CNAS-GL06-2006 化学分析中不确定度的评估指南

CNAS—GL06化学分析中不确定度的评估指南GuidanceonEvaluatingtheUncertaintyinChemicalAnalysis中国合格评定国家认可委员会二〇〇六年六月CNAS-GL06：2006第1页共148页2006年06月01日发布2006年07月01日实施前言本指南旨在为化学检测实验室进行不确定度评估提供指导，其内容等同采用EURACHEM与CITAC联合发布的指南文件《分析测量中不确定度的量化》（QuantifyingUncertaintyinAnalyticalMeasurement）第二版。本文件是CNAS实验室的指南性文件，只对化学检测实验室在实施认可准则时提供指引，并不增加对CNAS—CL01：2006《实验室能力认可准则》的要求。文件编号为CNAS—GL06：2006。在本文件的翻译和编制得到了深圳出入境检验检疫局、天津出入境检验检疫局和中国电子技术标准化研究所的大力协助，在此表示感谢。CNAS-GL06：2006第2页共148页2006年06月01日发布2006年07月01日实施目录引言……………………………………………………………………………………………41.目的与范围…………………………………………………………………………………62.不确定度……………………………………………………………………………………72.1不确定度的定义……………………………………………………………………72.2不确定度的来源……………………………………………………………………72.3不确定度的分量……………………………………………………………………72.4误差和不确定度……………………………………………………………………83.分析测量和不确定度………………………………………………………………………93.1方法确认……………………………………………………………………………103.2方法性能的实验研究………………………………………………………………113.3溯源性………………………………………………………………………………124.测量不确定度的评估过程………………………………………………………………145.第一步被测量的技术规定………………………………………………………………156.第二步识别不确定度来源………………………………………………………………177.第三步量化不确定度……………………………………………………………………197.1引言…………………………………………………………………………………207.2不确定度的评估程序………………………………………………………………207.3以前研究的相关性…………………………………………………………………217.4量化单个分量来评估不确定度……………………………………………………217.5极匹配的有证标准物质……………………………………………………………227.6使用以前的协同方法开发和确认研究数据来评估不确定度……………………227.7使用实验室内开发和确认研究进行不确定度评估………………………………237.8经验方法的不确定度评估…………………………………………………………267.9特别方法的不确定度评估…………………………………………………………267.10单个分量的量化……………………………………………………………………277.11单个不确定度分量的试验估计……………………………………………………277.12基于其他结果或数据的评估………………………………………………………287.13根据理论原理建立模型……………………………………………………………297.14基于判断的评估……………………………………………………………………297.15偏差的显著性………………………………………………………………………31CNAS-GL06：2006第3页共148页2006年06月01日发布2006年07月01日实施8.第四步计算合成不确定度………………………………………………………………318.1标准不确定度………………………………………………………………………318.2合成标准不确定度…………………………………………………………………328.3扩展不确定度………………………………………………………………………359.不确定度的报告……………………………………………………………………………369.1总则……………………………………………………………………………………369.2所需要的信息…………………………………………………………………………369.3报告标准不确定度……………………………………………………………………379.4报告扩展不确定度……………………………………………………………………379.5结果的数值表示………………………………………………………………………389.6与限值的符合性………………………………………………………………………38附录A例子…………………………………………………………………………………40介绍………………………………………………………………………………………40例子A1：校准标准溶液的制备…………………………………………………………42例子A2：氢氧化钠溶液的标定…………………………………………………………50例子A3：酸碱滴定………………………………………………………………………62例子A4：实验室内部确认研究的不确定度评估面包中有机磷农药的测定…………………………………………………75例子A5：原子吸收光谱法测定陶瓷中镉溶出量………………………………………88例子A6：动物饲料中粗纤维的测定……………………………………………………100例子A7：使用同位素稀释和电感耦合等离子体质谱测定水中的铅含量……………109附录B定义…………………………………………………………………………………119附录C分析过程中的不确定度……………………………………………………………123附录D分析不确定度来源…………………………………………………………………125附录E有用的统计程序……………………………………………………………………128附录F检测限/测量限的测量不确定度……………………………………………………139附录G不确定度的常见来源和数值………………………………………………………141附录H参考文献……………………………………………………………………………147CNAS-GL06：2006第4页共148页2006年06月01日发布2006年07月01日实施引言很多重要的决策都是建立在化学定量分析的结果基础上，例如，化学定量分析的结果可以用于估计收益、判定某些材料是否符合特定规范或法定限量、或估计货币价值。