浅论长沙某化工园区中化工中误差分析的主要原因及数据处理的改进对策

浅论长沙某化工园区中化工中误差分析的主要原因及数据处理的改进对策

杨春梅

湖南省金天石建筑设计有限公司化工设计师  湖南省长沙市410000

【摘  要】：  化工中分析结论的正确性、准确性来源于误差分析和数据处理。

         【关键词】：化工园区 误差分析 数据处理

第一章 慨述

由于实验方法和实验设备的不完善，周围环境的影响，以及人的观察力，测量程序等限制，实验观测值和真值之间，总是存在一定的差异。人们常用绝对误差、相对误差或有效数字来说明一个近似值的准确程度。为了评定实验数据的精确性或误差，认清误差的来源及其影响，需要对实验的误差进行分析和讨论。由此可以判定哪些因素是影响实验精确度的主要方面，从而在以后实验中，进一步改进实验方案，缩小实验观测值和真值之间的差值，提高实验

的精确性。

在科学与工程中，该用几位有效数字来表示测量或计算结果，总是以一定位数的数字来表示。不是说一个数值中小数点后面位数越多越准确。实验中从测量仪表上所读数值的位数是有限的，而取决于测量仪表的精度，其最后一位数字往往是仪表精度所决定的估计数字。即一般应读到测量仪表最小刻度的十分之一位。数值准确度大小由有效数字位数来决定。

        化工中分析结论的正确性、准确性来源于误差分析和数据处理，故本文就误差分析的主要原因和数据处理的改进对策加以浅论。

第二章 误差及其产生的原因

误差指测量值与真实值之差。偏差指测量值与平均值之差。习惯上常将两者混用不加区别。

误差根据其性质及来源可归结为三类：

（一）系统误差

是指在测定中由固定因素所造成的误差。包括仪器误差、方法误差、试剂误差、个人误差、读数误差等。其大小及符号在同一实验中完全相同。

（二）偶然误差

是由于偶然原因引起的误差。产生这种误差的因素往往是不固定的，有时大，有时小；有时正，有时负。这种误差是不可测的，因而也就无法控制。如果进行多次测量，则可发现偶然误差完全服从统计学规律，是按正态分布的(图1-3)。

(三)过失误差

过失误差是一种显然与事实不符的误差。它主要是由于工作中的粗枝大叶、不遵守操作规程等原因造成的。例如读错刻度、加错试剂、器皿不净、记录及计算上的错误等等。这种误差无规律可寻，只要分析时作到耐心细致地操作，过失误差就可以避免。

第三章 准确度、精密度及其表示方法

（一）准确度

分析方法的准确度，是指测定值与试样实际含量之间的符合程度。

在分析工作中，为了评定一个分析方法的准确度，可以测定这个方法的回收率。测回收率的方法是，先测出样品中某一成分的含量，再向样品中加入已知量同成分的标准物质，混合均匀，再次测出总含量。按下式计算回收率：

回收率(％)=（X2-X1）/A×100%

式中：X1——原样品中某物质的测得值；

X2——加人标准物质后样品测得值；

A——加入标准物质量。

[例]取50毫升水样，测出汞含量为0.012毫克，再取相同的水样50毫升加入0.05毫克汞，测量值为0.058毫克，此法的回收率为：

回收率（%）=(0.058-0.012)/0.05×100%=92%

回收率应该是多次测得的平均值。加人的标准物盾数量，最好接近样品中该物质的含量。这样测得的回收率才有实际意义。

（二）精密度

分析方法的精密度是指同一试样经多次测定所获得结果之间的符合程度。通常用偏差表示。在分析化学中目前广泛用均方差（或称标准偏差）。可按下式计算，

从上面的公式可以看出，分析次数愈多，标准偏差念小。标准偏差对一组测量值中的较大偏差和较小偏差感觉比较灵敏，能很好地表现出测定值之间的分散程度。

应当指出，精密度和准确度是评价分折结果的两个不同概念。准确度是由偶然误差决定的。在分析过程中虽然有很高的精密度，但是也不能说明结果准确。一个准确度高的分析方法，它的精密度必然是良好的。因此，在分析工作中精密度只能反映方法的稳定性，准确度才能说明方法的可靠程度。

第四章 数据处理

对于测得的一系列数据，必须进行正确的数学处理，才能获得准确可靠的分析结果。

（一）有效数字

有效数字是指在化验中实际能测量到的数字。只有末位数是估计出来的，如在天平上称得某一物体重量为0.5042克，其中小数点后的前三位是准确数字，而第四位是估读的，不够准确，但也不是臆造的，所以在记录时应该保留它。故0.5042有四位有效数字。

（二)“零”在有效数字中的作用

“0”在数字中可能是有效数字，也可能不是有效数字，它只起定位作用。例如，0.00450克/升，前面三个“0”只起定位作用，最后一个“0”是有效数字。故0.00450有三位有效数字，可以写成450毫克/升。

以“0”结尾的正整数，有效数字的位数不确定。例如，4500可能是二位、三位或四位有效数字。对于这种情况，应根据实际有效数字位数，用指数表示。写成4.5×103为两位有效数字；写成4.50×103为三位有效数字；写成4.500×103为四位有效数字。

在记录和运算过程中必须遵守有效数字规则，只保留一位可疑数字。对加减乘除计算所得结果，其有效数字的确定，可按位数最少那一组数的位数来确定。例如：

56×0.003462×43.22/1.684=4.975740996

实际上这个数我们只能取5.0，因为式中的“56”有效

数字是两位，故所得结果保留两位数字才有实际意义。

（三)可疑数据的取舍

在一系列的实验数据中，常有个别数值偏离平均值较远(称极端值），如果保留这一数值，则对平均值及标准偏差都将引起很大的影响，在处理这种看来反常的数据时，应该十分谨慎。只有已经发现极端值是由操作中错误引起的，才能根据误差理论决定数值的取舍。

如果用标准偏差表示精密度，测定数据在四个以上时，可用下式决定舍弃：

计算结果大于3，该极端值应舍弃，否则，应该保留。

上式是根据 Chauvenet 数值舍弃法则简化而来的。

  参考文献
        [1] 朱宝轩．化工安全技术基础．北京．化学工业出版社．2008
        [2]  刘景良 .化工安全技术. 北京．化学工业出版社.2008
        [3] 刘景尧．厂矿有害物质分析．北京．劳动人事出版社．2002

   [4] 周出元，陈桂琴．化工安全技术与管理(第2版)．北京．化学工业出版社．2002