不确定度与质量控制_东北师范大学_51页.ppt

Click to edit Master title,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,东北师范大学,闫吉昌,不确定度与质量控制,一、质量控制和不确定度概述,二、不确定度评估对分析测试质量的指导,三、不同因素对分析测试质量的影响实例,不确定度与质量控制,一、质量控制和不确定度概述,1.,质量控制的,意义和目的,2.,17025,与,资质认定,关于质量控制的规定,（一）质量控制概述,1,、,质量控制的,意义和目的,(1),定义：分析测试质量保证是保证分析测试数据可靠性的全部活动。实验室质量控制是质量保证的一个重要环节，是保证测试数据可靠的实验室控制方法。,(2),目的：是要把测试分析误差控制在容许限度内，保证测试结果有一定的精密度和准确度，使分析数据在给定的置信水平内，有把握达到所要求的质量。,(3),分类：实验室质量控制主要包括两个方面内容：实验室内质量控制和实验室间质量控制。,(4),意义：及时分析质量控制的数据，当发现质量控制数据将超出预先确定的判据时，应采取有计划的措施来纠正出现的问题，同时采取措施防止报告错误的结果。,2,、,17025,关于质量控制的规定,ISO-IEC:,17025,检测和校准实验室能力的通用要求,中,5.9.1,检测和校准结果质量的保证，实验室应有,质量控制,程,序，以监控检测结果的有效性，这种监控应有计划的进,行并加以评审，包括以下内容：,a,）定期使用有证标准物质进行监控，开展内部质量控制；,b,）参加实验室间的比对或能力验证计划；,c,）利用相同或不同方法进行重复检测或校准；,d,）对存留物品进行再检测或再校准；,e,）分析一个物品不同特性结果的相关性。,5.9.2,应分析,质量控制,的数据，当发现,质量控制,数据将超出预,先确定的判据时，应采取有计划的措施来纠正出现的问,题，并防止报告错误的结果。,3,、,资质认定,关于质量控制的规定,实验室,资质认定,评审准则,中,5.7.1,实验室应有,质量控制,程序和,质量控制,计划以监控检测和,校准结果的有效性，可包括（但不限于）以下内容：,a,）定期使用有证标准物质（参考物质）进行监控和或使用,次级标准物质（参考物质）开展内部质量控制；,b,）参加实验室间的比对或能力验证；,c,）使用相同或不同方法进行重复检测或校准；,d,）对存留物品进行再检测或再校准；,e,）分析一个物品不同特性结果的相关性。,5.7.2,实验室应分析,质量控制,的数据，当发现,质量控制,数据将,超出预先确定的判断依据时，应采取有计划的措施来纠,正出现的问题，并防止报告错误的结果。,（二）不确定度的概述,1.,不确定度的意义,2.,不确定度的评估,3.,不确定度的应用,4.,不确定度与质量控制,1,、不确定度的意义,(1),定义：,不确定度全称测量不确定度，用以表征合理赋予被测量之值的分散性，真值所落入范围的大小。,例如,:,气相色谱法测定白酒中甲醇带有不确定度的结果报告,(2),意义：,用不确定度对测量结果及质量进行评定、表示和比较。不仅是不同学科交流的需要，也是全球市场经济发展的需要。,(3),来源：,在不确定度评估过程中，要对整个实验的所有步骤进行讨论，找出不确定度来源，并进行计算，由数据可以清晰得出不确定度分量中起主要作用的因素。,2,、不确定度的评估,找出所有分量：,全部实验过程,取样,样品制备,针对测量系统的标准物质选择,仪器检定、校准,分析测定,获得数据,数据处理,结果表示和必要说明。