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误差及数据分析的统计处理


d 1 n di 1 n xi x
n i1
n i1
2-5
那么单次测定的相对平均偏差可表示为:
d dr 100 %
x
2-6
2.标准偏差(均方根偏差),分为总体标准偏差σ(n→∞) 和样本标准偏差s(n为有限次数)
n
xi 2
2-7
i1
n
n
2
xi x
2-8
s i1 n 1
(n-1)表示n个测定中具有独立偏差的数目,又称自由度
标准偏差常用的计算公式:
s
n 2
n i1
xi 2
xi
i 1
n
2-9
n 1
相对标准偏差
s
sr x
2-10
Sr如用百分率表示又称为变异系数CV
两种计算偏差的方法中用标准偏差更合理,因为它能将 较大的偏差显著地表现出来。
例: 两组测定数据 甲:2.9 2.9 3.0 3.1 3.1 乙:2.8 3.0 3.0 3.0 3.2
产生的原因?
(2) 产生的原因
a.方法误差——选择的方法不够完善
例: 重量分析中沉淀的溶解损失、共 沉淀现象、灼烧时沉淀分解或挥发等;
滴定分析中反应进行不完全、干扰离子 影响、计量点和滴定终点不符合、副反应的 发生等。这些因素系统地导致测定结果的偏 低或偏高。
b.仪器误差——仪器本身的缺陷
例: 砝码重量、容量器皿刻度不准确 、天平两臂不等;
E 0.2 mg
Er 0.1%
0.2 mg
1%
用相对误差表示各种测定结果的准确度更为确切些
例1 测定含铁样品中w(Fe), 比较结果的准确度。
A. 铁矿中,
x 62.32% E x
B. Li2CO3试样中, 0.042x 0.044%
E x 0.002
A. Er E 100% 0.06 0.1%
随机误差分布的性质: 1.对称性 2.单峰性 3.有性 4.抵偿性
称为置信区间:真 实值在指定概率下
表2-1 随机误出差现的的区区间间概率
测定值或误差出现的概率称为 置信度或置信水平,其意义可 以理解为某一定范围的测定值 (或误差)出现的概率
随机误差u出现的区间 (以σ 为单位)
3. 过失误差
粗枝大叶、不按操作规程办事等造成的,完全可以避免的
4.误差的减免 (1) 系统误差的减免
(1) 方法误差—— 采用标准方法,对比实验 (2) 仪器误差—— 校正仪器 (3) 试剂误差—— 作空白实验
(2) 偶然误差的减免
——增加平行测定的次数
2.1.5随机误差分布服从正态分布—无限多次测定
(3) 两者的关系 精密度是保证准确度的先决条件; 精密度高不一定准确度高; 两者的差别主要是由于系统误差的存在。
2.1.4 误差分类及避免误差的方法
1. 系统误差(可测误差)
(1) 特点—单向性
a.对分析结果的影响比较恒定; b. 在 同 一 条 件 下 , 重 复 测 定 , 重复出现; c.影响准确度,不影响精密度; d.可以消除。
2.1.3 准确度与精密度的关系
x1 x2
x3
x4
图2-1 不同工作者分析同一试样的结果
准确度和精密度——分析结果的衡量指标。
( 1) 准确度──分析结果与真实值的接近程度 准确度的高低用误差的大小来衡量; 误差一般用绝对误差和相对误差来表示。
(2) 精密度──几次平行测定结果相互接近程度 精密度的高低用偏差来衡量, 偏差是指个别测定值与平均值之间的差值。
判断其精密度的差异。
两组数据平均偏差相同,但数据离散程度不同。乙 更分散,说明有时候平均偏差不能 反应客观情况,
而是用标准偏差来判断。
解:平均值: x 甲= 3.0 平均偏差:d甲=0.08 标准偏差:S甲=0.08
x 乙=3.0
d乙=0.08
s乙=0.14
精密度是指在确定条件下将测试方法实施多次求出所得 结果之间的一致程度,其大小常用偏差来表示。也可用重复性 和再现性来表示。
62.38
B. Er E 100% 0.002 5%
0.042
2.1.2偏差与精密度
偏差是指个别测定结果xi与几次测定结 果的平均值之间的差别.分为绝对偏差和相 对偏差,其定义式:
di xi x
2-3
xi x
dr
100 %
2-4
x
平均偏差的表示方法有以下几种:
1.算术平均偏差(单次测定的平均偏差):各偏差值的绝对 值的平均值。其数学式:
负误差表示分析结果偏低. ▪ 在实际应用中一般用准确度来表示测定结果的可靠性,即平
均值与真值接近的程度.
例: 滴定的体积误差
滴定剂体积应为20~30mL
V 20.00 mL
E 0.02 mL
Er 0.1%
2.00 mL 0.02 mL
1%
称量误差 m
0.2000 g 0.0200 g
称样质量应大于0.2g
第二章 误差及分析数据的统计处理
▪ 内容: ▪ 2.1定量分析中的误差 ▪ 2.2分析结果的数据处理 ▪ 2.3有效数据及其运算规则
在任何测量中误差都是客观存在的
2.1定量分析中的误差
▪ 2.1.1误差与准确度 ▪ 误差是测定值xi与真值μ之差,可分为绝对误差E和相对误差Er
E xi ▪ 相对误差表示占真值的百分率 Er xi ▪ 绝对误差和相对误差有正负之分,正误差表示分析结果偏高,
砝码、滴定管、容量瓶未校正。
▪ c.试剂误差——所用试剂有杂质
▪ 例:去离子水不合格;

试剂纯度不够
▪ (含待测组份或干扰离子)。
▪ d.操作误差——操作人员主观因素造成
▪ 例:对指示剂颜色辨别偏深或偏浅;

滴定管读数不准;灼烧沉淀时温度过高
或过低等;
2. 偶然(随机)误差
(1) 特点 a.不恒定(时大时小时正时负) b.难以校正 c.服从正态分布(统计规律) (2) 产生的原因 偶然因素:测量时环境的温度、湿度、气压的微小波动, 仪器的微小变化,分析人员处理时的微小差别等
0.4
y: 概率密度
0.3
x: 测量值 μ: 总体平均值
x-μ: 随机误差
0.2
σ : 总体标准差
0.1
0
u x
-4 -3 -2 -1
0
1
2
3
4
u
-3 -2 - 0 2 3 x- -3 -2 - + +2 +3 x
68.3%
95.5%
99.7%
图2-2 标准正态分布曲线
特点:
1. 极大值在 x = μ 处. 2. 拐点在 x = μ ± σ 处. 3. 于x = μ 对称. 4. x 轴为渐近线.
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