第一节 准确度和精密度
一、准确度与误差
准确度是指分析结果与真实值接近的程度,分析结果与真实值之间差别越小,则分析结果的准确度越高。准确度的大小用误差来表示,误差是指测定结果与真值之间的差值,分为绝对误差和相对误差。
1.绝对误差(E)
绝对误差是指测量值(x)与真实值(μ)之差。
E=x-μ (2-1)
若x>μ,为正误差,表示测量结果偏高;若x<μ,为负误差,表示测量结果偏低。
2.相对误差(RE)
相对误差是指绝对误差占真实值的百分数。
(2-2)
【示例1】 用同一天平称量质量分别为0.0021g和0.5001g的两份试样,两份试样的真实质量分别为0.0020g和0.5000g,计算称量两份试样时的绝对误差和相对误差。
解:两份试样的绝对误差分别如下。
E1=0.0021-0.0020=+0.0001(g)
E2=0.5001-0.5000=+0.0001(g)
两份试样的相对误差分别如下。
从上可知,绝对误差有单位,相对误差没有单位。用同一台天平对两份试样称量时,由于天平的精度一定,称量的绝对误差相同,相对误差却因称量的试样质量不同而相差悬殊。因此,在实际的分析中用相对误差来表示测量结果的准确度更科学。
二、精密度与偏差
精密度是指在相同条件下,多次测量结果之间相互接近的程度,它反映的是测量结果的重复性或再现性。精密度的高低用偏差来表示。偏差越小,说明分析结果的精密度越高;反之,精密度越低。
偏差是指各次测定结果与多次测定结果的算术平均值之间的差别。偏差有以下几种表示方法。
1.绝对偏差(d)
绝对偏差是指测量值(x)与平均值()之差,其值可正可负,用d表示。
d=x- (2-3)
2.平均偏差()
平均偏差是指各次绝对偏差绝对值的平均值,用表示。
(2-4)
3.相对平均偏差()
相对平均偏差是指平均偏差在测量平均值中所占的百分率,用表示。
(2-5)
4.标准偏差(S)
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,为了突出较大偏差的影响,常用标准偏差表示精密度。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。
(2-6)
5.相对标准偏差(RSD)
相对标准偏差是指标准偏差在平均值中所占的百分率,也称为变异系数(CV),用RSD表示。
(2-7)
【示例2】 对某一浓度的标准溶液进行四次标定,其标定结果分别为0.2041mol/L、0.2049mol/L、0.2039mol/L、0.2043mol/L。计算标定结果的平均偏差()、相对平均偏差()、标准偏差(S)和相对标准偏差(RSD)。
解:
三、准确度与精密度的关系
在分析工作中评价一项分析结果的优劣,应该从分析结果的准确度和精密度两个方面来衡量。准确度表示测量结果的正确性,精密度表示测量结果的重现性。精密度差,所得结果不可靠,也就谈不上准确度高;但精密度高未必准确度就一定高。准确度高,一定要精密度好。所以,高精密度是保证高准确度的前提条件,好的分析结果要求同时具有高准确度和高精密度。
图2-1表示甲、乙、丙、丁四人测定同一试样中某组分含量的结果,每人均测定了4次,组分的真实含量为50.26%。从图中可看出,甲的测量结果准确度和精密度均好,结果可靠;乙的测量结果精密度虽然很高,但其准确度不高;丙的测量结果精密度和准确度均比较低;丁的测量结果平均值虽然接近真实值,但这是由于正负误差相互抵消的结果,各测量值与真实值相差较远,精密度很低,因此其测量结果也不可靠。
图2-1 定量分析中准确度与精密度的关系
点滴积累
1.准确度的大小用误差来衡量。误差是指测定值与真值之间的差值,有绝对误差和相对误差两种。
绝对误差(E)=x-μ
相对误差
2.精密度的高低用偏差来衡量,偏差反映测量结果的重现性。偏差可用绝对偏差、平均偏差、相对平均偏差、相对标准偏差等来表示。
绝对偏差
平均偏差=
相对平均偏差
相对标准偏差
3.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。好的分析结果要求同时具有高准确度和高精密度。