,等等,!,等等,!,3,、不确定度的应用,一、不确定度用于表征实验室测试结果的质量,二、不确定度用于实验室的质量控制（内和外部）,三、不确定度用于确认新方法和新仪器的可靠性,四、不确定度用于确认测试方法的适用性,五、校准结果不确定度用于仪器的合格判定,4,、不确定度与质量控制,17025,中,5.1.1,决定实验室检测和/或校准为正确性和可靠性的因素,很多，包括：,1、人员（5.2）；,2、设施和环境条件（5.3）；,3、检测和校准方法及方法的确认（5.4）；,4、设备（5.5）；,5、测量的溯源性（5.6）；,6、抽样；,7、检测和校准物品的处置(5.8)。,5.1.2,上述因素对总的测量不确定度的影响，在（各类）检测之间和(各类)校准之间明显不同。,实验室在制定检测和校准的方法和程序、培训和考核人员、选择和校准所用设备时，应考虑到这些因素。,4,、不确定度与质量控制,二、不确定度的评估对分析测试质量的指导,例酸碱滴定,不确定度的评估,例气相色谱法测定涂料苯类含量不确定度评估,例,酸碱滴定,不确定度的评估,KHP,的质量,m,KHP,KHP,的纯度,P,KHP,KHP,的摩尔质量,M,KHP,滴定,KHP,消耗,NaOH,溶液的体积,V,T1,滴定,HCl,消耗,NaOH,溶液的体积,V,T2,消耗盐酸体积,V,HCI,不确定度分量,(,一,),酸碱滴定,不确定度分量,（二）合成不确定度的计算,（三）各,不确定度分量所占的比重,1-,质量,KHP,2-,纯度,KHP,3-V,NaOH,滴定,KHP,4-V,NaOH,滴定,HCI,5-,摩尔质量,KHP,6-V,HCI,在酸碱滴定不确定度的评估的例子中，有三个分量对合成不确定度的影响比较明显，分别是滴定邻苯二甲酸氢钾消耗的,NaOH,的体积、滴定,HCI,消耗,NaOH,溶液的体积、被,NaOH,滴定消耗,HCI,的体积所带来的不确定度，占：,27.4,、,32.6%,、,32.6%,。,1.,V,T2,不确定度的影响因素分析,V,T2,的,评估,合成不确定度,m,KHP,P,KHP,V,T2,V,T1,V,HCI,M,KHP,体积校准,温度校正,人员读数,（,1,）滴定管体积校准带来的不确定度制造商给出滴,定管体积的置信区间,0.03mL,，,则按矩形分布,引起的不确定度为：,2.,V,T2,的不确定度计算,（,2,）人员读数带来的不确定度，五次测定的数值,19.88mL,、,20.01,mL,、,19.99,mL,、,20.00,mL,、,20.02,mL,，其不确定度为：,2.,V,T2,的不确定度计算,（,3,）温度与校正温度不同引起的不确定度假设有,3,差异，查得水的膨胀系数为：,2.1,10,-4,/,。在,p=0.95,下，体积变化的区间为：,则其不确定度为：,2.,V,T2,的不确定度计算,V,T2,的合成不确定度,:,2.,V,T2,的合成不确定度计算,（,四）,V,T2,各不确定度分量的比重,影响滴定体积的不确定度则是由：滴定管体积校准、温度校正、,人员读数三个分量决定的。人员读数占的分量很大,.,(,五,),酸碱滴定中的影响测试质量的重点分量剖析,（）,体积校准,（）温度校正,（,2,）人员读数,（,4,）小结,(1),体积校准,体积校准的不确定度分量是根据购买的滴定管体积的置信区间,0.03mL,来计算的，对滴定体积产生较明显偏差，约占,24.4%,。,如果实验室使用的滴定管的置信区间更大，则会增加滴定体积的不确定度，由此对结果的不确定度产生较大影响。反之，减小体积校准这个分量，能达到减小结果不确定度的目的，,就会提升检测数据的质量,。,(2),人员读数,人员读数的计算是根据,A,类评定由贝塞尔公式计算得到的五次测量的标准偏差，其百分含量占,57.8%,。,提高人员技术水平，或者增加测定次数，减小测定结果的标准偏差，可以减小结果的不确定度，可以更好的对样品的质量加以控制。