GB T 24143-2009 橡胶与橡胶制品.试验方法灵敏度的确定.pdf
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1、ICS 83060G 40 a目中华人民共和国国家标准GBT 24 1 43-2009IS0 1 9004:20042009-06-15发布橡胶与橡胶 制品试验方法灵敏度的确定Rubber and rubber products-Determination of the sensitivity of test methods(IS0 19004:2004,IDT)20100201实施宰瞀髁紫瓣訾糌瞥翼发布中国国家标准化管理委员会仅19目 次GBT 24143-2009IS0 19004:2004前言一【言-1范围2规范性引用文件3术语和定义4测量过程-5灵敏度概念的深入说明6确定试验灵敏度的步
2、骤-7试验灵敏度报告-附录A(资料性附录)线性回归分析的背景信息和试验方法灵敏度的精密度附录B(资料性附录)确定相对试验灵敏度的两个例子附录c(资料性附录) 标尺转换的背景信息与一种简单分析试验方法绝对灵敏度的导出参考文献-,2208m挖毖撕前 言GBT 24143-20091S0 19004:2004本标准等同采用国际标准ISO 19004:2004橡胶与橡胶制品试验方法灵敏度的确定(英文版)。为便于使用,本标准做了下列编辑性修改:“本国际标准”一词改为“本标准”;用小数点“”代替作为小数点的逗号“,”;删除了国际标准前言;删除了A13中“T。T“。”的表达,该符号在上下文都没有专门定义;附
3、录B中各表格出现的缩略符号Avg、Vat、S dev、Std和CoeffVar(CV)分别用中文“平均值”、“方差”、“标准差”、“标准”和“变异系数”代替。本标准的附录A、附录B和附录C为资料性附录。本标准由中国石油和化学工业协会提出。本标准由全国橡胶与橡胶制品标准化技术委员会(SACTC 35)归口。本标准起草单位:广东省计量科学研究院。本标准主要起草人:汤昌社、陈明华。GBT 24143-2009IS0 19004:2004引 言通过试验可确定材料、工艺及成品的技术参数,便于作出决策。随着橡胶及橡胶制品物理和化学性质的试验方法数量的不断增长,需要以定量的途径来选择高质量或有技术优势的试验
4、方法(甚至是最高质量的方法),此标准所规定的程序可用来实现此目的。过去常用精密度指标评价试验方法的优劣,精密度常表示为特定试验区域内测量标准差的若干倍。虽然精密度是试验灵敏度表达中不可缺少的量,但由于没有考虑试验方法对被确定属性(或要素)的鉴别力(敏感度),这一概念又不能完整地描述试验灵敏度(只包含所需信息的一半)。由于两试验方法测量标准差的比值或方差的比值均不能反映鉴别力,用任何基于以上两种比值的方法来定量确定两试验方法的相对灵敏度都是无效的。当两试验方法的测量结果呈直接正比或反比关系,用变异系数(已对均值进行归一化)的比值才有可能有效确定相对灵敏度。若两试验方法呈非线性关系,又或者线性关系
5、的截距不为0,变异系数的比值与本标准定义的试验灵敏度也并不等同(可参考附录B14)。本标准进一步规范了为定义并确定试验灵敏度所需的术语和概念,充足的背景信息体现了本标准具备坚实的数学和概念上的基础,使其在物理和化学试验领域具备广阔的应用前景。本标准重点参考了文献Eli和E2的相关方法与技术。本标准首先给出通用术语的定义并对测量过程作简要的回顾,然后给出试验灵敏度的基本概念。定义了两类试验灵敏度(绝对和相对),根据被测属性的范围,又可分为以下两级灵敏度:a) 限定被测属性范围的灵敏度(1级);b)扩展范围的灵敏度(2级)。对于扩展范围灵敏度,无论是绝对还是相对,又存在以下两型试验灵敏度:1)在被
6、测量值范围内保持一致或相等的灵敏度(1型);2)非一致的灵敏度,即在所选范围内,灵敏度大小依赖于被测属性值的大小(2型)。附录A是本标准的重要部分,它推荐使用线性回归分析法来确定试验灵敏度,并介绍如何确定试验灵敏度的精密度。附录B也是重要的附件,它给出了两个计算相对试验灵敏度的例子:a) 限定范围或抽样检查试验灵敏度;b)扩展范围非一致试验灵敏度。附录C给出了标尺变换的背景信息,通常用于扩展范围试验灵敏度的确定。也给出了一个简单分析化学试验方法的绝对灵敏度的导出过程。GBT 24143-2009IS0 19004:2004橡胶与橡胶制品试验方法灵敏度的确定警告使用本标准的人员应有正规实验室工作
