一 、術(shù)語和定義
準(zhǔn)確度
準(zhǔn)確度指,檢測結(jié)果與真實值之間相符合的程度。(檢測結(jié)果與真實值之間差別越小,則分析檢驗結(jié)果的準(zhǔn)確度越高)
精密度
精密度指,在重復(fù)檢測中,各次檢測結(jié)果之間彼此的符合程度。(各次檢測結(jié)果之間越接近,則說明分析檢測結(jié)果的精密度越高)
重復(fù)性
重復(fù)性指,在相同測量條件下,對同一被測量進行連續(xù)、多次測量所得結(jié)果之間的一致性。
重復(fù)性條件包括:相同的測量程序、相同的測量者、相同的條件下,使用相同的測量儀器設(shè)備,在短時間內(nèi)進行的重復(fù)性測量。
再現(xiàn)性(復(fù)現(xiàn)性)
在改變測量條件下,同一被測量的測定結(jié)果之間的一致性。
改變條件包括:測量原理、測量方法、測量人、參考測量標(biāo)準(zhǔn)、測量地點、測量條件以及測量時間等。
二 、誤差的種類、來源和消除
根據(jù)誤差的來源和性質(zhì),誤差可以分為以下幾種:
系統(tǒng)誤差(又稱規(guī)律誤差)
1.1系統(tǒng)誤差的定義
※ 系統(tǒng)誤差是指,在偏離檢測條件下,按某個規(guī)律變化的誤差。
※ 系統(tǒng)誤差是指,同一量的多次測量過程中,保持恒定或可以預(yù)知的方式變化的測量誤差。
1.2 系統(tǒng)誤差的特點
系統(tǒng)誤差又稱可測量誤差,它是由檢測過程中某些經(jīng)常性原因引起的,再重復(fù)測定中會重復(fù)出現(xiàn),它對檢測結(jié)果的影響是比較固定的。
1.3系統(tǒng)誤差的主要來源
a)方法誤差
主要由于檢測方法本身存在的缺陷引起的。如重量法檢測中,檢測物有少量分解或吸附了某些雜質(zhì)、滴定分析中,反應(yīng)進行的不完全、等當(dāng)點和滴定終點不一致等;
b)儀器誤差
由儀器設(shè)備精密度不夠,引起的的誤差。如天平(特別是電子天平,在0.1-0.9mg之間)、砝碼、容量瓶等;
C)試劑誤差
試劑的純度不夠、蒸餾水中含的雜質(zhì),都會引起檢測結(jié)果的偏高或偏低;
d)操作誤差
由試驗驗人員操作不當(dāng)、不規(guī)范所引起的的誤差。如,有的檢驗人員對顏色觀察不敏感,明明已到等當(dāng)點、顏色已發(fā)生突變,可他卻看不出來;或在容量分析滴定讀數(shù)時,讀數(shù)時間、讀數(shù)方法都不正確,按個人習(xí)慣而進行的操作。
1.4 系統(tǒng)誤差的消除
a)對照試驗
即用可靠的分析方法對照、用已知結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)試樣對照(包括標(biāo)準(zhǔn)加入法),或由不同的實驗室、不同的分析人員進行對照等。(實驗室資質(zhì)認定要求做比對計劃,如人員比對、樣品復(fù)測及實驗室之間的比對等都屬于比對試驗)。
b)空白試驗
即在沒有試樣存在的情況下,按照標(biāo)準(zhǔn)檢測方法的同樣條件和操作步驟進行試驗,所得的結(jié)果值為空白值,*終,用被測樣品的檢驗結(jié)果減去空白值,即可得到比較準(zhǔn)確的檢測結(jié)果。(即實測結(jié)果=樣品結(jié)果-空白值)(再例:重量法中的空白坩堝)。
c)校正試驗
即對儀器設(shè)備和檢驗方法進行校正,以校正值的方式,消除系統(tǒng)誤差。
被測樣品的含量 = 樣品的檢測結(jié)果 × 標(biāo)樣含量/標(biāo)樣檢測結(jié)果
公式中:標(biāo)樣含量/標(biāo)樣檢測結(jié)果 — 即校正系數(shù)K
誤差偶然(隨機誤差、不定誤差)
2.1誤差偶然(也稱隨機誤差、不定誤差)定義
偶然誤差指,由于在測定過程中一系列有關(guān)因素微小的隨機波動而形成的具有相互抵償性的誤差。
2.2 誤差偶然(隨機誤差、不定誤差)特點
誤差偶然(隨機誤差、不定誤差)特點就個體而言是不確定的,產(chǎn)生的的這種誤差的原因是不固定的,它的來源往往也一時難以察覺,可能是由于測定過程中外界的偶然波動、儀器設(shè)備及檢測分析人員某些微小變化等所引起的,誤差的絕對值和符號是可變的,檢測結(jié)果時大時小、時正時負,帶有偶然性。但當(dāng)進行很多次重復(fù)測定時,就會發(fā)現(xiàn),誤差偶然(隨機誤差、不定誤差)具有統(tǒng)計規(guī)律性,即服從于正態(tài)分布。
