木材家具檢驗(yàn)培訓(xùn)-實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理

木材家具檢驗(yàn)工職業(yè)技能培訓(xùn)主講：司銀平國家家具產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(廣東)2012年12月17日實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的

分析處理主要內(nèi)容誤差的基本概念1準(zhǔn)確度和精密度2分析數(shù)據(jù)的處理3一、誤差的基本概念定義：Δx–測(cè)量誤差x–測(cè)量結(jié)果x0–真值測(cè)量結(jié)果減去被測(cè)量的真值真值：與給定的特定量一致的值理論真值：理論上存在、計(jì)算推導(dǎo)出來如：三角形內(nèi)角和180°約定真值：國際上公認(rèn)的最高基準(zhǔn)值、測(cè)量平均值、由國家基準(zhǔn)或當(dāng)?shù)刈罡哂?jì)量標(biāo)準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)而賦予該特定量的值如：阿伏加得羅常數(shù)值6.0221367×1023mol-1相對(duì)真值：利用精密儀器或裝置的測(cè)量結(jié)果作為近似真值用公式表示為：測(cè)量誤差的定義式中，測(cè)量誤差的起源：早在1862年Foucault采用旋轉(zhuǎn)鏡法在地球上測(cè)量光的速度時(shí)，給出的測(cè)量結(jié)果為：c=(298000±500)km/s。注：

誤差是測(cè)量結(jié)果與真值或約定真值之差，它是一個(gè)差值。它有自己確定的量值。在數(shù)軸上它表示為一個(gè)點(diǎn)，而并不表示一個(gè)區(qū)間或范圍。真值是測(cè)不出來的；誤差是不可避免的。(1)原理誤差：測(cè)量原理或方法本身存在缺陷和偏差近似：如：非線性比較小時(shí)可以近似為線性假設(shè)：理論上成立、實(shí)際中不成立如：誤差因素互不相關(guān)(2)裝置誤差：測(cè)量儀器、設(shè)備、裝置導(dǎo)致的測(cè)量誤差機(jī)械：零件材料性能變化、配合間隙變化、傳動(dòng)比變化、蠕變等電路：電源波動(dòng)、元件老化、漂移、電氣噪聲(3)環(huán)境誤差：測(cè)量環(huán)境、條件引起的測(cè)量誤差空氣溫度，濕度，大氣壓力，振動(dòng)，電磁場干擾，氣流擾動(dòng)。(4)人員誤差：理論分析與實(shí)際情況差異方法：測(cè)量方法存在錯(cuò)誤或不足如：采樣頻率低、測(cè)量基準(zhǔn)錯(cuò)誤讀數(shù)誤差，操作誤差測(cè)量誤差的來源測(cè)量誤差的分類與性質(zhì)(1)隨機(jī)誤差(randomerror)正態(tài)分布性質(zhì)：處理：可對(duì)同一樣品進(jìn)行重復(fù)測(cè)定取平均值的方法對(duì)稱性有界性抵償性單峰性絕對(duì)值相等的正負(fù)誤差出現(xiàn)的次數(shù)大致相等絕對(duì)值小的誤差比絕對(duì)值大的誤差出現(xiàn)的次數(shù)多誤差絕對(duì)值不會(huì)超過一定限度當(dāng)測(cè)量次數(shù)足夠多時(shí)，隨機(jī)誤差算術(shù)平均值趨于0隨機(jī)誤差不可消除測(cè)量結(jié)果與在重復(fù)性條件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行無限多次測(cè)量所得結(jié)果的平均值之差δf(δ)(2)系統(tǒng)誤差(systemerror)

：特點(diǎn)：在多次重復(fù)等精度測(cè)量下,誤差不變或誤差的方向不變性質(zhì)：有規(guī)律，可再現(xiàn)，可預(yù)測(cè)原因：方法誤差、儀器試劑誤差、操作誤差處理：理論分析、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、加以校正(3)粗大誤差(abnormalerror)

