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2022-12
如何消除和控制实验误差

 .误差的来源

误差的定义一个客观存在的具有一定数值的被测成分的物理量,称为真实值,测定值与真实值之差称为误差。根据产生误差的原因,通常分为两类,即系统误差和偶然误差。

系统误差是由固定原因造成的误差,在测定的过程中按一定规律重复出现,有一定的方向性,即测定值总是偏高或总是偏低,这种误差的大小是可测的,所以又称可测误差。它来源于分析方法误差、仪器误差、试剂误差和主观误差,如分析人员掌握操作规程与操作条件等因素。

偶然误差是由于一些偶然的外因所引起的误差,产生的原因往往是不固定的、未知的,且大小不一、其大小是不可测的,这类误差的来源往往一时难于觉察,可能是由于环境(气压、温度、湿度)等的偶然波动或仪器的性能、分析人员对各份试样处理时不一致所产生的。

相信每位分析工作者都曾遇到过一些“莫名其妙”的偶然误差,并感到相当的困扰,经过了一轮的排查原因,最后还是不了了之。

 

.控制和消除误差的方法

误差的大小,直接关系到分析结果的精密度和准确度。从人、机、料、法、环几个方面消除或控制误差的产生,减少误差的措施有如下几种:

人(人员):

实验人员必须是培训合格,已经熟悉和掌握相关检验操作,深知检验方法的注意事项,具备辨别异常数据和实验误差的能力。

机(检测仪器)

各种计量测试仪器,如实验室电子天平、旋光仪、分光光度计,以及移液管、滴定管、容量瓶等,在精确的分析中必须进行校准,并在计算时采用较正值。各种标准溶液(尤其:容易变化的试剂)应按规定定期标定,以保证标准溶液的浓度和质量。各种精密仪器设备需要定期进行计量和性能确认。

料(物料和成品)

物料和成品必须按照规定的贮藏条件放置,取样人员按规定的取样操作规程取样。

法(检验方法开发与验证)

1.正确选取样品量

样品量的多少与分析结果的准确度关系很大。在常量分析中,滴定量、重量过多或过少都直接影响准确度。在比色分析中,含量与吸光度之间往往只在一定范围内呈线性关系。这就要求测定时读数在此范围内,以提高准确度,通过增减取样量或改变稀释倍数可以达到此目的。

2.增加平行测定次数

减少偶然误差测定次数越多,则平均值就越接近真实值,偶然误差亦可抵消,所以分析结果就越可靠。一般要求每个样品的测定次数不应少于两次,如要更精确的测定,分析次数应更多些。
3.
对照试验

对照试验是检查系统误差的有效方法。在进行对照试验时,常用已知结果试样与被测试样一起按完全相同的步骤操作,或由不同单位、不同人员进行测定,最后,将结果进行比较。这样可以抵消许多不明了因素引起的误差。
4.
空白试验

在进行样品测定过程的同时,采用完全相同的操作方法和试剂,惟独不加被测定的物质,进行空白试验。在测定值中扣除空白值,就可以抵消由于试剂中的杂质干扰等因素造成的系统误差。

5.标准曲线的绘制

用吸光光度法、荧光光度法、原子吸收光度法、色谱分析法对某些成分进行测定时,常常需要制备一套具有一定梯度的系列标准溶液,测定其系数(吸光度、荧光强度、峰高),绘制标准曲线。在正常情况下,此标准曲线应该是一条通过原点的直线,但在实际测定时,常出现某一、二点偏离直线的情况,这时,用最小二乘方回归法绘制标准曲线,就能得到最合理的图形。最小二乘法计算,然后按回归方程式计算结果,绘制标准曲线。

5.方法学验证

检验所用的方法需经过严格的方法学验证,实验室之间需进行方法转移以证明接收方实验室有能力实现方法的准确性。分析方法所规定的技术条件要严格遵守。经国家或主管部门规定的分析方法,在未经有关部门同意下,不应随意改动。

环(环境因素)

环境因素主要是实验室的温度和湿度,特别是对温度敏感的仪器,例如示差折光检测器;对湿度敏感的仪器,例如红外分光光度计。试验前控制仪器所在房间的温湿度就是对仪器性能的提高和实验的成功与否的关键点。

另外,对于具有引湿性的对照品或者样品在称量前也应该把天平室的湿度控制在40%RH以下。

 

三.分析数据的处理通常,测定工作获得一系列有关数据以后,需按以下原则记录、运算和处理。
   1.记录运算规则主要说明:分析中数据记录与计算,其均按有效数字计算法则进行,即:

   ①除特殊规定外,一般可疑数为最后一位,有±1个单位的误差;

   ②复杂运算时,其中间过程不能多次修约,最后结果进行修约,需取应有的位数;

   ③加减法计算的结果,其小数点以后保留的位数,应与参加运算各数中小数点后位数最小的相同;

   ④乘除法计算的结果,其有效数字保留的位数应与参加运算各数中有效数字位数最少者相同;
          
2.可疑值的取舍同一样品进行多次测定,常发现个别数据与其他数据相差较大,对这些不如意的数据不能任意弃去。除非分析者有足够的理由确证这些数值是由于某种偶然过失或外来干扰而剔除外,否则都应当依据误差理论来确定这些数据的取舍。

      总的来说,实验误差是必然存在的,但是可以通过采用一些措施来有效消除或控制误差,以达到实验结果更加准确的目的。


参考文献:

1】刘青山 分析工作中的核心是减少误差[J].   中小企业管理与科技,201414:314.

2】蒋小经 浅谈如何控制化学分析检验工作的质量[J].   商品与质量,2017 (42): 96.

3】聂天莹  浅谈化学分析检验工作的质量控制[J].百科论坛电子杂志,2019 (5): 750.

4】丁慧娜  化学分析检验工作的控制方式研究[J]. 化工管理,20219:60-61