при межлабораторных испытаниях
Практическая работа № 3 Использование статистических критериев при межлабораторных испытаниях
Цель работы Изучение стандартных методов расчета пределов повторяемости и воспроизводимости, полученных при реализации стандартного метода измерений и обеспечение способов проверки приемлемости результатов измерений, полученных в условиях повторяемости и воспроизводимости. Исходные данные Исходные данные представлены в табл. 2.1. Задание 1. Сопоставить в условиях повторяемости: – две группы измерений в одной лаборатории, считая данные строк 1 – 20 лаборатории 1 (табл. 2.1) результатом первой группы измерений, а данные строк 21 – 40 лаборатории 1 – результатом второй группы измерений; – две группы измерений в двух лабораториях, считая результатами измерений данные строк 1 – 40 лаборатории 1 и данные строк 1 – 20 лаборатории 2 (табл. 2.1); – группу измерений в каждой из двух лабораторий (строки 1 – 40 лаборатории 1 и строки 1 – 20 лаборатории 2) (табл. 2.1) с опорным значением μ0 в отсутствие конкретных данных по лабораторной составляющей систематической погрешности; – две группы измерений в первой и второй лабораториях (строки 1 – 40 лаборатории 1 и строки 1 – 20 лаборатории 2) (табл. 2.1) с опорным значением μ0. 2. Выполнить проверку приемлемости результатов измерений и установления окончательного результата: – двух измерений в каждой из трех лабораторий (строки 1 – 2); – десяти измерений в каждой из трех лабораторий (строки 1 – 10). 3. Выполнить проверку результатов измерений в условиях повторяемости и воспроизводимости: – для одного измерения в каждой лаборатории; – для серии измерений в каждой лаборатории. 4. Сделать выводы по результатам проведенных расчетов.
Таблица 2.1 Исходные данные
Выполнение задания 1. Сопоставление на основании произвольного количества значений Две группы измерений в одной лаборатории Стандартное отклонение разности двух групп измерений в одной лаборатории в условиях повторяемости , (2.1) где – дисперсия повторяемости; n1 = n2 = 20 – количество измерений в каждой группе. Средние арифметические значения в группах измерений в первой лаборатории ; . Разность двух групп измерений в одной лаборатории . Внутрилабораторные дисперсии в первой лаборатории ; . Дисперсия повторяемости в первой лаборатории ; . Стандартное отклонение разности двух групп измерений . Критическая разность для на уровне вероятности 95% . (2.2) , то есть две группы измерений в одной лаборатории не согласованы. Две группы измерений в двух лабораториях В первой лаборатории количество измерений n1 = 40, во второй n2 = 20. Средние арифметические значения в группах измерений Разность двух групп измерений в разных лабораториях . Стандартное отклонение разности в условиях повторяемости , (2.3) , (2.4) , (2.5) , (2.6) ; (2.7) . (2.8)
; ; ; . Среднее значение результатов измерений в лаборатории 1 = 10.008, в лаборатории 2 = 10.0275, в двух лабораториях . . Стандартное отклонение разности двух групп измерений в разных лабораториях . Критическая разность для на уровне вероятности 95% , (2.9) где – дисперсия воспроизводимости, . = 0,002606 + 0,000088 = 0,002694; > 0.01925. Полученный результат дает основание говорить о согласованности результатов измерений двух лабораторий. Группа измерений в одной лаборатории и опорное значение Стандартное отклонение разности для каждой лаборатории, где μ0 = 10 – принятое опорное значение . (2.10) Для первой лаборатории n1 = 40; . Для второй лаборатории n2 = 20; . Разность группы измерений и опорного значения в первой лаборатории ; разность группы измерений и опорного значения во второй лаборатории . Критическая разность для одной лаборатории , (2.11) для первой лаборатории ; для второй лаборатории . Полученные результаты дают основание говорить о согласованности результатов измерений каждой из двух лабораторий с опорным значением. Группы измерений в двух лабораториях и опорное значение Разность двух групп измерений и опорного значения . Стандартное отклонение разности для нескольких лабораторий . (2.12) Стандартное отклонение разности для двух лабораторий , (2.13) .