：性質(zhì)：偶然出現(xiàn)，誤差很大，異常數(shù)據(jù)，與有用數(shù)據(jù)混在一起原因：裝置誤差、使用誤差處理：判斷、剔除在重復(fù)性條件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行無限多次測(cè)量所得結(jié)果的平均值與被測(cè)量的真值之差N(t)AxN(t)AxN(t)AxN(t)Ax只有有隨隨機(jī)機(jī)誤誤差差累進(jìn)進(jìn)系系統(tǒng)統(tǒng)誤誤差差恒定定系系統(tǒng)統(tǒng)誤誤差差周期期性性系系統(tǒng)統(tǒng)誤誤差差測(cè)量量誤誤差差的的表表示示方方法法（1））平平均均誤誤差差和和相相對(duì)對(duì)平平均均誤誤差差設(shè)xi為第第i次測(cè)測(cè)量量值值，，di和d分別別為為第第i次測(cè)測(cè)量量值值誤誤差差和和測(cè)測(cè)量量結(jié)結(jié)果果的的平平均均誤誤差差，，設(shè)設(shè)測(cè)測(cè)量量次次數(shù)數(shù)為為n次，，則則有有：：平均均誤誤差差可可以以說說明明測(cè)測(cè)量量結(jié)結(jié)果果的的好好壞壞，，精精確確度度的的高高低低，，但但它它反反映映不不出出單單次次測(cè)測(cè)量量結(jié)結(jié)果果與與真真值值的的偏偏差差程程度度即即準(zhǔn)準(zhǔn)確確度度。。設(shè)dr為為測(cè)測(cè)量量結(jié)結(jié)果果的的相相對(duì)對(duì)平平均均誤誤差差，，則則相相對(duì)對(duì)平平均均誤誤差差定定義義為為：：（2））標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)誤誤差差和和相相對(duì)對(duì)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)誤誤差差設(shè)s和和sr分別別為為標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)誤誤差差和和相相對(duì)對(duì)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)誤誤差差，，并并定定義義：：相對(duì)對(duì)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)誤誤差差：：(3)絕絕對(duì)對(duì)誤誤差差和和相相對(duì)對(duì)誤誤差差絕對(duì)對(duì)誤誤差差：：測(cè)測(cè)量量值值與與真真值值的的差差。。相對(duì)對(duì)誤誤差差：：絕絕對(duì)對(duì)誤誤差差與與真真值值的的商商。。測(cè)量量一一條條馬馬路路，，量量得得它它的的長長a是是954米米，，絕絕對(duì)對(duì)誤誤差差不不超超過過0.5m；；寬寬b是是20米米，，絕絕對(duì)對(duì)誤誤差差不不超超過過0.05米米。。這這兩兩個(gè)個(gè)測(cè)測(cè)量量結(jié)結(jié)果果，，哪哪一一個(gè)個(gè)準(zhǔn)準(zhǔn)確確些些？？解：：a=954，，絕絕對(duì)對(duì)誤誤差差=0.5；；相相對(duì)對(duì)誤誤差差Ka=0.5/954×100%=0.05%b=20，，絕絕對(duì)對(duì)誤誤差差=0.05；；相相對(duì)對(duì)誤誤差差Kb=0.05/20××100%=0.25%因Ka＜＜Kb，，所所以以測(cè)測(cè)量量馬馬路路的的長長有有較較高高的的準(zhǔn)準(zhǔn)確確度度。。二、、準(zhǔn)準(zhǔn)確確度度和和精精密密度度準(zhǔn)確確度度測(cè)量量結(jié)結(jié)果果與與真真值值的的接接近近程程度度。。定義義：：準(zhǔn)確確度度是是反反映映測(cè)測(cè)定定方方法法系系統(tǒng)統(tǒng)誤誤差差和和隨隨機(jī)機(jī)誤誤差差的的綜綜合合指指標(biāo)標(biāo)，，它它決決定定測(cè)測(cè)定定方方法法的的可可靠靠性性。。