粗大誤差(簡稱粗差、也稱過失誤差、疏忽誤差)
3.1粗大誤差定義:
※ 粗大誤差指,在一定測量條件下,測量值明顯偏離實際值所形成的誤差(亦稱離群值)。
※ 粗大誤差指,明顯超出測定條件下預(yù)期的誤差,即是明顯歪曲檢測結(jié)果的誤差。
3.2粗大誤差的來源
產(chǎn)生粗大誤差的原因有主觀因素,也有客觀因素。例如,由于實驗人員的疏忽、失誤,造成檢測時的錯讀、錯記、錯算或電壓不穩(wěn)
定到致使儀器波動導(dǎo)致檢測結(jié)果出現(xiàn)的異常值等。含有粗大誤差的檢測結(jié)果成為“壞值”,壞值應(yīng)想辦法予以發(fā)現(xiàn)和剔除。
3.3粗大誤差的消除
剔除粗大誤差*常用的方法是萊依達(即3S)準(zhǔn)則(3S即3倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差),該準(zhǔn)則要求檢測結(jié)果的次數(shù)不能小于10次,否則不能剔除任何“壞值”,對于非從事計量檢測工作而言,進行檢驗10次以上的分析化學(xué)不太現(xiàn)實,因此,我們采取4法和Q檢驗法。在后面將逐一以介紹。
以上我們較詳細的介紹了系統(tǒng)誤差、偶然誤差及粗大誤差。區(qū)別三類誤差的主要依據(jù)是人們對誤差的掌握程度和控制的程度,能掌握其數(shù)值變化規(guī)律的,則認為是系統(tǒng)誤差;掌握其統(tǒng)計規(guī)律的,則認為偶然(隨機)誤差;實際上未掌握規(guī)律的認為是粗大誤差。由于掌握和控制的程度受到需要和可能兩方面的制約,當(dāng)檢測要求和觀察范圍不同時、掌握和控制的程度也不同,就會出現(xiàn)同一誤差在不同的場合下屬于不同的類別。因而,系統(tǒng)誤差與偶然誤差沒有一條不可逾越的明顯界限(只能是一個過渡區(qū))。而且,兩者在一定條件下可能互相轉(zhuǎn)化。例如,某一產(chǎn)品,由于其用途不同其精度要求也不同,對于精度要求高的,出現(xiàn)的粗大誤差,對于精度要求低的產(chǎn)品而言屬于隨機誤差。同樣,粗大誤差和數(shù)值很大隨機誤差間的也沒有明顯的界限,也存在類似的轉(zhuǎn)化。因而,如果想刻意的劃定不同類別間的誤差的界限,是沒有必要的。
三 、誤差理論在質(zhì)量控制中的應(yīng)用
利用誤差理論對日常檢驗工作進行質(zhì)量控制,有著重要的意義。如在《實驗室資質(zhì)認定評審準(zhǔn)則》的5.7結(jié)果質(zhì)量控制中的5.7.1提出了質(zhì)量控制的幾種方法:
a)定期使用有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),開展內(nèi)部質(zhì)量控制;
b)參加實驗室之間的比對或能力試驗;
c)使用不同的方法進行重復(fù)性檢測;
d)對留存樣品進行再檢測;
e)分析同一樣品不同特性結(jié)果的相關(guān)性。
3.1利用系統(tǒng)誤差和偶然誤差對日常檢驗工作進行質(zhì)量控制
為保證檢測結(jié)果的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性,通過用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進行質(zhì)量監(jiān)控,具體的做法是:用一標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或用檢測結(jié)果穩(wěn)定、均勻的在有效期內(nèi)的樣品,在規(guī)定的時間間隔內(nèi),對同一(標(biāo)物)樣品進行重復(fù)檢測,將檢測結(jié)果匯成曲線,
通過坐標(biāo)上檢測點的結(jié)果,將其聯(lián)成線,通過曲線可判定誤差的類型:
a)假設(shè)我們每10天檢測一次,共有10個點,而這10個點在標(biāo)準(zhǔn)值之間上下波動,無規(guī)律可言,則說明是偶然誤差,是正常狀態(tài);
b)當(dāng)檢測的結(jié)果呈現(xiàn)出規(guī)律性,或在真值線以上、或在真值線以下、或呈現(xiàn)一條斜線,則視為出現(xiàn)了系統(tǒng)誤差,這種情況下,應(yīng)查找出現(xiàn)系統(tǒng)的原因,并找到消除系統(tǒng)誤差的原因。
