計量檢測中異常數(shù)據(jù)剔除方法的分析

(亳州市計量檢查測試所 安徽 亳州 236800)

引言

在計量檢測的過程中，對數(shù)據(jù)信息精準性的要求極為嚴格。在獲取了大量數(shù)據(jù)信息后，必須對其展開科學有效的整理，剔除其中潛在的異常數(shù)據(jù)，進而充分保障計量檢測工作的實效性。對于剔除異常數(shù)據(jù)的四類準則，應當根據(jù)實際情況，有針對性地選擇使用，或者也可以通過綜合利用多種準則的方式，保障異常數(shù)據(jù)剔除工作的質(zhì)量。

一、計量檢測的現(xiàn)實意義

計量檢測即在日常的各種生產(chǎn)實踐活動當中，鑒于對多類數(shù)據(jù)的運用需求，進而詳細評估檢測儀器的測量結(jié)果，最終借助于評估結(jié)果來判斷檢測儀器的實際是否滿足工作需要的狀態(tài)。所獲得檢測數(shù)據(jù)至關(guān)重要，唯有通過這些數(shù)據(jù)，才能夠知道被測儀器的穩(wěn)定性及每項參數(shù)是否達標。如果缺乏科學有效的計量檢測工作，便無法獲取具有價值的數(shù)據(jù)，那么企業(yè)在生產(chǎn)過程中優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量以及控制工藝過程等目標便難以實現(xiàn)。

二、計量設(shè)備出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)的原因

在統(tǒng)計學領(lǐng)域，對一組數(shù)據(jù)進行多次測量后，倘若組中存在個別數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)存在顯著差異，那么則可推斷此數(shù)據(jù)為可疑數(shù)據(jù)[1]。此類數(shù)據(jù)最突出的特征就是和同組數(shù)據(jù)存在極為明顯的差異。換言之就是數(shù)據(jù)出現(xiàn)了變異，但是究竟這種變異是否正常，還需進一步展開深入研究。

計量儀器不僅精度高，而且對周遭環(huán)境要求非常嚴苛。倘若環(huán)境出現(xiàn)了顯著的變化，也極有可能會使得計量檢測出現(xiàn)誤差，進而嚴重影響檢測結(jié)果的實效性。通常情況下，致使計量設(shè)備出現(xiàn)誤差的原因主要有四種。首先是被檢設(shè)備受到了強烈的沖擊，通常是機械性沖擊或來自于外部的強烈震蕩。其次是電壓的波動或者是電磁干擾，致使被檢設(shè)備受到了一定的影響而難以正常運行。再次則是檢測人員自身的因素，由于其玩忽職守導致測量失誤或缺乏豐富的工作經(jīng)驗，進而引發(fā)了誤差。最后則是被檢儀器本身已經(jīng)出現(xiàn)了損壞，例如電子元件故障或內(nèi)部零件松動等等。

因為異常數(shù)據(jù)和正常值之間存在極大的偏差，倘若參與到計算活動中，必定會嚴重影響結(jié)果的準確程度。所以必須對異常數(shù)據(jù)進行及時剔除，不過在剔除過程中若選擇了不合理的方式，不但無法有效消除異常數(shù)據(jù)帶來的負面影響，還會形成測試重復性極佳的假象，最終對人們的數(shù)據(jù)評判造成誤導。反之，若對異常數(shù)據(jù)的存在置之不理，則會嚴重降低測量數(shù)據(jù)的重復性，對測試儀器的等級造成負面影響[2]。

三、判斷計量檢測中異常數(shù)據(jù)的基本準則

在具體的計量檢測之中，判斷異常值的準則并不是單一的，常見的主要有四種，分別為拉依達準則、格布拉斯準則、肖維勒準則以及t檢驗法等等[3]。盡管者四種準則的主要內(nèi)容存在顯著差異，但是在判斷過程之中均用到了“置信概率”。這里所說的“置信概率”即隨機變量處于“置信范圍”的可能性。設(shè)置信范圍所代表的測量數(shù)據(jù)的值領(lǐng)為X，各項準則的表達式如下所述：

(一)拉依達準則

把所測得的數(shù)據(jù)帶入于此表達式當中，倘若不等式成立，則表示此數(shù)據(jù)為異常數(shù)據(jù)，必須盡快進行剔除。其所代表的意義是，可疑數(shù)據(jù)和組中其他數(shù)據(jù)的平均值差額的絕對值，超過了標準偏差的三倍，所以該數(shù)據(jù)作為異常數(shù)據(jù)必須被剔除。

(二)格布拉斯準則

(三)肖維勒準則

在使用此公式的時候，應當綜合相互獨立所測得的數(shù)據(jù)，倘若公式滿足以上不等式時，則可以得出Xd為異常值，必須及時進行剔除。

(四)t檢驗法

四、實例研究

本文通過列舉實例，對上述四種異常數(shù)據(jù)判斷準則實施判定。

例如：在實施精度測量過程中，獲得了以下一組數(shù)據(jù)，共十個，分別為10.001、10.205、10.217、10.221、10.229、10.231、10.311、10.321、10.341以及10.347。分別通過以上四種方式實施判斷，并且對異常數(shù)據(jù)展開剔除，置信概率定為95%，α=0.05。

在此實例之中，使用四類判定準則所獲取的結(jié)果相同，即10.347為異常數(shù)據(jù)。其中G(α，n)s和10.001-10.2424最靠近。這也充分表示，此時運用格拉布斯準則的效果最佳。

結(jié)語

總的來說，在實施計量檢測的過程之中，若要有效剔除異常數(shù)據(jù)，可以綜合運用兩種甚至三種不同的判定準則，在同一時間實施判定。倘若所得到的結(jié)果一致，那么則可以毫無疑問地對可疑數(shù)據(jù)進行剔除，進而保障剔除工作的準確性。倘若所獲得結(jié)果存在差異，那么則需展開進一步的研究分析，最好是做數(shù)據(jù)保留處理。