7、的实践经验。本标准并未指出所有可能的安全问题。使用者有责任采取适当的安全和健康措施,并保证符合国家有关法规规定的条件。1范围本标准介绍如何确定橡胶与橡胶制品典型的物理和化学性质试验方法的灵敏度,也适用于炭黑填料性质的试验方法。试验灵敏度定义为试验方法对待测基本属性的鉴别力与表示为标准差的测量误差的比值,常描述为“信噪比”。本标准不讨论痕量分析中阈值(最小值)检测限的灵敏度。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡
8、是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。GBT 6379(所有部分) 测量方法与结果的准确度(正确度与精密度)ISO 5725(所有部分),IDTGBT14838 橡胶与橡胶制品 试验方法标准精密度的确定(GBT 14838-2009,isoTR 9272:2005,IDT)3术语和定义31323334GBT 6379确立的以及下列术语和定义适用于本标准。注:许多没有在其他标准出现的特殊术语或定义对本标准而言是必需的,本章依据从简单到复杂的系统顺序相继对其进行说明。简单的术语可用于定义更为复杂的术语,这使得相关定义更简洁明了。考虑到上下文衔接以及便于理解,本标准必需的一些关键概念则在其他
9、相关章条中被引人并定义。基本属性fundamental property(FP)用试验方法进行确定或评定的固有属性(或要素)。被测属性measured property(MP)利用测量仪器确定的属性。注:它和基本属性关系为:MP-,FP(可通过试验确定)参考物质reference material(RM)在被测属性的测量中,被选来作为两个或多个试验方法的共用标准或基准的材料(或其他物质)。注:每个试验方法的期望值,也就是指定的参考值,可能是已知的(从其他来源获取),也可能是未知的。校准物质calibration material(CM)被选来作为标准或基准参考物质的材料(或其他物质),对某一试
10、验方法具有完整备案的基本属性1GBT 24143-2009IS0 19004:2004(FP)参考值。注1:校准物质(或连同其他具有已备案FP参考值的类似材料)可用来校准特定试验方法或用来确定试验灵敏度。注2:具备完整备案的FP参考值意味着同样可信的MP值可从关系式MP=,FP获得。然而除非f-1,对任何校准物质而言MP值与FP值都不相等。35试验区域test domain进行试验的操作条件。注:它包括对试样或试片的制备、所用仪器(校准、调整、设置)、所选试验人员及周围环境的描述。36局部试验local testing其试验领域由某一场所或者实验室构成,常进行质量控制和内部研发或者评估程序等工
11、作。37全局试验global testing其试验区域包含两个或多个国内或国际的场所和实验室,常进行产商一用户试验,产品验收和实验室问试验方案等工作。38试验灵敏度test sensitivity反映试验方法某方面技术优势的导出量,通常表示为以下两量的比值:(1)基本属性FP单位改变量所引起的被测属性MP改变量(也就是“信号”);(2)被测属性MP测量中的标准差(也就是“噪声”)。注1:严格地讲这是绝对灵敏度的定义(见62)。FP的变化可以是两次实际测量间的差异或两个选定基本属性值的差。被测属性MP与基本属性FP的关系可用公式MP=,FP来表示。注2:尽管引言中已给出概念上简化了的试验灵敏度的
