Т. Горбунова - Измерения, испытания и контроль. Методы и средства

Верхняя граница определяемых содержаний – наибольшее значение количества или концентрации компонента, определяемое по данной методике (С В).

Нижняя граница определяемых содержаний (С Н) – наименьшее содержание компонента, определяемого по данной методике. Обычно за С Нпринимают то минимальное количество или концентрацию, которые можно определять при коэффициенте вариации ( V или S r ) ≤ 0,33.

Чувствительность (коэффициент чувствительности S ) – мера степени изменения измерительного ( аналитического ) сигнала при изменении концентрации ( S = dY/dC ).

Селективность характеризует то, насколько сильно посторонние компоненты пробы влияют на результат измерения ( анализа ). Специфичность характеризует то, что никакие компоненты пробы, кроме определяемого, не влияют на величину сигнала (на результат анализа).

Робастность (помехоустойчивость) характеризует отсутствие влияний основы (матрицы) и межкомпонентных влияний на результат анализа.

Химические измерения существенно отличаются от классических физических измерений.

Необходимо учесть, что единство измерений достигается через непрерывную цепочку сопоставлений результата измерений с некоторым опорным значением. В качестве опорных значений принято использовать эталоны единиц системы СИ. В физических измерениях давно сформирована система эталонных средств измерений практически для всех физических величин.

Практика химических измерений в значительной степени находится вне этого направления развития. Огромное количество химических веществ и материалов (более 3,5 млн.) делает почти невозможным создание иерархической системы эталонов – стандартных образцов (СО), как это было сделано для физических измерений.

Кроме того в химических измерениях (анализе) отсутствуют резервы точности или их трудно привести в действие. В физических измерениях приемлемой точности можно добиться выбором подходящего средства измерения из имеющихся. В химическом анализе (химических измерениях) даже при использовании прецизионных методик правильность реально получаемых результатов не всегда соответствует ожидаемой. Кроме того, применение подобных методик часто приводит к потере других важных качеств анализа, например, возможности получать его данные в приемлемые сроки.

Существуют различные виды измерений.

1. По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения выделяют:

– статические измерения – измерения, при которых измеряемая величина остается постоянной во времени; статическими измерениями являются, например, измерения геометрических параметров объекта, постоянной температуры, концентрации раствора постоянного состава;

– динамические измерения – измерения, в процессе которых измеряемая величина изменяется и является непостоянной во времени; это связано с инерционными (динамическими) свойствами средств измерений и с изменениями самой измеряемой величины.

2. По способу получения результата измерения существуют:

– прямые;

– косвенные;

– совокупные;

– совместные измерения.

Прямое измерение – измерение, при котором искомое значение величины получают непосредственно от средства измерений (ФЗ «Об обеспечении единства измерений»). К прямым измерениям можно отнести измерение:

– массы при помощи весов;

– температуры при помощи термометра;

– рН при помощи рН-метра;

– электропроводности при помощи кондуктометра и т.п.

Косвенное измерение – измерение, при котором значение физической величины получают на основании известной зависимости между этой величиной и величиной ( величинами ), подвергаемыми прямым измерениям:

где y – искомое значение косвенно измеряемой величины;

x i – значения величин, подвергаемых прямым измерениям;

f – знак функциональной зависимости, форма которой и природа связанных ею величин заранее известны.

Примером косвенного измерения может служить измерение содержания (концентрации) поглощающего излучение вещества с использованием фотометрического метода на основании зависимости, выражаемой уравнением Бугера-Ламберта-Бера ( A = ε λ٠ℓ٠ C ), откуда:

где A – оптическая плотность раствора, значение которой получают непосредственно от средства измерения – спектрофотометра;

C – концентрация поглощающего вещества, моль/л;

ℓ – толщина поглощающего слоя, см;

ε λ– коэффициент пропорциональности (молярный коэффициент поглощения), л · моль -1 · см -1.

В подавляющем большинстве случаев анализ (аналитический контроль) предполагает использование косвенных измерений.

Совокупные измерения – это проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомую величину определяют решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.

Совместные измерения – это проводимые одновременно измерения нескольких неодноименных величин для установления функциональной зависимости между ними.

3. По условиям, определяющим точность результата, измерения делят на три класса:

– измерения максимально возможной точности, достигаемой при существующем уровне техники; к ним относят:

– эталонные измерения, связанные с максимально возможной точностью воспроизведения установленных единиц физических величин;

– измерения физических констант (прежде всего – универсальных);

– некоторые специальные измерения, требующие высокой точности;

– контрольно-поверочные (метрологические) измерения – измерения, погрешность которых с определенной вероятностью не должна превышать некоторое заданное значение; к ним относят:

– измерения, выполняемые лабораториями государственного надзора за внедрением и соблюдением стандартов и состоянием измерительной техники;

– измерения, выполняемые измерительными лабораториями предприятий такими средствами измерений и по такой методике, которые гарантируют заданную погрешность;

– технические измерения – измерения, в которых погрешность результата определяется характеристиками средств и методик измерений; к ним относят измерения, выполняемые в процессе производства.

4. По способу выражения результата измерения различают:

– абсолютные и

– относительные измерения.

Абсолютными называют измерения, которые основаны на прямых измерениях одной или нескольких основных величин или на использовании значений физических констант. Примерами абсолютных измерений могут служить: измерения силы электрического тока амперметром, измерения напряжения (потенциала) с помощью вольтметра (потенциометра).