检测极限用指定的仪器或方法检验测试某种物体（气体、液体、固体）指定的技术性能最高指标，是相应的仪器械或方法的所能达到的极限。

在与样本测定完全相同的条件下，某种分析方法能够检测出的分析对象的最小含量，也称最低检测浓度。是评价分析方法的重要指标。在农药残留分析中，方法的检测极限应根据分析要求而定，对最大残留限量(MRL)高的农药，勿须追求过低的检测极限，但不应高于MRL，一般比MRL低一个数量级。此值因分析方法而异，单位为毫克/千克或毫克/升。

检测极限是指在荧光素分子以最大光量子强度释放荧光时扫描仪能够成功地从背景信号中分辨并检测到的最低斑点荧光信号。

通过分析血糖浓度变化对光学参数的两种作用及其对光传播的影响，针对葡萄糖主要分布于皮肤真皮层的特点，引入了有效信噪比的概念，推导出血糖检测极限浓度与光源检测器 之间距离和有效仪器信噪比之间的关系。针对不同个体表皮和真皮厚度的差异，用蒙特卡洛方法研究了其对检测极限浓度的影响，讨论了光学测头设计的方案和适应性。

皮肤结构模型为三层介质模型，至上而下分别对应表皮层 、真皮层和皮下层，其中表皮和真皮层为有限厚度的平板介质，而皮下层假设为无限厚的半无限介质。每一层既有吸收作用又有散射作用，假设每一层的吸收系数和约化散射系数分别为μai，μsi′，i 取 1 、2 、3，分别代表表皮 、真皮和皮下组织，li分别表示光在各层经历的程长。在距离光源为ρ处漫反射光强I(ρ)为：[ I(ρ)=I0 (ρ)·exp[ -(μa1l1 +μa2l2 +μa3 l3)]，其中I0 (ρ)是在不计吸收作用时在不同距离的漫反射光强分布。由于皮肤中葡萄糖主要分布在真皮层，因此只考虑真皮层中的葡萄糖浓度变化。

采用蒙特卡洛模拟的方法研究距离光源不同位置的极限检测浓度，无限细光束准直入射到介质表面，在距离入射光不同距离ρ的位置接收光，假定SNR为10000是在不同光源检测器距离的极限检测浓度，在距离光源很近处，即ρ<2mm时，极限检测浓度<5.0mg/dl，但距离太小不利于光学测头设计。在ρ为3 ～5mm时，Δcglim同样能到达5.0 mg/dl，并且基本不随ρ变化而变化。因此，当给定仪器信噪比后，对于不同皮肤参数的测量对象，都能够得到葡萄糖极限检测浓度，根据极限检测浓度对应的光源检测器之间距离可以设计出光学测头。

葡萄糖检测极限检测浓度综合了有效光子比例、信噪比以及光子的传输程长和穿透深度等多方面信息，是一个综合评价测量，也是测量位置选择的重要依据。由于人种、工种、年龄以及胖瘦程度 的不同，不同个体在皮 肤厚度上存在差异。采用的模型中皮下层被假设为无限厚，因此只考虑表皮层厚度和真皮层厚度对位置选择的影响。

首先根据表皮和真皮层的不同厚度，计算出最佳测量位置，即葡萄糖极限检测浓度最小的位置，然后分析在选定最佳测量位置后所能获得的极限检测浓度。在此基础上，提出测头设计方案，并研究该方案对不同个体的覆盖程度。皮肤各层的厚度发生变化会影响光在皮肤中的传输程长、光子各层的分配比例，进而影响出射光的分布以及有效信噪比。

设表皮层厚度为0～5.0mm，真皮层厚度亦为0～5.0mm。随着表皮层的厚度增加，最佳测量位置逐渐增大；随着真皮层厚度的增加，最佳测量位置也逐渐增大。当表皮和真皮厚度达到一定值以后，形成一个平顶，这 是由于在模拟中最大距 离设为10.0mm 所致。

在不同表皮和真皮厚度组合下所对应的最佳测量位置的葡萄糖极限检测浓度。(1)在成人手掌表皮平均厚度(0.48 ～0.79mm)以及真皮层平均厚度(0.2～2.0mm)的范围内，基本都能达到10mg/dl的标准 ；(2)对于那些即使选择了最佳测量位置，也不能达到10mg/dl的测量极限浓度的厚度组合，可以通过提高仪器信噪比来解决。

阐述了对火焰光度计检测极限校准过程进行数学建模的方法，并在此基础上对检测极限校准结果的测量不确定度进行估计，从而对火焰光度计检测极限校准过程的工作质量进行评估。

火焰光度计主要用于检测溶液中碱金属离子浓度，在医疗、农业、工业中有着广泛的应用。根据JJG630—2007《火焰光度计》检定规程，对火焰光度计进行校准时是以 NaC 和KCl 标准溶液为标准，通过火焰光度计对标准溶液进行测量，通过数字模型计算得到其检测极限及斜率的值。由于检测极限是极小量，其校准结果的分散性难以用常规方法来进行分析，因此校准工作的质量很难进行评估。通过对火焰光度计检测极限的数学建模分析，从而对检测极限的校准结果的测量不确定度进行估计，以评估校准过程各种影响因素对校准结果的综合影响。

为方便采用相对量来估计火焰光度计检测极限CL的测量不确定度，取对数，有：

ln（CL）= ln3 + ln（s）+ ln（b）

为应用上述数学模型对火焰光度计的检出极限校准结果的测量不确定度进行估计，以评估校准过程的技术能力和水平，使用NaCl和KCl标准溶液对某火焰光度计检测极限进行校准。

使用0.004mmol/L的标准溶液11次重复测定K+离子浓度为：0.003，0.003，0.003，0.003，0.003，0.003，0.003，0.003，0.003，0.003，0.0025，计算得到：SA=0.00016mmol/L。

使用0.004mmol/L的标准溶液11次重复测定Na+离子浓度为：0.002，0.003，0.002，0.002，0.002，0.002，0.002，0.002，0.002，0.002，0.002，计算得到 ：SA=0.0003mmol/L。

灵敏度b引入的不确定度urel由回归统计分析计算引入的不确定度分量u1rel、标准溶液引入的不确定度分量u2rel和仪器示值估读引入的不确定度分量u3rel为主要分量组成，各分量间可以认为是相互独立的。

按计量学上的惯例，采用简易法取置信度为95%，扩展因子k=2，则：对于K元素，Urel=k·uc(CL)=2.2%，对于Na元素，Urel=k·uc(CL)=3.7%。

通过对火焰光度计检测极限的数学建模分析和应用数学模型对检测极限的校准结果的测量不确定度进行估算可知，校准数据有95%的概率分散在相对于数学期望值（对于K元素为0.004mmol/L）偏离±（2.2%～3.7%）范围内。根据JJG630-2007《火焰光度计》检定规程，要求检测极限要小于0.004mmol/L，最大相对偏离3.7%的校准结果将不会影响检定结论的判定，校准过程是稳定可控的。