; GSBH401200.2250.00680.00210.0093; GBW013200.2340.008100.00250.0107
各标准物质的标准不确定度各不相同，它们对被测量的影响可用相对标准不确定度均方根来表示：ure1=00101。
3.3工作曲线拟合引入的不确定度。根据测量数据，由标准值和平均测量值用最小二乘法拟合工作曲线，工作曲线的回归方程I=a+he的斜率b=0.97287、截距a=0.01281.曲线的相关系数为0.99974。
工作曲线的回归方程式为1=0.01281+097287
被测量e的标准不确定度为：Sr=0.0035 由此：u（)=0.00230%。
34样品称量引入的不确定度。主要有两个因素，称量的重复性和称量的误差。称量的重复性已包括在测量值的重复性中，不再评定，
本仪器天平的感量为0.1mg.称量误差为±0.1mg.按均匀分布，称量的标准不确定度为0.13=0.058mg：
称量一个样品需两次使用天平（一次空盘，一次样品），u（m)=2x 0.0582=0.082, urel(m)=0.082500=0.00016
3.5标准物质称量引入的不确定度。主要有两个因素，称量的重复性和称量的误差。称量的重复性已包括在工作曲线拟合引人的不确定度中，不再评定。
称量一个样品需两次使用天平（一次空盘，一次标样），u（mB)= 0.00016
3.6仪器变动性、仪器显示分辨力及其他一些因素引入的不确定度。测量时仪器显示的最小单位为0.000001(分辨力x），其标准不确定度u（8x)=0.000001x0.29=0.00000029，仪器读数的相对不确定度urel(8x）=0.000000290.302=0.00000096。相对于测量的重复性分量urel(s）和urel(sB),urel(x)可忽略不计
测量过程中由于外部环境(如电流、电压、温度等)可能引起高频电流、燃烧温度、载气流量等微小的变化容易对测量值产生一定的影响。但在整个测量过程中，这些变化亦体现在工作曲线和被测样品的重复测量的变动性中，不再评定。
3.7温度变化引入的不确定度。由于所使用的仪器的检测系统有恒温控制，环境温度有空调控制，固面由此弓起的测量不确定度可以忽略不计。
4合成相对标准不确定度评定
测量的各分量互不相关，用方和根求其合成相对标准不确定度Ⅱ 6000(
5扩展不确定度的评定
取95%置信水平，包含因子k=2
扩展不确定度U=0.0039%×2=0.0078%=0.008% 6测量结果及不确定度表达
碳含量 wC=(0.302±0.008)%,k=2 7测量不确定度评定分析
诸多不确定度分量中，标准物质标准值的不确定度和工作曲线拟合引人的不确定度分量最大，可以采取在拟合工作曲线时增加测量次数的方法来减小该不确定度分量。
参考文献
[1]GBT20123-2006（钢铁总碳碳含量的测定高频感应炉燃烧后红外吸收法(常规方法)》
[2CSM01010106-2006(钢铁及合会中气体分析方法测量结果不确定度评定规范》
[3CNAS-GL06《化学分新中不确定度的评估指南》[4JJF1135-2005《化学分析测量不确定度评定》[5JF1059.1-2012(测量不确定度评定与表示》