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误差及其表示方法

2021.3.16

  误差——分析结果与真实值之间的差值 ( > 真实值为正,< 真实值为负)

  一. 误差的分类

  1. 系统误差(systermatic error )——可定误差(determinate error)

  (1)方法误差:拟定的分析方法本身不十分完善所造成;

   如:反应不能定量完成;有副反应发生;滴定终点与化学计量点不一致;干扰组分存在等。

  (2)仪器误差:主要是仪器本身不够准确或未经校准引起的;

  如:量器(容量平、滴定管等)和仪表刻度不准。

  (3)试剂误差:由于世纪不纯和蒸馏水中含有微量杂质所引起;

  (4)操作误差:主要指在正常操作情况下,由于分析工作者掌握操作规程与控制条件不当所引起的。如滴定管读数总是偏高或偏低。

  特性:重复出现、恒定不变(一定条件下)、单向性、大小可测出并校正,故有称为可定误差。可以用对照试验、空白试验、校正仪器等办法加以校正。

  2. 随机误差(random error)——不可定误差(indeterminate error)

  产生原因与系统误差不同,它是由于某些偶然的因素所引起的。

  如:测定时环境的温度、湿度和气压的微小波动,以其性能的微小变化等。

  特性:有时正、有时负,有时大、有时小,难控制(方向大小不固定,似无规律)

  但在消除系统误差后,在同样条件下进行多次测定,则可发现其分布也是服从一定规律(统计学正态分布),可用统计学方法来处理

   系统误差——可检定和校正

   偶然误差——可控制

   只有校正了系统误差和控制了偶然误差, 测定结果才可靠。

  二. 准确度与精密度

  (一)准确度与误差(accuracy and error)

  准确度:测量值(x)与公认真值(m)之间的符合程度。

  它说明测定结果的可靠性,用误差值来量度:

  绝对误差 = 个别测得值 -真实值

   (1)

   但绝对误差不能完全地说明测定的准确度,即它没有与被测物质的质量联系起来。如果被称量物质的质量分别为1g和0.1g,称量的绝对误差同样是0.0001g,则其含义就不同了,故分析结果的准确度常用相对误差(RE%)表示:

   (2)

  (RE%)反映了误差在真实值中所占的比例,用来比较在各种情况下测定结果的准确度比较合理。

  (二)精密度与偏差(precision and deviation)

  精密度:是在受控条件下多次测定结果的相互符合程度,表达了测定结果的重复性和 再现性。用偏差表示:

   1. 偏差

   绝对偏差: (3)

   相对偏差: (4)

  2. 平均偏差

  当测定为无限多次,实际上 〉30次时:

  总体平均偏差 (5)

   总体——研究对象的全体(测定次数为无限次)

   样本——从总体中随机抽出的一小部分

  当测定次数仅为有限次,在定量分析的实际测定中,测定次数一般较小,<20次时:

  平均偏差(样本) (6)

   相对平均偏差 (7)

   用平均偏差表示精密度比较简单,但不足之处是在一系列测定中,小的偏差测定总次数总是占多数,而大的偏差的测定总是占少数。因此,在数理统计中,常用标准偏差表示精密度。

  3. 标准偏差

  (1)总体标准偏差

  当测定次数大量时(>30次),测定的平均值接近真值此时标准偏差用 s 表示:

   (8)

  (2)样本标准偏差

   在实际测定中,测定次数有限,一般 n<30 ,此时,统计学中,用样本的标准偏差 S 来衡量分析数据的分散程度:

   (9)

  式中(n-1)为自由度,它说明在 n 次测定中,只有(n-1)个可变偏差,引入(n-1),主要是为了校正以样本平均值代替总体平均值所引起的误差

  即 (10)

  而 S ® s

  (3)样本的相对标准偏差——变异系数

   (11)

  (4)样本平均值的标准偏差

   (12)

  此式说明:平均值的标准偏差按测定次数的平方根成正比例减少

  4. 准确度与精密度的关系

   精密度高,不一定准确度高;

   准确度高,一定要精密度好。

   精密度是保证准确度的先决条件,精密度高的分析结果才有可能获得高准确度;

  准确度是反映系统误差和随机误差两者的综合指标。


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