Chemija · Pamoka
Lentelės, grafikai, kalibravimas ir sąžiningas duomenų pateikimas
Pateikite duomenis vaizdžiai, nekeisdami jų prasmės. Remdamiesi kalibravimo pavyzdžiu, susiekite pažymėtus stebėjimų duomenis, modelį ir iš jų nustatyto rezultato ribotumus.
Grįžti į chemijos planąBaigę pamoką, galėsite
- Lentelėse ir grafikuose nurodyti dydžius ir jų vienetus.
- Atskirti kalibravimą nuo prietaiso reguliavimo.
- Naudoti kalibravimo modelį tik nurodytame jo taikymo intervale ir išsaugoti pradinius duomenis.
Lentelėje turi būti aišku, kuris dydis yra kuris
Išgalvotame kalibravimo įraše pateikti žinomos koncentracijos etalonai ir išmatuoti prietaiso signalai. Stulpelio antraštė „koncentracija / (mg/L)“ nurodo, kokį dydį ir vienetą apibūdina skaičiai. Čia mg/L reiškia nurodytos medžiagos miligramus viename litre tirpalo. „Signalas / sutartinis vienetas“ žymi atsaką, kurio skalė būdinga nurodytam prietaisui. Mėginių žymos ir matavimo sąlygos susieja kiekvieną eilutę su jos šaltiniu.
Išsaugokite pradinius stebėjimų duomenis. Grafikas ar prie duomenų priderinta tiesė yra šių duomenų pateikimo ar analizės būdas, o ne jų pakaitalas. Nurodykite bet kokį vidurkinimą, koregavimą, duomenų praleidimą ar transformavimą. Trūkstamas rodmuo ir išmatuotas nulis nėra tas pats: aiškiai pažymėkite, kad rodmens nėra.
Kalibravimas susieja rodmenis su etalonine informacija
Kalibravimu nustatomas ryšys tarp etaloninių dydžių ir prietaiso rodmenų nurodytomis sąlygomis, įskaitant jų neapibrėžtis. Jis gali padėti rodmenį paversti įvertinta dydžio verte. Reguliuojant keičiama matavimo sistema, kad jos rodmenys būtų tokie, kokių siekiama. Tai skirtingos operacijos.
Kalibravimas, tinkantis vienam intervalui, mėginio tipui ar sąlygų rinkiniui, nebūtinai tinka visiems kitiems. Cheminė matrica – kita mėginyje esanti medžiaga – gali paveikti signalą. Užrašykite, kokiais etaloniniais mėginiais, prietaisu, intervalu ir sąlygomis pagrįstas šis ryšys.
Taikykite nedidelį tiesinį modelį
Šiame mokomajame pavyzdyje etaloniniai mėginiai, kurių koncentracijos yra 0, 1, 2 ir 3 mg/L, duoda 0.1, 2.1, 4.1 ir 6.1 sutartinių vienetų signalus. Per šias išgalvotas vertes einanti tiesė yra S=2 C+0.1, kur C yra koncentracija mg/L, o S – signalo vertė nurodytoje skalėje. Koeficiento 2 vienetai yra tokie, kokių reikia koncentracijai perskaičiuoti į signalą.
Pagal šį modelį nežinomo mėginio, kurio signalas yra 3.1, koncentracija yra C=(3.1−0.1)/2=1.5 mg/L. Ši vertė patenka į etaloninių mėginių 0–3 mg/L intervalą. Tiksliai atrodanti mokomojo pavyzdžio tiesė nereiškia, kad tikrųjų prietaisų neapibrėžtis yra nulinė, atsakas visiškai tiesinis ar nėra trukdžių.
Signalas / sutartinis vienetas
Koncentracija / (mg/L)
- Išgalvoti standartiniai mėginiai
- — Modelis S = 2C + 0.1
Duomenys, kuriais remiamasi
| Koncentracija / (mg/L) | Signalas / sutartinis vienetas |
|---|---|
| 0 | 0.1 · Išgalvoti standartiniai mėginiai |
| 1 | 2.1 · Išgalvoti standartiniai mėginiai |
| 2 | 4.1 · Išgalvoti standartiniai mėginiai |
| 3 | 6.1 · Išgalvoti standartiniai mėginiai |
Išgalvoti standartiniai mėginiai, kurių koncentracijos yra 0, 1, 2, 3 mg/L, duoda 0.1, 2.1, 4.1, 6.1 sutartinių vienetų signalus. Tiesė S=2C+0.1 modeliuoja šias vertes tik nurodytose taikymo ribose. Šiame mokomajame paveiksle matavimo neapibrėžtis nepateikiama.