,(3),温度校准,温度校准带来的不确定度的计算是该实验室有,3,差异，计算出的不确定度分量占总数的,17.8%,。,控制实验室环境温度，使其在很小的范围波动，可以减小这个不确定度分量，使结果不确定度更小，使结果更精确，,可以提高分析测试质量。,(4),小结,在酸碱滴定过程中,各个操作步骤的不确定度都不同的程度的对结果的合成不确定度有着影响,改变过程中操作步骤的不确定度则改变了结果的不确定度,也就是减少操作过程中产生不确定度,可以减小结果的不确定度,则可以控制分析测试结果的质量,。,这就是不确定度的评估可以达到质量控制的目的！,例气相色谱法测定涂料苯类含量不确定度评估,（一）气相色谱法测定涂料苯类含量不确定度分量,测量结果平均值带来的不确定度,由,f,i,校正因子引起的不确定度,试样质量,m,引起的不确定度,内标样质量,m,c14,引起的不确定度,试样萃取液体积,f,v,引起的不确定度,试样中甲苯峰面积带来不确定度,不确定度的来源,内标物峰面积带来不确定度,(,二）各个不确定度分量的比重,（三）合成不确定度的计算,在,气相色谱法测定涂料中苯类含量不确定度的评估过程中，不确定度是由校正因子,f,i,、试样质量,m,、内标样质量,m,c14,、试样萃取液体积,f,v,、试样峰面积,A,、内标物的峰面积,A,c14,、测量结果平均值,X,，共,七个分量,带来的,，从表可以看出，在各个分量对合成不确定度贡献的百分比中，,校正因子,所带来的不确定度比较大，占,35.3%,。,（四）评估过程分析,小结,4,天平校准,3,称量过程,.,内标物质量,.,fi,1.,校正因子,评估过程,由甲苯对正十四烷的相对校正因子 引起的不确定度,由四个分量组成：,1,）甲苯标样的质量带来的相对不确定度,2,）内标物质量引起的相对不确定度,3),由内标物正十四烷峰面积 引起的相对不确定度分量,4),由标准样品甲苯峰面积 带来的相对不确定度,计算公式,不确定度的计算,1.,校正因子,评估过程,2.,校正因子各不确定度分量的比重,校正因子带来的不确定度是由四个分量组成，其中甲苯的质量和内标物的质量带来的影响相对比较明显，分别占,27.2%,、,29.0%,。,（,1,）,评估过程,内标物质量带来的不确定度分为两个部分：,内标物的纯度和称量过程中天平带来的不确定度,计算公式,（,1,）,评估过程,（,2,）称量过程的评估,称,量过程中带来的不确定度包括天平校准和重复,性。,计算公式,（,3,）,天平校准的评估,制,造商给出天平的置信区,间为,0.15mg,按均匀分布，则由此带来的不确定度分量为,:,（五）小结：不确定度的评估,分析,从以上的评估可以看出，不确定度的各个分量对合成不确定度的贡献不同，在对校正因子不确定度的评估过程中可以发现，内标物质量等四个分量对校正因子的影响都比较明显，,这些都是实验者操作重复性差、仪器的偏差大等人员、环境等因素造成的。,可以通过控制这些因素的大小,:,1.,提高进样技术；,2.,用准确度高的仪器来测量等手段。,以减小这些因素带来的不确定度，确保测定结果的可靠性和准确性。,结论：不同因素对分析测试质量的影响,从上面实例中我们可以看出，对于每一个实验操作，最后的合成不确定度是否能控制在允许的范围内，是由很多外界因素影响的，人员、设备、环境等。这些因素对总的测量不确定度的影响程度，在不同的检测之间明显不同。,实验室在制定检测方法和程序、培训和考核人员、选择和校准所用设备时，应考虑到这些因素，技术管理者应针对不同检测工作的特点，组织专业人员分析确定其关键控制点，做好技术要求的策划，确保检测结果的准确性和可靠性。,实验室对这些影响因素加以控制，并建立相关程序文件，保证检测工作严格按照规范进行。