準(zhǔn)確確度度是是一一個(gè)個(gè)定定性性概概念念，，也也就就是是說說準(zhǔn)準(zhǔn)確確度度只只是是指指出出符符合合某某一一等等別別或或級(jí)級(jí)別別的的技技術(shù)術(shù)指指標(biāo)標(biāo)要要求求，，或或符符合合某某技技術(shù)術(shù)規(guī)規(guī)范范的的要要求求。。準(zhǔn)確確度度不不應(yīng)應(yīng)該該用用具具體體的的量量值值表表示示，，例例如如：：準(zhǔn)準(zhǔn)確確度度為為0.25%、、16mg、、≤≤16mg等等；；準(zhǔn)準(zhǔn)確確度度只只能能用用高高或或低低、、等等級(jí)級(jí)來來表表示示，，例例如如：：準(zhǔn)準(zhǔn)確確度度比比較較高高、、準(zhǔn)準(zhǔn)確確度度為為0.25級(jí)級(jí)、、準(zhǔn)準(zhǔn)確確度度為為3級(jí)級(jí)等等。。準(zhǔn)確確度度表表示示方方法法用絕對(duì)對(duì)誤誤差差、相對(duì)對(duì)誤誤差差和回收收率率等表表示示。。絕對(duì)對(duì)誤誤差差=測(cè)測(cè)量量值值－－真真值值相對(duì)對(duì)誤誤差差＝＝(絕絕對(duì)對(duì)誤誤差差/真真值值)××100%X1：測(cè)測(cè)定定值值回收收率率（（％％））=(X1-X0)/m××100%，，式式中中，，X0：本本底底值值m:標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)加加入入值值當(dāng)測(cè)測(cè)量量值值大大小小相相近近時(shí)時(shí)，，用用絕絕對(duì)對(duì)誤誤差差的的比比較較來來反反映映測(cè)測(cè)量量準(zhǔn)準(zhǔn)確確度度；；但但一一般般分分析析結(jié)結(jié)果果的的準(zhǔn)準(zhǔn)確確度度多多用用相相對(duì)對(duì)誤誤差差表表示示。。如：：標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值值10.2mg/kg物物體體的的實(shí)實(shí)測(cè)測(cè)值值為為10.0mg/kg，，則則其其絕絕對(duì)對(duì)誤誤差差為為0.2mg/kg；；相相對(duì)對(duì)誤誤差差為為2%如：：標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值值100.2mg/kg，，實(shí)實(shí)測(cè)測(cè)值值為為100.0mg/kg，，其其絕絕對(duì)對(duì)誤誤差差為為0.2mg/kg；；相相對(duì)對(duì)誤誤差差為為0.2%。。準(zhǔn)確確度度的的常常用用評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)方方法法使用用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)物物質(zhì)質(zhì)評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)使用用加加標(biāo)標(biāo)回回收收率率評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)與標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)方方法法對(duì)對(duì)照照評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)精密密度度定義義：：在在規(guī)規(guī)定定測(cè)測(cè)量量條條件件下下，，對(duì)對(duì)同同一一被被測(cè)測(cè)量量對(duì)對(duì)象象進(jìn)進(jìn)行行連連續(xù)續(xù)多多次次測(cè)測(cè)量量所所得得結(jié)結(jié)果果的的一一致致性性或或分分散散程程度度。。精密度只取取決于隨機(jī)機(jī)誤差的分分布，與真真值或約約定真值無無關(guān)精密度可以以定量表示示精密度主要要用來表示示：a）重復(fù)性:相相同測(cè)量量條件在短短期內(nèi)重復(fù)復(fù)測(cè)定?！