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    • 【変動係数や標準偏差の説明】

      測定項目xについて、繰り返し分析をi回行った。平均、分散、標準偏差、誤差(変動係数)は、以下のように計算される。

      平均値(ave)   1/n×Σxi                  (Σは、i=1nの積算)

      分散(S)         1/(n-1)×Σ(xi – ave)2

      標準偏差(σ) S0.5

      変動係数       :σ/ave

      変動係数(%)  (σ/ave)×100

      分散や標準偏差については、関数電卓やエクセルの関数に組み込まれているので忘れても困らない。それでも一応、計算方法を確認しておこう。下の分散Sと標準偏差σの空欄に値を記しておこう。

       

      ある環境試料(やブランク試料)について、低濃度範囲の試料を繰り返し測定した結果(a)が、20, 21, 20, 19, 20, 18, 21, 20, 19, 22 であった。

      ave = 20       S =       σ =        、変動係数 = 5.77 %

       

      平均や標準偏差、変動係数の意味を理解するため、測定結果(a)を単純に10倍したものを、測定結果(b)とする。

      繰り返し測定の結果(b):200, 210, 200, 190, 200, 180, 210, 200, 190, 220

      ave = 200      S =       σ =        、変動係数 = 5.77 %

       

      a)の結果を10倍に増幅した(b)の結果は、ave10倍、S100倍、σが10倍になっている。しかし、変動係数は(a)と(b)で同じである。(a)と(b)の誤差(%)は同じといえる。変動係数の意味がなんとなくわかっただろうか。

      分析化学では、測定感度をあげるため、信号強度を増幅(amplitude)させることがある。スピーカーの音量をアンプで増幅するのと同じである。ただし、信号(音声)とノイズ(雑音)を一緒に増幅させると、聴きやすさ(測定精度である誤差・変動係数)は変わらない。ノイズを除去することが欠かせないのである。

    • さて、「偶然誤差(変動係数)の許容範囲」に話を戻そう。分析者が、変動係数で何%までを許容範囲とするかを定める。未知試料に対して、毎度10回も繰り返し測定するのは大変すぎて現実的ではないから、標準試料(もしくは代表的な未知試料)を10回繰り返し測定して分析精度を確認しておくことが多い。ここで注意したいのは、実際の分析化学では、低濃度ほど、分析結果のバラつきが大きくなる(精度が悪くなる)ことである。これは、低濃度ほど、汚染の影響が大きく表れるからである。低濃度の未知試料の測定精度を保証するため、その濃度に近い標準試料の繰り返し測定を行い、誤差(変動係数)を調べておく必要がある。