,三、不同因素对分析测试质量的影响实例,（一）人员进样技术不同对分析测试质量的影响,（二）,滴定管人员读数,不同对分析测试质量的影响,（三）仪器设备的精密度不同对分析测试质量的影响,（四）仪器设备的置信区间不同对分析测试质量的影响,（五）环境条件的差异对分析测试质量的影响,（六）称量质量的差异对分析测试质量的影响,（一）人员进样技术不同对分析测试质量的影响,不同人员的进样技术使峰面积的重复性不同，造成测定结果的标准偏差不同。,峰面积,S,x,人员,A,27,034987,27,828051,27,223756,27,800486,27,011556,27,988010,401052,人员,B,37,321195,38,204015,36,090185,38,544263,37,050095,38,836589,949744,从而影响了不确定度：,结论：使分析测试质量不同：人员,A,好于人员,B,。,（一）人员进样技术不同对分析测试质量的影响,（二）,滴定管人员读数,不同对分析测试质量的影响,滴定管人员读数（,mL,）,标准偏差,人员,C,19.97,19.98,19.99,20.01,20.02,0.019,人员,D,19.94,19.95,20.06,20.05,19.94,0.39,不同人员的滴定技术使滴定体积的重复性不同，,造成测定结果的标准偏差不同。,结论：使分析,测试质量不同：人员,C,好于,人员,D,更好,影响了结果的不确定度,（三）仪器设备的精密度不同对分析测试质量的影响,千分之一天平,万分之一天平,天平校准,1.5mg,0.15mg,不确定度,0.866,0.0866,由此可以看出：万分之一天平带来的不确,定度小，使测定的数据更精确，可靠,.,精密度不同的两台天平,由于其天平校准的不同,使称量过程中不确定度不同,对结果的不确定度影响不同,.,（四）仪器设备的精密度不同对分析测试质量的影响,25mL,容量瓶,A,25mL,容量瓶,B,置信区间,0.02mL,0.1mL,不确定度,0.0115mL,0.0577mL,相对不确定度,0.00046,0.00231,两个不同的容量瓶,由于其置信区间不同,在量取体积时带来的不确定度不同,;,其相对不确定度对结果的影响差一个数量级,.,因此,可以看出容量瓶,A,好于容量瓶,B,（,五）环境条件的差异对分析测试质量的影响,25mL,容量瓶,实验室,A,实验室,B,实验室,C,室内温差,0.02,3,10,不确定度,0.0000535mL,0.00806,mL,0.0268mL,相对不确定度,0.00000214,0.000322,0.00107,结论,:,实验室,A,的实验温差环境最好,同一容量瓶在三个不同实验室中,由于实验室室内温差不同,在量取体积时带来的不确定度不同,在实验室,A,和实验室,C,中操作过程带来的相对不确定度相差三个数量级,.,（六）称量质量的差异对分析测试质量的影响,实验,1,实验,2,实验,3,天平的不确定度,0.141mg,0.141mg,0.141mg,称量质量,1g,0.02g,0.002g,相对不确定度,0.000141,0.00705,0.0705,实验,1,过程中带来的相对不确定度最小，在允许的,情况下，称量的质量大可以带来较小的不确定度，,使结果的不确定度更小，结果更精确。,用同一台天平称量不同质量的样品,由于称量质量不同,对结果的不确定度影响不同,由,1g,到,0.002g,之间,相对不确定度相差两个数量级,。,结论,质量控制是提高实验室分析测试结果的必须步骤；,不确定度评估详细准确的剖析了实验过程中每一个步骤对分析测试结果带来的影响；,深入分析这些影响能清晰准确的评价一个实验室或实验操作人员的分析测试质量；,通过不确定度评估可以为实验室或实验操作人员提高分析测试质量指出方向和提出改进措施。,谢谢,对不确定度和质量控制的关注！,