12、定义,这一更详细的量化定义也仍显扼要,但这对于初步的讨论是有用的。4测量过程41测量过程包括以下三部分:a)需确定的化学或物理属性;b)一个(化学或物理的)测量体系;c)产生被测量值的步骤或技术;待测基本属性FP具有两相关内容:可取特定范围数值的被测量MP;FP与MP的通用关系式MP=fxFP。所用步骤或技术在材料或系统的属性值范围内应是适用的。42基本属性应是一种被定义的性质,如某组分在材料所占百分比,又或者是由测量过程本身单独定义的性质。后者的被测属性与基本属性是相同的,即MP-FP或,一1。关系式MP=fXFP应是单调的,也即每一MP值应有唯一的FP值与之对应。这对许多试验方法或测量操作
13、都是常见的情形,例如橡胶模量的确定。这一关系式对特定的测量过程或试验方法应是专用的,而且,如果用不同测量过程或试验方法来确定该基本属性,其关系式通常是不同的。5灵敏度概念的深入说明51试验区域应建立任何潜在的试验灵敏度确定程序的范围。若是局部试验,应在一间实验室或一处场所进行测量。2GBT 24143-2009S0 19004:2004对全局试验,应进行实验室间试验方案(ITP),每一参与实验室均应两次或多次重复确定试验灵敏度,最终汇总各实验室结果获取实验室间平均试验灵敏度。在全局试验的ITP过程中,每一次试验灵敏度的确定都定义为计算试验灵敏度估计值所必需的一整套操作。关于所得试验灵敏度值的精
14、密度评定,可参见附录A和GBT 14838。52绝对试验灵敏度(1类)521 1类是绝对试验灵敏度ATS,“绝对”一词表明被测属性与基本属性具有某种关系,根据该关系可由MP值直接得出FP值。确定这一种灵敏度需用两项或多项校准物质(cM),分别具有不同的已备案FP值。522绝对试验灵敏度与以下两种属性有关,见图1:基本属性(标准或者要素)FP,其值由所使用校准物质确定;被测属性MP,可对校准物质进行试验获得MP。基本属性与被测属性的关系可能是非线形的。对一特定试验过程,FP。对应MP,FPz对应MP。如图1选定关系曲线的一段用A和B两点表示,其斜率K可近似由公式K一(MP)a(FP)得到。如果A
15、B范围内MP的标准差d。为常数,绝对试验灵敏度“定义见式(1):九一罢 (1)上式表明在选定的感兴趣区域内斜率绝对值lKI的增大可令试验灵敏度增大,被测属性的测量越精密,灵敏度也会增大。只要为每一种试验方法都建立一个关系式MP一,FP,就可用以作为技术优势标准来选择合适的试验方法以测量基本属性FP。I基本属性,FP;,被测属性,MP。图1 被测属性和基本属性的关系523在MP或FP值的较大范围内绝对试验灵敏度不一定为常数,只有在特定范围内MP与FP呈直接(非转换)线性关系且标准差dMP为常量试验灵敏度才为常数。假定FP与MP呈单调关系,绝对试验灵敏度饥可用以下两方法确定:a)利用两项或多项具有
16、不同已知基本属性值的校准物质;y印如如加GBT 24143-2009IS0 19004:2004b)利用MP和FP之间的理论关系式。524对于普遍情形,可用更正式的数学微分形式表示绝对试验灵敏度,此时不牵涉用(MP)和A(FP)表示的斜率近似值。当使用微分时,KI d(MP)d(FP)l,K是曲线上某一点切线的斜率。附录C根据以上更正式的理论基础扼要给出一简单的分析试验方法绝对灵敏度的导出过程。525绝对灵敏度的确定要求MP与FP之间存在明确的关系,可通过以下任一方法获知该关系:a)利用具有不同FP值的多项校准物质进行经验性确定,每一FP值均有被认可的独立机构出具的证书证明。MP与FP之间的关
17、系用实验来确定,因而是经验性方法。b)对于特定条件下允许计算FP校准值的测量系统,可依据科学理论的原则,利用MP与FP之间的已知关系进行理论评估。本标准不讨论此种方法,仅局限于经验性方法。53相对试验灵敏度(2类)531 相对试验灵敏度(也就是2类)反映两试验方法相比较的结果,采用两项或多项具有不同被测属性值的参考物质作为试验标准。这种灵敏度用于评价不能确定基本属性的物理试验方法。对于典型的物理试验方法,用校准物质来确定MP和FP之间的关系通常是不可行,也不可能的。绝大部分物理试验方法的首要目的是以被测属性值为基础作简单的比较,这种情况下不可能确定绝对试验灵敏度。532如果不能确定绝对试验灵敏