Критическая разность для двух лабораторий . Полученный результат дает основание говорить о согласованности результатов измерений двух лабораторий с опорным значением. Таким образом, при проведении сопоставления: а) двух групп измерений в одной лаборатории CD0,95 = 0,031998, = 0,0435; б) двух групп измерений в разных лабораториях CD0,95 = 0,038112, = 0,01925; в) группы измерения в одной лаборатории с опорным значением CD0,95 = 0,024466, ; CD0,95 = 0,029223, ; г) двух групп измерений в разных лабораториях с опорным значением CD0,95 = 0,019056, = 0,015. Можно сделать вывод, что почти во всех экспериментах абсолютное расхождение не превышает соответствующий предел и лишь при проведении двух групп измерений в одной лаборатории (а) абсолютное расхождение превышает критическую разность, что должно рассматриваться как подозрительное и подлежащее дополнительному изучению. 2. Проверка приемлемости результатов измерений и установления окончательного результата Для двух измерений в каждой лаборатории дисперсии повторяемости ; ; ; Стандартные отклонения повторяемости: σ1r = 0,035355 σ2r = 0,028284 σ3r = 0,035355 Абсолютные расхождения x1max – x1min = 0,0500; x2max – x2min = 0,0400; x3max – x3min = 0,0500. В условиях повторяемости критическую разность и стандартное отклонение повторяемости связывает табулированная функция f(n) (табл. 2.2) CD0,95 = r = f(n) σr. (2.13) Для n = 2 критическая разность CD0,95 = 2,8σr, в этом случае пределы повторяемости для каждой лаборатории: r1 = 2,8×0,035355 = 0,098995; r2 = 0,079196; r3 = 0,098995. Проверка приемлемости результатов выполняется в виде последовательности этапов сравнения абсолютных расхождений результатов измерений с критическими разностями. Таблица 2.2 Коэффициенты критического диапазона f(n)
На рис. 2.1 изображен алгоритм определения результата измерения в случае, если измерения не являются дорогостоящими. Рис. 2.1. Алгоритм определения результата измерений, не являющихся дорогостоящими На первом этапе сравнивают абсолютные расхождения с критическими разностями и определяют итоговый результат по двум измерениям. x1max – x1min £ r1, 0,05 £ 0,098995; x2max – x2min £ r2, 0.04 £ 0.079196; x3max – x3min £ r3, 0,05 £ 0,098995. = (10.05+10.1)/2 = 10.075; = (10.03+10.07)/2 = 10.05; = (10.05+10)/2 = 10.025. В случае невыполнения условий сравнения на втором этапе проводят еще два измерения в каждой лаборатории, при этом стандартные отклонения повторяемости: σ1r = 0.062915; σ2r = 0,038622; σ3r = 0,047871. Абсолютные расхождения: x1max – x1min = 0,15; x2max – x2min = 0,09; x3max – x3min = 0,1. Для n = 4 критическая разность CD0,95 = 3,6*σr, пределы повторяемости: r1 = 0,226495; r2 = 0,139040; r3 = 0,172337. Сравнение абсолютных расхождений с критическими разностями x1max – x1min £ r1, 0,15 £ 0,226495; x2max – x2min £ r2, 0,09 £ 0,139040; x3max – x3min £ r3, 0,1 £ 0,172337. Итоговый результат по четырем измерениям ; ; . В случае невыполнения условий сравнения на третьем этапе из четырех результатов измерения выбирают второй и третий наименьшие результаты и рассчитывают их среднее арифметическое. Полученные результаты будут считаться окончательными. ; ; . Так как на первом этапе для всех лабораторий xmax – xmin ≤ CD0,95, то в этом случае окончательнным результатом будет x1 = 10.075; x2 = 10.05; x3 = 10.025. На рис. 2.2 изображен алгоритм определения результата измерения в случае, если измерения являются дорогостоящими. В этом случае первый этап аналогичен первому этапу предыдущего алгоритма. При невыполнении условий сравнения на втором этапе проводят еще одно измерение в каждой лаборатории, при этом стандартные отклонения повторяемости: σ1r = 0.028868; σ2r = 0,045092; σ3r = 0,028868. Абсолютные расхождения: x1max – x1min = 0,05; x2max – x2min = 0,09; x3max – x3min = 0,05. Для n = 3 критическая разность