Sąžiningai parodykite ryšį
Šiame pavyzdyje horizontaliojoje ašyje žymėkite koncentraciją, o vertikaliojoje – signalą. Pažymėkite abi ašis ir pasirinkite skalę, kurioje būtų galima atskirti visus keturis stebėjimus. Taškai yra duomenys, o tiesė – modelis. Tekstinė lentelė suteikia tą pačią informaciją skaitytojui, kuris negali naudotis grafiku.
Taikant tą pačią formulę už kalibruoto intervalo ribų, 10.1 signalas duotų 5.0 mg/L, tačiau 5.0 yra už kalibruoto intervalo ribų. Tai yra ekstrapoliacija. Vien skaičiavimas nepatvirtina tokio taikymo pagrįstumo. Reikėtų tinkamų įrodymų arba kito matavimo metodo. Net interpoliuojant intervalo viduje, mėginys ir sąlygos turi atitikti modelio taikymo sritį.
Išnagrinėti pavyzdžiai
Įvertinkite nežinomą koncentraciją intervalo ribose
Išgalvotam 4.1 sutartinių vienetų signalui taikykite S=2 C+0.1. Kokia koncentracija gaunama?
- Atimkite poslinkį: 4.1−0.1=4.0.
- Padalykite iš nuolydžio: 4.0/2=2.0 mg/L.
- Patikrinkite, ar 2.0 mg/L patenka į 0–3 mg/L kalibravimo intervalą.
- Išlaikykite prielaidas dėl mėginio ir sąlygų atitikties.
Pagal modelį gaunama 2.0 mg/L. Realiam rezultatui taip pat reikėtų neapibrėžties ir įrodymų, kad modelis tinka mėginiui.
Pabandykite patys
Rodmuo nebuvo nuskaitytas. Ar jo lentelės langelyje reikėtų įrašyti 0?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne.
Nulis yra išmatuota arba priskirta skaitinė vertė. Trūkstami duomenys turi būti aiškiai pažymėti kaip trūkstami.
Ar kalibravimas ir reguliavimas yra ta pati operacija?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne.
Kalibravimas nustato ryšį su pamatine informacija. Reguliavimas pakeičia matavimo sistemą.
Pagal išgalvotą modelį S=2 C+0.1, kokia C vertė gaunama, kai S=3.1?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
1.5 mg/L.
Atimkite 0.1 ir padalykite iš 2; rezultatas patenka į nurodytą kalibravimo intervalą.
Rodmeniui, esančiam už kalibravimo intervalo ribų, pagal modelį gaunama 5 mg/L. Ar formulės pritaikymas patvirtina šio rezultato pagrįstumą?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne.
Toks išplėtimas yra ekstrapoliacija. Jos pagrįstumui reikia įrodymų, ne vien aritmetinių skaičiavimų.
Ką verta įsidėmėti
- Žymos, vienetai, mėginiai ir sąlygos suteikia duomenims prasmę.
- Kalibravimas ir reguliavimas nėra tas pats.
- Atskirkite stebėtus duomenų taškus nuo jiems pritaikyto modelio.
- Išsaugokite neapdorotus duomenis ir paaiškinkite jų apdorojimą.
- Formulė nepagrindžia ekstrapoliacijos.
Šaltiniai
Mokomoji medžiaga ir žinynai, kuriais remiasi pamokos paaiškinimai ir pavyzdžiai.
- VIM3, 2.39 kalibravimasVIM3, 2.39 calibrationŽinynas
National Institute of Standards and Technology (NIST)3 šaltiniai
- NIST/SEMATECH elektroninis vadovas, 2.3.6 Prietaiso kalibravimas tam tikrame diapazoneNIST/SEMATECH e-Handbook, 2.3.6 Instrument calibration over a regimeŽinynas
- NIST/SEMATECH elektroninis vadovas, 2.3.6.5 Duomenų analizė ir modelio validavimasNIST/SEMATECH e-Handbook, 2.3.6.5 Data analysis and model validationŽinynas
- NIST/SEMATECH elektroninis vadovas, 2.3.6.4 Kas gali nepavykti atliekant kalibravimąNIST/SEMATECH e-Handbook, 2.3.6.4 What can go wrong with the calibration procedureŽinynas
- Eksperimentų aprašymasExperimental reportingŽinynas
- Patikslintas aptikimo ir kiekybinio nustatymo metodų vertinimas, EPA-821-B-04-005Revised Assessment of Detection and Quantitation Approaches, EPA-821-B-04-005Žinynas