当我们使用分析结果来作为决策依据的时候，很重要的一点是必须对这些结果的质量有所了解，换句话说，就是必须知道用于所需目的时，这些结果在多大程度上是可靠的。化学分析结果的用户，特别是涉及国际贸易领域时，正在受到越来越大的压力减少取得化学分析结果的重复劳动。达到这个目的的前提是必须建立对由非用户自身机构所得数据的信心。在化学分析的某些领域，现在已经有一个正式的（经常是法定的）要求，就是要求实验室引进质量保证措施来确保其能够并且正在提供所需质量的数据。这些质量保证措施包括：使用经确认的分析方法、使用规定的内部质量控制程序、参加水平测试项目、通过根据ISO17025[H.1]进行的实验室认可和建立测量结果的溯源性。在分析化学中，过去曾经把重点放在通过特定方法获得的结果的精密度，而不是他们对所定义的标准或SI单位的溯源性。这种思路导致使用“官方方法”来满足法定要求和贸易要求。但是，因为现在正式要求建立结果的可信度，所以必须要求测量结果可以溯源至所定义的标准，如SI单位、标准物质或（如果适用）所定义的方法或经验方法（参见5.2节）。内部质量控制程序、水平测试和实验室认可可以作为辅助方法来证明与给定标准的溯源性。上述要求的结果是：化学家们就其所从事的分析工作，正受到越来越大的压力要求其证明其结果的质量，特别是通过度量结果的可信度来证明结果的适宜性。这一般包括期望某个结果与其他结果相吻合的程度，通常与所使用的分析方法无关。度量该项内容的一个有用的方法就是测量不确定度。虽然化学家们认识测量不确定度的概念已经有很多年了，但是直到1993年ISO才联合BIPM、IEC、IFCC、IUPAC、IUPAP和OIML出版了《测量不确定度表述指南》[H.2]，该指南正式确定了适用于广泛测量领域的评估和表达测量不确定度的通用原则。本指南文件说明了ISO指南的概念如何运用到化学测量中。它首先引入了不确定度的概念及不确定度和误差的区别，然后描述了评估不确定度的步骤，并在附录A中给出了评估过程的实际例子。CNAS-GL06：2006第5页共148页2006年06月01日发布2006年07月01日实施评估不确定度时，要求分析人员密切注意产生不确定度的所有可能来源。虽然对不确定度来源的详尽研究需要付出相当多的工作，但是，所付出的努力与所分析对象的复杂程度应相适宜。实际上，初步的分析就可快速确定不确定度昀重要的来源。正如实例中所显示的那样，合成不确定度的数值几乎完全取决于那些重要的不确定度分量。评估不确定度时，正确的做法应该是集中精力分析昀大的不确定度分量。此外，对于某特定实验室中指定方法（即：特定的测量程序）完成不确定度评估后，经过有关质量控制数据验证后，这一不确定度估计值能可靠地适用于以后该实验室使用该方法所得到的结果中。只要测量过程本身或所使用的设备未变化，就不需要再进一步进行不确定度评估了。在测量过程本身或所使用的设备发生变化时，需要重新审查不确定度评估结果，并将这项工作作为通常进行的方法再确认的一部分。EURACHEM第一版“分析测量中的不确定度评估”指南[H.3]是根据ISO指南于1995年出版的。编制EURACHEM指南的第二版时，依据了化学实验室测量不确定度评估的实践经验，并更清楚地认识到实验室引入正式质量保证程序的必要性。第二版强调的是实验室引入测量不确定度评估程序时，应该与其现有的质量保证措施结合起来，因为上述质量保证措施通常提供了评估测量不确定度所需要的很多信息。所以本指南中明确给出了完全按ISO指南中的原则使用确认和有关的数据来进行不确定度评估。本方法也与ISO17025：1999[H.1]的要求相吻合。注：附录A中给出了实例。附录B中给出了定义列表。按惯例将文中第一次出现的有定义的术语用黑体字打印，并在方括号中给出了其在附录B中的索引号。定义主要摘自国际计量学基本和通用标准术语词汇表（VIM）[H.4]、指南[H.2]和ISO3534（统计学-词汇表和符号）[H.5]。附录C中用通用术语列出了产生测量结果的化学分析的总体结构。附录D描述了用于识别不确定度分量和筹划下一步所需试验的通用程序。附录E中列出了分析化学中测量不确定度评估所使用的某些统计方法。附录F中讨论了接近检出限时测量不确定度的处理方法。附录G列出了很多常见的不确定度来源和评估不确定度数值的方法。附录H是参考文献。CNAS-GL06：2006第6页共148页2006年06月01日发布2006年07月01日实施化学分析中不确定度的评估指南1．目的与范围1.1本指南给出了定量化学分析中评估和表述不确定度的详细指导。它是基于“ISO测量不确定度表述指南”[H.2]中所采用的方法，适用于各种准确度和所有领域-从日常分析到基础研究、到经验方法和合理方法（参见第5.3节）。需要化学测量并可以使用本指南原理的一些常见领域有：·制造业中的质量控制和质量保证；·判定是否符合法定要求的测试；·使用公认方法的测试；·标准和设备的校准；·与标准物质研制和认证有关的测量活动；·研究和开发活动。1.2请注意在某些情况下可能还需要额外的指南。特别是，本指南中未包括如何使用公认方法（包括多重测量方法）给标准物质