CD0,95 = 3,3σr, при этом пределы повторяемости: r1 = 0,095263; r2 = 0,148805; r3 = 0,095263. Рис. 2.2. Алгоритм определения результата измерений, являющихся дорогостоящими Сравнение абсолютных расхождений с критическими разностями x1max – x1min £ r1, 0,05 £ 0,095263; x2max – x2min £ r2, 0,09 £ 0,148805; x3max – x3min £ r3, 0,05 £ 0,095263. Итоговый результат по трем измерениям ; ; . В случае невыполнения условий сравнения на третьем этапе в каждой лаборатории из трех результатов измерения выбирают второй наименьший результат. Полученные результаты будут считаться окончательными: ; ; . Так как на первом этапе для всех лабораторий xmax – xmin ≤ CD0,95, то для первоначальных двух измерений окончательнным результатом будет x1 = 10.075; x2 = 10.05; x3 = 10.025. На рис. 2.3 изображен алгоритм определения результата измерения для случая с более, чем двумя первоначальными измерениями. Выбираем n = 10 значений в качестве групп первоначальных измерений в каждой из трех лабораторий (табл. 2.1). Стандартные отклонения повторяемости: σ1r = 0,056224; σ2r = 0,043474; σ3r = 0,049944. Абсолютные расхождения: x1max – x1min = 0,1600; x2max – x2min = 0,1500; x3max – x3min = 0,1600. Рис. 2.3. Алгоритм определения результата измерения для случая с более, чем двумя первоначальными измерениями Пределы повторяемости r = 4,5σr: r1 = 0,253007; r2 = 0,195634; r3 = 0,224750. Сравнение абсолютных расхождений с критическими разностями x1max – x1min £ r1, 0,16 £ 0,253007; x2max – x2min £ r2, 0,15 £ 0,195634; x3max – x3min £ r3, 0,16 £ 0,224750. Итоговый результат по десяти измерениям определяется в виде средних арифметических значений = 10.025; = 10.037; = 10.015. В данном случае абсолютные расхождения не превышают соответствующих пределов во всех лабораториях, поэтому окончательными результатами будут x1 = 10.025; x2 = 10.037; x3 = 10.015. В случае, если такое превышение существует, необходимо выбрать количество измерений в два раза больше первоначального. Выбираем 2n = 20 значений в качестве вторичных измерений по трем лабораториям (табл. 2.1). Стандартные отклонения повторяемости: σ1r = 0,057947; σ2r = 0,041660; σ3r = 0,046623. Абсолютные расхождения: x1max – x1min = 0,17; x2max – x2min = 0,15; x3max – x3min = 0,16.
Пределы повторяемости r = 5,0σr: r1 = 0,289737; r2 = 0,208298; r3 = 0,233114. Сравнение абсолютных расхождений с критическими разностями x1max – x1min £ r1, 0,17 £ 0,289737; x2max – x2min £ r2, 0,15 £ 0,208298; x3max – x3min £ r3, 0,16 £ 0,233114. Итоговый результат по двадцати измерениям определяется в виде средних арифметических значений = 10.03; = 10.0275; = 10.015. В данном случае абсолютные расхождения не превышают соответствующих пределов во всех лабораториях. Поэтому окончательными результатами будут x1 = 10.03; x2 = 10.0275; x3 = 10.015. В случае, если соответствующие пределы будут превышены, то в качестве окончательного результата выбираются медианы: = 10.035; = 10.03; = 10.015. Так как на первом этапе для всех лабораторий xmax – xmin ≤ CD0,95, то для первоначальных десяти измерений окончательнным результатом будет x1 = 10.025; x2 = 10.037; x3 = 10.015. 3. Методы проверки результатов измерений, полученных как в условиях повторяемости, так и воспроизводимости В случае существенного различия измерений двух лабораторий, когда существует определенное различие в самих результатах или в их средних арифметических значениях статистическая проверка основывается на стандартном отклонении не только повторяемости, но и воспроизводимости. При получении только одного результата измерений в каждой лаборатории расхождение между результатами измерений не должно превышать предел воспроизводимости. При n = 1 результаты измерений: x1 = 10.05; x2 = 10.03; x3 = 10.05. Среднее арифметическое значение = (10.05+10.03+10.05)/3 = 10.043. Дисперсия воспроизводимости (повторяемости) . Стандартное отклонение воспроизводимости σR = 0,011547. Абсолютные расхождения результатов измерений: |x1 – x2| = 0,02; |x1 – x3| = 0;|x2 – x3| = 0,02. Предел воспроизводимости R = 2,8 σR = 2,8×0,011547 = 0,032332. Абсолютные расхождения во всех лабораториях не превышают предела воспроизводимости, то есть результаты измерений в трех лабораториях согласованы, окончательным результатом можно считать x = 10.043. Серия измерений в трех лабораториях n = 40 Предполагается, что каждая лаборатория получила свой окончательный результат и необходимо лишь рассмотреть приемлемость, то есть совместимость окончательных результатов лабораторий. Внутрилабораторные дисперсии: = 0,003030; = 0,001540; = 0,001522. Дисперсия повторяемости = 0,002031; σr = 0,045065. Разности значений: x1max – x1min = 0,2; x2max – x2min = 0,15; x3max – x3min = 0,16. Межлабораторная дисперсия , где . ; ; ; . Абсолютные расхождения результатов измерений: ; ; . . . Дисперсия воспроизводимости = 0,002031 + 0,000078 = 0.002109; σR = 0,045923 Пределы повторяемости и воспроизводимости: r = 5,5σr = 5,5×0,045065 = 0,247860; R = 5,5σR = 5,5×0,045923 = 0.252575. Критическая разность CD0,95 равна . (2.14) . Критическая разность больше абсолютных расхождений групп измерений: 0,068288 > 0,015; 0,068288 > 0,00725; 0,068288 > 0,02225. В этом случае можно утверждать, что окончательные результаты согласованы и окончательным результатом можно считать среднее арифметическое значение окончательных результатов измерения в каждой лаборатории x = 10.043. Критическая разность CD0,95для среднего арифметического значения n1 = 20 и медианы n2 = 10 результатов измерений в двух лабораториях , (2.15) где c(n) – отношение стандартного отклонения медианы к стандартному отклонению среднего арифметического значения. Его значения приведены в таблице 2.3. Таблица 2.3 Отношение стандартного отклонения медианы к стандартному отклонению среднего арифметического значения
Средние арифметические значения результатов измерений в первой лаборатории составляет 10.03, во второй – 10.037; медиана результатов измерений во второй лаборатории составляет 10.035. Разность между средним арифметическим значением в первой лаборатории и значением медианы во второй лаборатории составляет (-0.005). Внутрилабораторные дисперсии sw1 = 0,003358; sw2 = 0,001890, дисперсия повтряемости .
Среднее значение количества измерений в двух лабораториях ; среднее значение результатов измерения по двум лабораториям . ; ; . Пределы повторяемости и воспроизводимости для r = 4,7σr = 4,7×0,053722 = 0,252494; R = 4,7σR = 4,7×0,051904 =0,243951. Критическая разность . Критическая разность больше абсолютного расхождения среднего арифметического значения результатов измерений в первой лаборатории и значения медианы результатов измерений во второй лаборатории, то есть результаты измерений в двух лабораториях согласованы. Оценка согласованности по медианам измерений в двух лабораториях Критическая разность CD0,95 для двух медиан n1 = 20 и n2 = 10 результатов измерений равна . (2.16) Медиана измерений в первой лаборатории составляет 10.035, медиана измерений во второй лаборатории составляет 10.035, абсолютное расхождение между ними 0. , то есть критическая разность больше абсолютного расхождения результатов измерений двух лабораторий и их окончательные результаты согласованы. Если критическая разность не превышена, то приемлемы оба окончательных результата измерений, приводимых лабораториями, и в качестве окончательного результата может быть использовано их общее среднее значение. Если критическая разность превышена, необходимо обеспечить прецизионность измерений в каждой (в обеих) лабораториях [3].
Популярное: Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1280)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |