現(xiàn)代工程測試技術(shù)作業(yè)

1、如何利用誤差理論減少測量中的誤差在進行測量的過程中,人利用儀器求出作為研究對象的部分物體用數(shù)量表示的某種性質(zhì).在進行任何一次測量中,所用的儀器設備,所采用的測量方法,人們對測量環(huán)境和條件的控制及人的觀察認識能力都會受到當前的科學技術(shù)水平和人的生理條件所制約,都不可能做到完美無缺,因而必然被測量結(jié)果受到歪曲,表現(xiàn)為測量結(jié)果與真值之間存在一定差值,即測量誤差。這就是誤差存在的必然性和普遍性,稱為誤差的公理。這也就是說,誤差是經(jīng)常存在,是不能完全消除的,只能設法減少和削弱。在測量過程中,引起測量誤差的因素是很多的,但在分析和計算測量誤差時,不可能也沒必要逐一地對所有誤差因素進行分析計算。而是著重分析

2、引起誤差的主要因素。通常情況下,產(chǎn)生誤差的原因有儀器設備誤差、環(huán)境誤差、方法誤差、人員誤差和測量對象變化誤差。測量誤差的來源是多方面的,按其性質(zhì)可分為三類,即:系統(tǒng)誤差、隨機誤差、粗大誤差。這三類誤差中,粗大誤差是一種明顯歪曲測量結(jié)果的誤差,主要是粗枝大葉,操作不當所引起的,無規(guī)律可尋,只要操作細心,多方注意,即可避免?？赏ㄟ^離群值的檢查發(fā)現(xiàn)并剔除。系統(tǒng)誤差和隨機誤差都是測得值對真值的歪曲,都有其確定的界限。前已述及,誤差是必然而普遍存在的,要完全消除所有的誤差是不可能的。但我們可以采取適當?shù)拇胧┦拐`差盡量減小。對于隨機誤差要通過增加平行測定次數(shù)以將其減少到容許的范圍之內(nèi)。而系統(tǒng)誤差則要設法消

3、除。在日常工作中,有的人在幾次平行測定中所得數(shù)據(jù)非常接近,就主觀武斷地認為測定是絕對可靠的,但有時卻存在系統(tǒng)誤差而未能發(fā)覺。因為單獨靠測定步驟本身是不能反映出是否存在系統(tǒng)誤差的,所以即使存在較大的系統(tǒng)誤差,通過仔細的測定也未必能察覺,從而造成工作上的損失。因此必須對消除系統(tǒng)誤差的問題予以足夠的重視。從系統(tǒng)誤差對分析結(jié)果的作用來說,系統(tǒng)誤差有兩種不同的表現(xiàn)形式,一是恒定誤差(Constant error;另一種是比例誤差(Proportional error。前者的誤差數(shù)值與被測定值的大小無關(guān),但后者的絕對誤差值隨被測試樣的改變而成比例地增加和減小。例如,重量分析中沉淀的溶解損失可能保持一個恒定

4、數(shù)值,假定是0.5毫克,如果沉淀重量為500毫克,所引起的系統(tǒng)誤差應為一(O.5/500×100%=一0.1%。但是,如果被測的沉淀重量為50毫克,則引起的系統(tǒng)誤差達一1.O%所以,在這種情況,被測物質(zhì)的重量愈小,系統(tǒng)誤差對結(jié)果影響愈大,或者說,增加試樣用量可以降低分析結(jié)果的相對誤差。在容量分析中;滴定終點也常有恒定誤差,增加試樣用量,即增加標準溶液的體積,便可降低滴定的相對誤差,從而提高測定的準確度。、另一類的系統(tǒng)誤差是隨試樣的大小而成比例地改變的。例如,通常使用碘量法測定銅,銅(離子氧化碘代鉀而析出碘,在這個反應中,如果試樣中存在雜質(zhì)鐵(III離子,也能析出碘,因而干擾這個測定,