跋嗤瑴y(cè)量量條件”是是指相同的的測(cè)量程序序、觀察人人、使使用條件件、儀器、、地點(diǎn)。b)重現(xiàn)現(xiàn)性：在改改變了測(cè)量量條件下，，對(duì)同一被被測(cè)量對(duì)象象的測(cè)量結(jié)結(jié)果的一致致性。改變變的條件：：原理、方方法、觀察察人、儀器器、參考測(cè)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)、、地點(diǎn)、使使用條件等等。精密度表示示方法偏差和相對(duì)對(duì)偏差平均偏差和和相對(duì)平均均偏差方差和標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)偏差等。。偏差和相對(duì)對(duì)偏差偏差：又稱稱為絕對(duì)偏偏差，是某某一測(cè)定值值與測(cè)定平平均值之差差。相對(duì)偏差：：是某一測(cè)測(cè)量值的絕絕對(duì)偏差與與測(cè)定平均均值之商。。平均偏差和和相對(duì)平均均偏差平均偏差：：是單項(xiàng)測(cè)測(cè)定值與平平均值的偏偏差的絕對(duì)對(duì)值之和，，再除以測(cè)測(cè)定次數(shù)。。相對(duì)平均偏偏差：是平平均偏差與與測(cè)定平均均值之商。。平均偏差和和相對(duì)平均均偏差均為為正值方差和標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)偏差標(biāo)準(zhǔn)偏差：：是指統(tǒng)計(jì)計(jì)結(jié)果在某某一個(gè)時(shí)段段內(nèi)誤差上上下波動(dòng)的的幅度。用公式表示示為：方差：為標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)偏差的的平方。例：分析鐵鐵礦石中鐵鐵的質(zhì)量分分?jǐn)?shù)，得到到如下數(shù)據(jù)據(jù)：37.45、37.20、37.50、37.30、37.25(%)，計(jì)算算測(cè)量結(jié)果果的平均值值、絕對(duì)偏偏差、相對(duì)對(duì)偏差、平平均偏差、、相對(duì)平均均偏差和標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)偏差。。解：平均值值=37.34%各次的絕對(duì)對(duì)偏差分別別為：0.11%，，-0.14%,0.16%，-0.04%，，-0.09%各次的相對(duì)對(duì)偏差分別別為：0.29%，，-0.37%,0.43%，-0.11%，，-0.24%平均偏差：：相對(duì)平均偏偏差：標(biāo)準(zhǔn)偏差：：測(cè)量精密度度和準(zhǔn)確度度測(cè)量精密度和準(zhǔn)確度舉例不精密（隨隨機(jī)誤差大大）準(zhǔn)確（系統(tǒng)統(tǒng)誤差小））精密（隨機(jī)機(jī)誤差?。┎粶?zhǔn)確（系系統(tǒng)誤差大大）精密（隨機(jī)機(jī)誤差小））準(zhǔn)確（系統(tǒng)統(tǒng)誤差?。┎痪埽S隨機(jī)誤差大大）不準(zhǔn)確（系系統(tǒng)誤差大大）準(zhǔn)確度是反反映分析方方法或測(cè)量量系統(tǒng)總系系統(tǒng)誤差和和隨機(jī)誤差差大小的綜綜合指標(biāo)；；精密度是是反映隨機(jī)機(jī)誤差大小小，數(shù)據(jù)分分散性程度度的指標(biāo)。。關(guān)系：精密密度不好，，單次測(cè)量量的準(zhǔn)確度度不高，精精密度是保保證準(zhǔn)確度度的先決條條件。精密密度好，準(zhǔn)準(zhǔn)確度不一一定高。三、分析數(shù)數(shù)據(jù)的處理理測(cè)量結(jié)果中中可疑值的的剔出原則則測(cè)量結(jié)果中中離群的異異常值是由由觀測(cè)結(jié)果果中的粗大大誤差所引引起的，通通常是由測(cè)測(cè)量過程中中不可重復(fù)復(fù)的突發(fā)事事件所致可疑值剔出出原則：(a)3σ準(zhǔn)則(b)格拉拉布斯準(zhǔn)則則3σ準(zhǔn)則：在正態(tài)分布布情況下，，只要測(cè)量量次數(shù)不太太少，隨機(jī)機(jī)誤差的絕絕對(duì)值超過過3倍實(shí)驗(yàn)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差的的概率很小小，故可認(rèn)認(rèn)為是不可可能發(fā)生的的事件。也也就是說，，當(dāng)某一殘殘差滿滿足條件時(shí)，則認(rèn)為為該測(cè)量結(jié)結(jié)果屬于離離群值而應(yīng)應(yīng)予以剔除除。測(cè)量結(jié)果的的殘差和和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差分分別為格拉布斯準(zhǔn)準(zhǔn)則：3σ準(zhǔn)則的缺缺點(diǎn)在于該該判斷準(zhǔn)則則與測(cè)量次次數(shù)無關(guān)。。格拉布斯斯準(zhǔn)則在這這方面對(duì)3σ準(zhǔn)則作作了改進(jìn)。。格拉布斯準(zhǔn)準(zhǔn)則認(rèn)為，，各殘差中中絕對(duì)值最最大者只只要要滿足則該值即為為離群值而而應(yīng)予以剔剔除。式中是是與顯著著性水平p和重復(fù)觀測(cè)測(cè)次數(shù)n有關(guān)的格布布拉斯臨界界值格拉布斯準(zhǔn)準(zhǔn)則的臨界界值表有效數(shù)字測(cè)量中能測(cè)測(cè)量出來的的數(shù)字叫有有效數(shù)字。。它包括測(cè)測(cè)量中的全全部準(zhǔn)確數(shù)數(shù)字和一位位估計(jì)數(shù)字字。有效數(shù)字的的有關(guān)規(guī)定定：﹙1﹚有效效數(shù)字中的的“0”數(shù)值前的““0”不是是有效數(shù)字字，數(shù)值后后的為有效效數(shù)字。例如：0.0123、1.23和123的有效效位數(shù)都是是3位。0.01230有效效位數(shù)是4位,最右右邊的“0”是有效效位數(shù)，不不可以省略略不寫。﹙2﹚單位位換算保持持有效位數(shù)數(shù)不變例如:3.71m=3.71×102cm(371cm)=3.71×103mm(3)pH，，pM，，lgc，lgK等對(duì)數(shù)數(shù)值，其其有效數(shù)數(shù)字的位位數(shù)僅取取決于小小數(shù)部分分(尾數(shù)數(shù))數(shù)字字的位數(shù)數(shù)，因整整數(shù)部分分只代表表該數(shù)的的方次。。例如：pH=11.20，換換算成[H+]=6.3×10-12mol/L，因因此有效效位數(shù)是是兩位，，而不是是四位。。有效數(shù)字字的修約約規(guī)則：：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)行計(jì)計(jì)算前應(yīng)應(yīng)根據(jù)有有效數(shù)字字的運(yùn)算算規(guī)則，，正確保保留有效效數(shù)字的的位數(shù)，，按照““四舍六六入五成成雙”進(jìn)進(jìn)行修約約。(1)要要舍棄的的數(shù)字小小于等于于4時(shí)，，舍去；；(2)要要舍棄的的數(shù)字大大于等于于6時(shí)，，進(jìn)1；；(3)“五成雙雙”：如如果擬舍舍去數(shù)字字等于5時(shí)應(yīng)保保留末位位成偶數(shù)數(shù);如如果擬舍舍去數(shù)字字等于5，但其其后還有有非零數(shù)數(shù)字時(shí)，，應(yīng)進(jìn)1。例如：：3.216505.26353.2165.2643.242596.3785013.2436.379有效數(shù)數(shù)字運(yùn)運(yùn)算規(guī)規(guī)則：：加減運(yùn)運(yùn)算幾個(gè)數(shù)數(shù)相加加減時(shí)時(shí)，結(jié)結(jié)果保保留的的位數(shù)數(shù)應(yīng)與與數(shù)據(jù)據(jù)中小數(shù)點(diǎn)點(diǎn)后位位數(shù)