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1、第二章誤差和分析數(shù)據(jù)處理1.基本概念及術(shù)語 準(zhǔn)確度:分析結(jié)果與真實(shí)值接近的程度,其大小可用誤差表示?! 【芏龋浩叫袦y量的各測量值之間互相接近的程度,其大小可用偏差表示?! ∠到y(tǒng)誤差:是由某種確定的原因所引起的誤差,一般有固定的方向(正負(fù))和大小,重復(fù)測定時(shí)重復(fù)出現(xiàn)。包括方法誤差、儀器或試劑誤差及操作誤差三種?! ∨既徽`差:是由某些偶然因素所引起的誤差,其大小和正負(fù)均不固定?! ∮行?shù)字:是指在分析工作中實(shí)際上能測量到的數(shù)字。通常包括全部準(zhǔn)確值和最末一位欠準(zhǔn)值(有±1個(gè)單位的誤差)。 t分布:指少量測量數(shù)據(jù)平均值的概率誤差分布。可采用t分布對(duì)有
2、限測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理?! ≈眯潘脚c顯著性水平:指在某一t值時(shí),測定值x落在μ±tS范圍內(nèi)的概率,稱為置信水平(也稱置信度或置信概率),用P表示;測定值x落在μ±tS范圍之外的概率(1-P),稱為顯著性水平,用α表示?! ≈眯艆^(qū)間與置信限:系指在一定的置信水平時(shí),以測定結(jié)果x為中心,包括總體平均值μ在內(nèi)的可信范圍,即μ=x±uσ,式中uσ為置信限。分為雙側(cè)置信區(qū)間與單側(cè)置信區(qū)間。 顯著性檢驗(yàn):用于判斷某一分析方法或操作過程中是否存在較大的系統(tǒng)誤差和偶然誤差的檢驗(yàn)。包括t檢驗(yàn)和F檢驗(yàn)。2.重點(diǎn)和難點(diǎn) ?。?)準(zhǔn)確度與精密度的概念及相互關(guān)系準(zhǔn)確度與
3、精密度具有不同的概念,當(dāng)有真值(或標(biāo)準(zhǔn)值)作比較時(shí),它們從不同側(cè)面反映了分析結(jié)果的可靠性。準(zhǔn)確度表示測量結(jié)果的正確性,精密度表示測量結(jié)果的重復(fù)性或重現(xiàn)性。雖然精密度是保證準(zhǔn)確度的先決條件,但高的精密度不一定能保證高的準(zhǔn)確度,因?yàn)榭赡艽嬖谙到y(tǒng)誤差。只有在消除或校正了系統(tǒng)誤差的前提下,精密度高的分析結(jié)果才是可取的,因?yàn)樗罱咏谡嬷担ɑ驑?biāo)準(zhǔn)值),在這種情況下,用于衡量精密度的偏差也反映了測量結(jié)果的準(zhǔn)確程度。 ?。?)系統(tǒng)誤差與偶然誤差的性質(zhì)、來源、減免方法及相互關(guān)系系統(tǒng)誤差分為方法誤差、儀器或試劑誤差及操作誤差。系統(tǒng)誤差是由某些確定原因造成的,有固定的
4、方向和大小,重復(fù)測定時(shí)重復(fù)出現(xiàn),可通過與經(jīng)典方法進(jìn)行比較、校準(zhǔn)儀器、作對(duì)照試驗(yàn)、空白試驗(yàn)及回收試驗(yàn)等方法,檢查及減免系統(tǒng)誤差。偶然誤差是由某些偶然因素引起的,其方向和大小都不固定,因此,不能用加校正值的方法減免。但偶然誤差的出現(xiàn)服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律,因此,適當(dāng)?shù)卦黾悠叫袦y定次數(shù),取平均值表示測定結(jié)果,可以減小偶然誤差。二者的關(guān)系是,在消除系統(tǒng)誤差的前提下,平行測定次數(shù)越多,偶然誤差就越小,其平均值越接近于真值(或標(biāo)準(zhǔn)值)?! 。?)有效數(shù)字保留、修約及運(yùn)算規(guī)則保留有效數(shù)字位數(shù)的原則是,只允許在末位保留一位可疑數(shù)。有效數(shù)字位數(shù)反映了測量的準(zhǔn)確程度,絕不能隨意