5、使銅的測定結(jié)果偏高,而且在試樣銅與鐵是以一定比例存在的,在這種情況下,即使將試樣提高一倍,由雜質(zhì)所影響的絕對誤差值也提高一倍,所以,其測定的相對誤差仍保持不變。在檢定和校正系統(tǒng)誤差時,要考慮它是屬于恒定誤差還是比例誤差。造成系統(tǒng)誤差的原因是多方面的。系統(tǒng)誤差主要來源于測定方法本身、儀器或試劑和操作者三方面,對系統(tǒng)誤差的檢定和校正也要從這三方面著手。(1用純試劑進行對照試驗為了檢定所用測定方法是否存在系統(tǒng)誤差,可稱取一定量的純試劑進行分析,同時,為了判斷是恒定誤差還是比例誤差,可將試樣改變重量進行試驗,對所得數(shù)據(jù)進行處理。此外,還要熟悉分析反應和試劑性質(zhì)并進行多方面試驗,才可以找到引起誤差的原因

6、和校正分析結(jié)果的方法。(2進行空白試驗所謂空白試驗就是在不加入試樣的情況下,按與測定試樣相同的條件(包括相同的試劑用量,相同的操作條件進行試驗。如果試劑不純:蒸餾水不純或者從容器中引入雜質(zhì),通過空白試驗就可得到一個一定的空白測定值。從試樣的測定結(jié)果中扣除空白值,就可提高測定結(jié)果的準確度?？瞻字祽撌且粋€恒定值,但有些情況下,空白值的重現(xiàn)性不好。例如在沉淀分離過程中,沉淀吸附雜質(zhì)的量就不是恒定的,沉淀的量愈多.所吸附的雜質(zhì)也愈多,這樣,要消除這個系統(tǒng)誤差就比較困難?？瞻字狄话銘潜容^小的,如果空白值很大,從測定值中扣除空白值來計算往往造成較大的誤差。在這種情況下,應通過提純試劑和選用適當?shù)钠髅髞?/p>

7、解決問題。對于微量和痕量測定,空白試驗更顯出其重要意義。(3用標準方法或不同類型的方法進行對照試驗。為了檢驗一個新方法是否存在系統(tǒng)誤差,應用經(jīng)典的公認可靠的測定方法進行對照試驗,有些專業(yè)分析則應用國家標準或部頒標準分析方法進行對照試驗。某些專業(yè)分析項目。例如水中化學耗氧量的測定,造紙制漿生產(chǎn)中的高錳酸鉀值等,都屬于專業(yè)性強的分析,只有用標準方法測出來的數(shù)據(jù)才能說明問題。有時,為了說明一個分析方法的可靠性,可以同時使用另一種方法。(4利用標準加入法消除系統(tǒng)誤差。在一些儀器分析方法中,被測組分含量往往是較低的,干擾物質(zhì)引入的系統(tǒng)誤差難于直接取得校正值,可以利用標準加入法去消除這種影響。許多儀器分析

8、法總是通過測量某一個物理量(例如分光光度法中的光吸收、電位法中的電位等并利用它與被測組分的濃度成正比這個關(guān)系來進行測定的。標準加入法,就是取若干份(例如四份同體積的試樣溶液,除第一份外,其余按順序加入不同量的待測組分的標準溶液,并稀釋至一定的相同體積,設以C。、C1、C2、C3、分別代表它們的濃度,所測得的物理量對應地為M。、M1、M2、M3、將被測物理量M對濃度C作圖。直線與橫坐標的交點設為C。,這就是試樣中待測組分的濃度。如果以a代表直線的斜率,則ax=Mo/a。根據(jù)統(tǒng)計學研究的觀點認為,如果加入的組分含量與對比試樣的含量相對值大一些,則作圖法所得的結(jié)果精密度也高些。尤其是基體組成復雜的樣

9、品,標準加入法是消除基體干擾的有效方法。但使用標準加入法時一定要注意誤差是否與待測物濃度有關(guān)。因為有的誤差隨著濃度的改變而改變。對于這樣的誤差,不能用標準加入法消除。只有在確知誤差與待測物濃度無關(guān)時,才能使用該法。(5進行儀器的校正科學儀器在出廠時,一般是經(jīng)過校正的,但對于要求高的分析工作,應進行校正。容量儀器中移液管、容量瓶和滴定管應在一定溫度下進行校正。在使用一段時間后,有時因試劑浸蝕或使用不當而變形。所以還應定期進行校正。(6其他方法a.從產(chǎn)生誤差根源上消除誤差,主要是依靠測量人員對測量過程中可能產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差環(huán)節(jié)作仔細分析,并在測量前就將誤差從產(chǎn)生根源上加以消除。b.加修正值法:這種方法是預先將測量器具的系統(tǒng)誤差檢定l出來,然后取與此誤差數(shù)值相同符號相反的值作為修正值,將實際測得值加減相應修