实验室内部人员比对及设备比对中比对差值不确定度的评定

张银

（海安市综合检验检测中心 江苏海安 226600）

1 前言

实验室内部比对包括人员比对、设备比对、方法比对等。在人员比对、设备比对中如何评估，是相关研究中讨论较多的问题，目前尚未见充分论据。本文经分析认为，从不确定度传播律入手是解决这一问题的根本途径。

2 相关理论及创新

实验室内部比对的结果评价依据为：

式（1）中y1、y2—被测量Y在内部比对试验中测得的2个比对值；U△—|y1-y2|的扩展不确定度。

设y的测量不确定度有n个独立不相关的影响因素，为x1、x2…xn，相应的标准不确定度为u（x1）、u（x2）…u（xn），统一以u（xi）表示。

为便于分析，本文将u（xi）区分为对应于y1的u1（xi）和对应于y2的u2（xi），以u△c表示|y1-y2|的合成标准不确定度，则由不确定度传播律可得：

式（2）中等号右边的第3项是关键所在，因人员比对、设备比对都是相同方法上的比对，必有某些影响因素对2次测量的影响完全正相关，即在2次测量中产生的偏差方向相同、大小相等，在比对差值的不确定度评定中，这种相关性必须要考虑并引入。因在|y1-y2|中y2的符号为负，所以u2（xi）的灵敏系数皆为-ci。

由于实际上u1（xi）=u2（xi）=u（xi），式（2）可简化为：

则有：

式（5）是由不确定度传播律推导而来，在实验室人员比对、设备比对中遵循此式评估比对差值的测量不确定度应不存在任何疑义。

3 应用实例

3.1 食用油中酸价测定的人员比对

3.1.1 测量依据

GB 5009.229-2016《食品安全国家标准 食品中酸价的测定》第一法。

3.1.2 测量方法

用电子天平称取约10 g的试样，置于锥形瓶中，注入有机混合溶剂50 ml、显色剂3～4滴，摇振至试样完全溶解。用0.1 mol/L的氢氧化钾标准溶液对其进行滴定，滴定至微红色且15 s内不褪色时停止滴定，记录标准溶液消耗的体积，按相同步骤同时进行空白试验。

3.1.3 数学模型

式中：x—试样的酸价，mg/g；

V—滴定中标准溶液消耗的体积，mL；

V0—空白试验标准溶液消耗的体积，mL；

c—滴定所用标准溶液的浓度，mol/L；

M—每摩尔氢氧化钾的质量，g/mol；

m—称取的样品量，g。

3.1.4 测定因果图（见图1）

图1

3.1.5 各因素在2次测量中影响的相关性

M、c可以确定在2次测量中的影响完全正相关；因人员比对使用的是同一称量天平，m总、m皮在2次测量中的影响也完全正相关；比对时2人使用的并非是同一支滴定管，因此V-V0在2次测量中的影响不相关；重复性来自于随机因素，在2次测量中的影响不相关。

后2项为在次测量中不相关的影响因素，由式（5）可得比对差值的测量不确定度为：

式中，u（x1）—滴定管误差引起的标准不确定度；

u（x2）—测量不重复引起的标准不确定度。

3.2 导体直流电阻测定的仪器比对

3.2.1 测量依据GB/T 3048.4-2007《电线电缆电性能试验方法第4部分：导体直流电阻试验》

3.2.2 测量方法

使测试室室内温度保持恒定于15℃～25℃区间内某一温度，试验样品置于测试室内不少于24 h，将试样拉直固定于专用夹具两刀口，两刀口之间距离为1 000 mm，以直流电桥测量两刀口之间导体的直流电阻。

3.2.3 数学模型

式中：R20—试样每千米的直流电阻，Ω/km；

t—试验时的摄氏温度，℃；

L—被测导体测试段的长度，m；

Rt—仪器测得的导体电阻读数，Ω。

3.2.4 测定因果图（见图2）

图2

3.2.5 各因素在2次测量中影响的相关性

使用同一夹具固定导体，可确定在2次测量中的影响完全正相关；使用同一温度计测量导体所处的环境温度，可确定在2次测量中的影响也完全正相关；使用2台准确度相同的直流电桥进行比对，它们对测量结果的影响不相关；重复性来自于随机因素，在2次测量中的影响不相关。

后2项为在2次测量中不相关的影响因素

由式（5）可得比对差值的测量不确定度为：

式中，u（x1）—电桥误差引起的标准不确定度；

u（x2）—测量不重复引起的标准不确定度。

4 结论

综上所述，在实验室内部的人员比对、设备比对中，应分析各影响因素对2次测量的影响的相关性，确定正相关因素，并在遵循不确定度传播律的前提下，有效评估比对差值的测量不确定度，进而有效评价比对结果。