3.2參加實驗室間比對和能力驗證
a)實驗室間比對
參加實驗室之間的比對,也是進行質(zhì)量控制的一種方法,在進行實驗室比對時,應(yīng)充分考慮比對樣品的均勻度及穩(wěn)定性,如果比對樣品滿足不了以上條件,則比對結(jié)果毫無意義。
b)能力驗證是指,利用實驗室檢測數(shù)據(jù)的的比對,確定實驗室從事特定測試活動的技術(shù)能力。能力驗證一般由省級以上技術(shù)監(jiān)督局或國家認監(jiān)委組織。
3.3 使用不同的方法進行重復(fù)性檢測
通過使用不同的檢測方法,用同一樣品、同一檢測人員、相同環(huán)境條件下進行的重復(fù)性檢測,以減少檢測方法帶來的系統(tǒng)誤差。
3.4 對留存樣品進行再檢測
對留樣進行再檢測,即實驗室資質(zhì)認定現(xiàn)場考核方法,稱之為“樣品復(fù)測”。樣品復(fù)測包括“盲樣檢測”即用已知結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進行的檢測;另一種樣品復(fù)測的方法,即在樣品的有效期內(nèi),對樣品進行的再檢測。樣品的再檢測是考核樣品結(jié)果的復(fù)現(xiàn)性或再現(xiàn)性,即在不同時間、不同人員(也可是原檢測人員)、不同地點及不同檢測方法等,通過樣品的復(fù)現(xiàn)性用以考核檢測人員獨立操作的能力,通過結(jié)果誤差的分析,對實驗室的質(zhì)量進行有效控制。
3.5分析同一樣品不同特性結(jié)果的相關(guān)性
每個產(chǎn)品或樣品的各項結(jié)果都有相關(guān)性,正如人的正常高度和體重有一定的比例一樣,當(dāng)過重或過輕都不正常一樣。
實驗室誤差分析就大的方面而論,主要分為軟件方面、硬件方面和其它方面。軟件方面實驗室誤差分析主要包括檢驗人員的主要因素,實際操作、檢驗方法和檢驗理論;硬件實驗室誤差分析主要包括檢驗設(shè)備和環(huán)境條件;其它方面實驗室誤差分析主要指由于科技水平限制而無法預(yù)知的那些方面。其中,軟件方面實驗室誤差分析和硬件方面實驗室誤差分析是實驗室誤差分析的主要組成部分。因此,搞好實驗室誤差分析,主要就是搞好軟件方面和硬件方面的實驗室誤差分析。其次,還與檢驗方法是否合理,所涉及的環(huán)境、標(biāo)準(zhǔn)溶液、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)與方法標(biāo)準(zhǔn)配套等因素有關(guān)。
軟件方面實驗室誤差分析
軟件方面實驗室誤差分析是實驗室誤差分析的關(guān)鍵。它是實踐技能、檢驗方法、檢驗理論、檢驗信息過程的綜合體。要搞好軟件方面的實驗室誤差分析必須對這個綜合體加以分析并予以改進。對綜合體分析應(yīng)從以下兩個方面進行:
1.1 人員誤差分析
檢驗人員由于主觀因素和實際操作水平的不同必然會實驗帶來誤差。其中主觀因素的誤差尤其難以控制,因為每個人的生理特點、個性和習(xí)慣各不相同,要想預(yù)防和消除這些由主觀因素帶來的誤差,就必須要求檢驗人員有強烈的責(zé)任心,對工作認真負責(zé),嚴格執(zhí)行實驗室檢驗人員規(guī)章制度,力求盡量可能摒棄那些可能影響實驗的不良因素。實際操作水平的提高不但需要檢驗人員具備熟練的檢驗測試技能,而是還要具備豐富的科學(xué)理論知識,這就需要我們檢驗人員不懈的努力實習(xí)和長期的工作經(jīng)驗積累。
1.2 檢驗方法(檢驗理論)誤差
檢驗方法誤差主要指檢驗理論不十分完備,特別是忽略和簡化所引起的誤差。通用的實驗、檢驗方法是在長期實踐中逐漸形成并不斷加以完善的。特別是在實際應(yīng)用中,本著簡單、快速、準(zhǔn)確的要求,對檢驗方法進行合理的壓縮和簡化,壓縮和簡化后的檢驗方法雖然提高了檢驗速度和檢測效率,但潛在地增大了實驗誤差。如檢測碳酸飲料中的有機酸含*,采用傾折法消除飲料中二氧化碳對實驗后果的影響。這種方法雖然提高了檢驗速度,但傾折法對飲料飲料中二氧化碳消除并不十分明顯,所以說,傾折法并不是一個理想的壓縮和簡化的實驗方法。因此,在進行實驗室誤差分析時,我們必須考慮到這一點。同時,要求檢驗人員必須認真分析檢驗方法,從試樣制備、檢驗操作直至檢驗結(jié)果的分析與處理進行控制分析,保證檢驗結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