18、度,确定两个或多个试验方法的相对灵敏度却是可能的,且不需知道每一试验方法中MP与FP的关系。假定两试验方法的绝对灵敏度均已知,便可非常简单直接地证明以上论断。图2给出两试验方法的关系,被测属性MP。和MP:分别对应方法1和方法2。4z赦测属性MP2;y被测属性MP。图2两被测属性的关系K-,K:和OMp2由以下以,和妒。的表达式式(2)、式(3)给出一坐dGBT 24143-2009IS0 19004:2004和“z一掣为了比较两方法,以。和。的比值可由式(2)和式(3)得出,即式(4)妒A1“2口MPz使用K。(KoK,K:)的绝对值(不考虑符号)是为了得到正的比值。533图2给出MP和MP
19、:的关系,用A(MP,)(MP:)近似表示斜率,d。和,的值分别用垂直和水平的线段表示,Ko可由式(5)得到:(MP,)(FP) (MP。)(MP2) (MP2)A(FP)虽然基本属性值FP未知,但它对MP。与MP:而言是相等的,只须用(MP。)5(MP:)的绝对值(不考虑符号)表示K0。因此K。的确定不依赖于基本属性,但应满足以下两条件:知道MP。与MP:间满足的经验性关系;用同一套参考物质对MP。与MP。进行测量,每一参考物质具有不同的已知或未知FP值。方法1与方法2相比较所得相对试验灵敏度九,、可表示为两方法试验灵敏度的比值,如式(6):除非为避免混淆,可省掉附加项(T。Tz),此时丸表
20、示方法1(分子)与方法2(分母)的比较。534如果以大于1,方法1就比方法2灵敏;如果“小于1,方法2就比方法1灵敏。除非MPz与MPz呈线性关系且在试验范围内比值(,口。)是常量,一般而言相对试验灵敏度只适用于特定中问范围的MP,和MPz值。可甩比差值项A(MP。)和(MPz)更正式的数学微分形式来表达相对试验灵敏度(参见附录c)。54试验灵敏度的级别和型别541对两类试验灵敏度中的任一类别,都有两级灵敏度(1级和2级),对2级又有两型试验灵敏度。542 1级是限定范围或“抽样检查”试验灵敏度。这是一类通过用两项或三项校准物质来确定基本属性值进而评估绝对试验灵敏度的程序,或者是通过两项或三项
21、参考物质对相对试验灵敏度进行的评估。本质上这是对选定被测属性范围内的抽查。543 2级是扩展范围试验灵敏度,能更全面评价MP与FP或MP。与MP。在实质部分或整个工作范围内的关系,与常规的试验相对应。确定2级绝对试验灵敏度需要若干项校准物质:推荐是46项,对每一项校准物质进行若干次MP的测量。确定2级相对试验灵敏度也需要若干项参考物质:推荐是46项,对每一项参考物质进行若干次MP的测量544在较宽被测属性值范围内,2级试验灵敏度不一定是常数,因而又有两型灵敏度:a)1型灵敏度在全试验范围内保持一致或说保持为常数,这要求比值a。在此范围内为一常数。b) 2型灵敏度在试验范围内不一致,其值依赖于被
22、测属性MP。或MPz。比值aMp通常可表5堕堕KK墨鱼一GBT 24143-2009ISO 19004:2004示为被测属性(作为z变量)MP。或MP。的线性函数。6确定试验灵敏度的步骤61初始决策611概述确定试验灵敏度的第一步需要对一些预备事项进行决策,如6126i5所列内容,在进行实际的测量前这些决策都是必需的。随后的步骤均依赖于612615所作的决策,以局部试验程序为基础,这些步骤在本标准6265中依次给出:对绝对试验灵敏度,62给出了抽样检查程序所需步骤,63给出了扩展范围程序所需步骤。对相对试验灵敏度,64针对抽样检查程序,65针对扩展范围程序。注:尽管对实施6265这4个程序的说
23、明有些重复,但这种安排使得标准使用者可直接获取与待确定试验灵敏度相关的章条。关于综合评价计划的建议可参见附录A的A2。612待评价试验方法选择待评价试验方法,大多数试验会有两个或多个方法。即使对绝对试验灵敏度,方法之间的比较也可能是最终的目的。确保每一试验方法的步骤都是明确定义且完好备案的。613试验区域明确试验灵敏度程序的范围:只在一个实验室或场所进行的局部试验,或牵涉众多国内外实验室或场所的全局试验。614试验灵敏度的类别选择试验灵敏度的类别:1类是绝对试验灵敏度,2类是相对试验灵敏度。615试验灵敏度的级别选择待确定灵敏度的级别:1级是限定范围或抽样检查的试验灵敏度,2级是扩展范围试验灵
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