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检测数据处理基础知识(三)

2020.3.23

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显著性检验 → 两组平均值的比较

  常用的方法有两种:t检验法和F检验法。
  分析工作中常遇到两种情况:样品测定平均值和样品标准值不一致;两组测定数据的平均值不一致。需要分别进行平均值与标准值比较和两组平均值的比较。
 

 1. 比较方法
  
用两种方法进行测定,结果分别为 ,S ,n ; ,S ,n 。然后分别用F检验法及t检验法计算后,比较两组数据是否存在显著差异。
  2. 计算方法
  (1)精密度的比较——F检验法:
  ①求F计算: F = >1
  ②由F表根据两种测定方法的自由度,查相应F值进行比较。
  【表2-2 95%置信水平(a=0.05)时单侧检验F值(部分)】
  ③若F >F ,说明 S 和S 差异不显著,进而用t检验平均值间有无显著差异。若F >F ,S 和S 差异显著。
  (2)平均值的比较:
  ①求t :t =
  若S 与S 无显著差异,取S 作为S。
  ②查t值表,自由度f=n +n -2。
  ③若t >t ,说明两组平均值有显著差异。
  例:Na CO 试样用两种方法测定结果如下:
  方法1: =42.34,S =0.10,n =5。
  方法2: =42.44,S =0.12,n =4。
  比较两结果有无显著差异。
 

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离群值的取舍

  1. 定义
  
在一组平行测定数据中,有时会出现个别值与其他值相差较远,这种值叫离群值。
  判断一个测定值是否是离群值,不是把数据摆在一块看一看,那个离得远,那个是离群值,而是要经过计算、比较才能确定,我们用的方法就叫Q检验法。
  2. 检验方法
  (1)求Q :Q =
  即:求出离群值与其最邻近的一个数值的差,再将它与极差相比就得Q 值。
  (2)比较:根据测定次数n和置信度查Q ,若Q >Q ,则离群值应舍去,反之则保留离群值。
 

表2-3 90%置信水平的Q临界值表

全屏显示表格数据数(n)  3    4     5    6    7    8    9    10    ∞ Q90%  0.90  0.76  0.64  0.56  0.51  0.47  0.44  0.41  0.00

  例:测定某溶液物质的量浓度,得如下结果:0.1014 ,0.1012 ,0.1016 ,0.1025 ,问0.1025是否应该舍弃(置信度90%)?
 

 

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方法的选择



  方法的选择要根据分析试样的组成确定分析方法。
  常量组分测定:重量法、滴定法。准确度高,灵敏度低。
  微量组分测定:仪器分析测定。准确度高,灵敏度较差。
 

 

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准确度的提高

  1. 减少测量误差
  
测定过程中要进行重量、体积的测定,为保证分析结果的准确度,就必须减少测量误差。
  例:在重量分析中,称重是关键一步,应设法减少称量误差。
  要求:称量相对误差<0.1%。
  一般分析天平的称量误差为±0.0001克,试样重量必须等于或大于0.2克,才能保证称量相对误差在0.1%以内。
  2. 增加平行测定次数,减少随机误差
  增加平行测定次数,可以减少随机误差,但测定次数过多,没有太大的意义,反而增加工作量,一般分析测定时,平行测定4-6次即可。
  3. 消除测定过程中的系统误差
  3.1 检查方法:对照法
  (1)对照试验:选用组成与试样相近的标准试样进行测定,测定结果与标准值作统计处理,判断有无系统误差。
  (2)比较试验:用标准方法和所选方法同时测定某一试样,测定结果做统计检验,判断有无系统误差。
  (3)加入法:称取等量试样两份,在其中一份试样中加入已知量的待测组分,平行进行两份试样测定,由加入被测组分量是否定量回收,判断有无系统误差。又叫回收实验。
  3.2 消除方法
  (1)做空白实验:在不加试样的情况下,按试样分析步骤和条件进行分析实验,所得结果为空白值,从试样测定结果中扣除。可以消除试剂、蒸馏水和容器引入的杂质。
  (2)校准仪器:对砝码、移液管等进行校准,消除仪器引起的系统误差。
  (3)引用其它方法校正。
 

 

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有效数字

  1. 定义
  有效数字就是实际能测到的数字。有效数字的位数和分析过程所用的分析方法、测量方法、测量仪器的准确度有关。我们可以把有效数字这样表示。
  有效数字=所有的可靠的数字+ 一位可疑数字
  有效数字=准确的数+ 一位欠准的数(±1)
  表示含义:如果有一个结果表示有效数字的位数不同,说明用的称量仪器的准确度不同。
  例:7.5克    用的是粗天平
    7.52克    用的是扭力天平
    7.5187克   用的是分析天平
  2. “0”的双重意义
  作为普通数字使用或作为定位的标志。
  例:滴定管读数为20.30毫升。两个0都是测量出的值,算做普通数字,都是有效数字,这个数据有效数字位数是四位。
  改用“升”为单位,数据表示为0.02030升,前两个0是起定位作用的,不是有效数字,此数据是四位有效数字。
  3. 规定
  (1)改变单位并不改变有效数字的位数。
  (2)在数字末尾加0作定位时,要用科学计数法表示。
  (3)在分析化学计算中遇到倍数、分数关系时,视为无限多位有效数字。
  (4)对数数值的有效数字位数由该数值的尾数部分决定。
  注意:首位为8或9的数字,有效数字可多计一位

 

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有效数字的修约规则

  规定:当尾数≤4时则舍,尾数≥6时则入;尾数等于5而后面的数都为0时,5前面为偶数则舍,5前面为奇数则入;尾数等于5而后面还有不为0的任何数字,无论5前面是奇或是偶都入。
  例:将下列数字修约为4位有效数字。
  修约前     修约后
  0.526647--------0.5266
  0.36266112------0.3627
  10.23500--------10.24
  250.65000-------250.6
  18.085002--------18.09
  3517.46--------3517
 

 

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有效数字运算规则

  由于与误差传递有关,计算时加减法和乘除法的运算规则不太相同。
  1. 加减法
  
先按小数点后位数最少的数据保留其它各数的位数,再进行加减计算,计算结果也使小数点后保留相同的位数。
  例:计算50.1+1.45+0.5812=?
  修约为:50.1+1.4+0.6=52.1
  先修约,结果相同而计算简捷。
  例:计算 12.43+5.765+132.812=?
  修约为:12.43+5.76+132.81=151.00
  注意:用计数器计算后,屏幕上显示的是151,但不能直接记录,否则会影响以后的修约;应在数值后添两个0,使小数点后有两位有效数字。
  2. 乘除法
  
先按有效数字最少的数据保留其它各数,再进行乘除运算,计算结果仍保留相同有效数字。
  例:计算0.0121×25.64×1.05782=?
  修约为:0.0121×25.6×1.06=?
  计算后结果为:0.3283456,结果仍保留为三位有效数字。
  记录为:0.0121×25.6×1.06=0.328
  注意:用计算器计算结果后,要按照运算规则对结果进行修约
  例:计算2.5046×2.005×1.52=?
  修约为:2.50×2.00×1.52=?
  计算器计算结果显示为7.6,只有两位有效数字,但我们抄写时应在数字后加一个0,保留三位有效数字。
  2.50×2.00×1.52=7.60


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