直讀光譜儀測量鋼中鉻含量的不確定度評定

余 雷， 王 震， 黃 波， 郭 婷， 彭 娟， 丘先堂

（寶鋼特鋼韶關(guān)有限公司， 廣東 韶關(guān) 512123）

試（實(shí)）驗(yàn)研究

直讀光譜儀測量鋼中鉻含量的不確定度評定

余 雷， 王 震， 黃 波， 郭 婷， 彭 娟， 丘先堂

（寶鋼特鋼韶關(guān)有限公司， 廣東 韶關(guān) 512123）

通過建立數(shù)學(xué)模型，找出不確定度因子，對直讀光譜儀測量鋼中鉻含量的不確定度進(jìn)行評定，從而可以更好地了解測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

測量不確定度 直讀光譜儀 鉻含量

1 分析方法及過程簡述

采用德國OBLF750-Ⅱ型直讀光譜就鋼中鉻含量加以檢測，以 GBW01395、GBW01398、GBW01399、GBW 01400、GBWE010238等5種標(biāo)樣制作曲線，每種標(biāo)樣分析4次，擬合成工作曲線。待測樣品重復(fù)測量7次，每次3平行，測量結(jié)果分別為0.214%、0.214%、0.214%、0.215%、0.215%、0.215%、0.217%。以下為鉻含量測定結(jié)果的不確定度。

2 數(shù)學(xué)模型的建立

測量各標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)鉻含量的光譜強(qiáng)度Ii，Ii與相應(yīng)的鉻含量ci由最小二乘法回歸得線性函數(shù)：I=a+bc。待測樣品的鉻含量通過校準(zhǔn)曲線由計(jì)算機(jī)讀出，ωM=c。式中ωM為元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，c為從工作曲線上計(jì)算得的樣品中該元素的含量。

3 不確定度來源

火花放電直讀光譜法測定鉻量不確定度來源于以下分量：

檢測重復(fù)性；標(biāo)準(zhǔn)樣品的不確定度；校準(zhǔn)曲線的漂移；高低內(nèi)控校正帶來的變動；內(nèi)標(biāo)元素濃度不一致引起的不確定度；人員的測量變動性。

4 不確定度分量評定

4.1 檢測重復(fù)性分量

7次結(jié)果平均值0.2149%，標(biāo)準(zhǔn)差s=0.000516%，標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（s）=0.000516%/=0.000195%，urel（s）=0.000195/0.214 7=0.000 9。

4.2 標(biāo)準(zhǔn)樣品的不確定度分量

表1的5種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)由多家（不少于8家）實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立測試，并統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度=

表1 標(biāo)準(zhǔn)樣品定值參數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)不確定度（和相對不確定度）對被測量的影響由平方根來表示：

4.3 校準(zhǔn)曲線的漂移

校準(zhǔn)曲線的測量參數(shù)列于表2。

表2 校準(zhǔn)曲線測量參數(shù)

根據(jù)測量數(shù)據(jù)，回歸方程式為I=102+40 700c，a=102，b=40 700，曲線的相關(guān)系數(shù) r=0.996 4。

式中：

4.4 高低內(nèi)控校正帶來的變動

直讀光譜在測量樣品前以高低標(biāo)內(nèi)控標(biāo)樣校準(zhǔn)曲線的漂移。本方法采用高標(biāo)（GBW01395）和低標(biāo)（GBW01399）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。它們校正時(shí)產(chǎn)生的變動性可引用繪制校準(zhǔn)曲線時(shí)該兩點(diǎn)的測量數(shù)據(jù)相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度的平方根表示。按表2，高標(biāo)和低標(biāo)強(qiáng)度比的標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為38.6和11.5，標(biāo)準(zhǔn)不確定度為22.1和6.7，相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.000 4和0.001 0。

4.5 內(nèi)標(biāo)元素濃度不一致引起的不確定度

本廠所使用的OBLF750-Ⅱ型直讀光譜基體鐵作為內(nèi)標(biāo)。設(shè)樣品和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)間的鐵量相差為1%，按均勻分布，鐵量差異的標(biāo)準(zhǔn)不確定度鐵的平均濃度為95%，urel（w（Fe））=0.58/95=0.006 1。

4.6 人員的測量變動性

本廠化驗(yàn)員均受過嚴(yán)格考評，持證上崗。且有定期的技能評價(jià)與技能提升計(jì)劃，作業(yè)流程完全根據(jù)作業(yè)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，因此人員的測量變異微乎其微，可忽略不計(jì)。

5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

6 不確定度擴(kuò)展

取95%置信水平，包含因子k=2，U=0.002 1%×2=0.005%。

7 測量結(jié)果輸出

直讀光譜測量中低合金鋼中鉻分析結(jié)果為ωM=0.215%，U=0.005%，k=2。

Evaluation of Uncertainty in M easuring Chrom ium Content in Steel by Direct-reading Spectrometer

Yu Lei,W ang Zhen,Huang Bo,Guo Ting,Peng Juan,Qiu Xiantang
（Baosteel Special Steel Shaoguan Co.,Ltd.,Shaoguan Guangdong 512123）

A mathematical model was established to find out the uncertainty factors,and the uncertainty of the chromium content in the steelmeasured by direct-reading spectrometer was evaluated so that the accuracy of the measured data could be better understood.

measurementuncertainty;direct-reading spectrometer;chromium content

O433.5+9

A

1672-1152（2017）05-0034-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.05.13

2017-09-15

余雷（1986—）男，本科，畢業(yè)于西安建筑科技大學(xué)，應(yīng)用化學(xué)助理工程師，從事鋼鐵成分分析工作。

（編輯：王瑾）