硬件方面實驗室誤差分析
硬件方面實驗室誤差分析是實驗室誤差分析的基礎(chǔ)。搞好實驗室硬件建設(shè)是減少實驗誤差,提高質(zhì)檢水平的根本。實驗室的硬件主要指檢測儀器、設(shè)備和工作環(huán)境。
2.1 檢測儀器、設(shè)備誤差
儀器、設(shè)備作為講師器具,其本身的結(jié)構(gòu)、工藝以及磨損、老化、故障都能引起誤差。因此,對檢測儀器、設(shè)備的保養(yǎng)、維護和使用要嚴格遵守實驗室檢測設(shè)備的規(guī)定,防止因檢測儀器、設(shè)備人為磨損和不正當(dāng)操作損壞而引起的器具誤差。另外,大多數(shù)檢測儀器、設(shè)備都是按相對測量法設(shè)計的,因此,在檢驗前或檢驗過程中必須用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定度,以消除檢測儀器、設(shè)備誤差。
2.2 工作環(huán)境誤差
工作環(huán)境主要包括溫度、濕度、大氣壓強、電場、磁場、振動等因素?梢哉f,在實驗室日常工作中,工作環(huán)境是經(jīng)常被考慮到的因素。如我們在實驗室檢驗時經(jīng)常記錄下的當(dāng)時室內(nèi)溫度和濕度這兩個環(huán)境參數(shù),其實就是考慮到環(huán)境因素對分析實驗的影響。環(huán)境誤差作為實驗室一種誤差來源,是我們無法徹底消除的克服的,我們只有通過不斷地改善實驗條件,減少來自環(huán)境方面的誤差。這就要求我們的各級政府都要重視實驗室建設(shè)并給予積極的財政支持,保證實驗室正常開展工作。
標(biāo)準(zhǔn)溶液、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)與方法標(biāo)準(zhǔn)的分析
3.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液誤差
標(biāo)準(zhǔn)溶液是滴定分析的基礎(chǔ),它的準(zhǔn)確與否,直接影響到分析結(jié)果。1988年,國家頒布了“化學(xué)試劑,滴定分析用標(biāo)準(zhǔn)溶液制備”標(biāo)準(zhǔn),即GB601—88,根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)制備的標(biāo)準(zhǔn)溶液,準(zhǔn)確度很高,其相對誤差不大于0.1%,這對于某些要求很高的分析檢驗,如化學(xué)試劑純度的測定,是十分必要的,而對于食品中某些常量的分析測定,就有些小題大做了。根據(jù)食品的特點,各項指標(biāo)一般要求精確到,4-I或±0.1。以蛋白質(zhì)含量為例,標(biāo)準(zhǔn)要求≥8.0為合格,按有效數(shù)字的概念,絕對誤差不超過末位數(shù)的半個單位,上述數(shù)值的絕對誤差為±0.05,相對誤差為±0.6%,列于這樣準(zhǔn)確度要求的檢驗,強調(diào)用誤差為0.1%的標(biāo)準(zhǔn)溶液來滴定,顯然是不合理的。
一個常規(guī)分析實驗室所其備的儀器、環(huán)境條件等,可以確保標(biāo)準(zhǔn)溶液的準(zhǔn)確度達到0.2% ,這種準(zhǔn)確度的標(biāo)準(zhǔn)溶液,既能滿足一般分析工作的需譬,又有比較廣泛的適用性。
3.2 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)與方法標(biāo)準(zhǔn)配套的誤差
標(biāo)準(zhǔn),具有科學(xué)性和嚴肅性。但在實際工作中,產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)與方法標(biāo)準(zhǔn)有時會不匹配,主要表現(xiàn)是:分析方法的準(zhǔn)確度遠遠高于結(jié)果要求的準(zhǔn)確度,或分析過程中各參數(shù)的準(zhǔn)確度不一致的問題。
例如:某一產(chǎn)品,標(biāo)準(zhǔn)要求的水份含量要小于等于5.0%,也就是說檢驗結(jié)果要求準(zhǔn)確到0.1,而方法標(biāo)準(zhǔn)則要求用分析天平來稱取樣品,雖然分析天平的誤差很小(絕對誤差為±0.0002),但與檢驗結(jié)果的準(zhǔn)確度要求相比,使用分析天平是完全沒有必要的。