5、增加或減少。在計(jì)算一組準(zhǔn)確度不等(有效數(shù)字位數(shù)不等)的數(shù)據(jù)前,應(yīng)采用“四舍六入五留雙”的規(guī)則將多余數(shù)字進(jìn)行修約,再根據(jù)誤差傳遞規(guī)律進(jìn)行有效數(shù)字的運(yùn)算。幾個(gè)數(shù)據(jù)相加減時(shí),和或差有效數(shù)字保留的位數(shù),應(yīng)以小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)最少(絕對(duì)誤差最大)的數(shù)據(jù)為依據(jù);幾個(gè)數(shù)據(jù)相乘除時(shí),積或商有效數(shù)字保留的位數(shù),應(yīng)以相對(duì)誤差最大(有效數(shù)字位數(shù)最少)的數(shù)據(jù)為準(zhǔn),即在運(yùn)算過程中不應(yīng)改變測量的準(zhǔn)確度。 ?。?)有限測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理與t分布通常分析無法得到總體平均值μ和總體標(biāo)準(zhǔn)差σ,僅能由有限測量數(shù)據(jù)的樣本平均值和樣本標(biāo)準(zhǔn)差S來估計(jì)測量數(shù)據(jù)的分散程度,即需要對(duì)有限測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)
6、處理,再用統(tǒng)計(jì)量去推斷總體。由于和S均為隨機(jī)變量,因此這種估計(jì)必然會(huì)引進(jìn)誤差。特別是當(dāng)測量次數(shù)較少時(shí),引入的誤差更大,為了補(bǔ)償這種誤差,可采用t分布(即少量數(shù)據(jù)平均值的概率誤差分布)對(duì)有限測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理。 ?。?)置信水平與置信區(qū)間的關(guān)系置信水平越低,置信區(qū)間就越窄,置信水平越高,置信區(qū)間就越寬,即提高置信水平需要擴(kuò)大置信區(qū)間。置信水平定得過高,判斷失誤的可能性雖然很小,卻往往因置信區(qū)間過寬而降低了估計(jì)精度,實(shí)用價(jià)值不大。在相同的置信水平下,適當(dāng)增加測定次數(shù)n,可使置信區(qū)間顯著縮小,從而提高分析測定的準(zhǔn)確度?! 。?)顯著性檢驗(yàn)及注意問題t檢
7、驗(yàn)用于判斷某一分析方法或操作過程中是否存在較大的系統(tǒng)誤差,為準(zhǔn)確度檢驗(yàn),包括樣本均值與真值(或標(biāo)準(zhǔn)值)間的t檢驗(yàn)和兩個(gè)樣本均值間的t檢驗(yàn);F檢驗(yàn)是通過比較兩組數(shù)據(jù)的方差S2,用于判斷兩組數(shù)據(jù)間是否存在較大的偶然誤差,為精密度檢驗(yàn)。兩組數(shù)據(jù)的顯著性檢驗(yàn)順序是,先由F檢驗(yàn)確認(rèn)兩組數(shù)據(jù)的精密度無顯著性差別后,再進(jìn)行兩組數(shù)據(jù)的均值是否存在系統(tǒng)誤差的t檢驗(yàn),因?yàn)橹挥挟?dāng)兩組數(shù)據(jù)的精密度或偶然誤差接近時(shí),進(jìn)行準(zhǔn)確度或系統(tǒng)誤差的檢驗(yàn)才有意義,否則會(huì)得出錯(cuò)誤判斷。 需要注意的是:①檢驗(yàn)兩個(gè)分析結(jié)果間是否存在著顯著性差異時(shí),用雙側(cè)檢驗(yàn);若檢驗(yàn)?zāi)撤治鼋Y(jié)果是否明顯高于(
8、或低于)某值,則用單側(cè)檢驗(yàn);②由于t與F等的臨界值隨α的不同而不同,因此置信水平P或顯著性水平α的選擇必須適當(dāng),否則可能將