Page 67 - 无损检测2022年第十一期

宋 飞:
不同统计方法在磁粉检测能力验证结果分析中的应用

据。 Z 比分数是由参加者的结果x 、 能力验证的指
1 磁粉检测能力验证结果评价现状
定值 X 和能力验证评定标准差^σ 得到的实验室偏
目前, 主要采用偏倚估计值法和数理统计两种 倚的标准化度量。文中的 3 种统计方法中, 指定值
方法对磁粉检测能力验证结果进行评价。偏倚值估 X 是由参加者结果统计得到的平均值、 中位值或稳
计法是将考核样品定值实验得出的参考值作为指定 健平均值; 标准差^σ 代表了稳健标准差、 标准化四分
值 X , 将能力验证参加者的检测结果 x 与指定值 X 位距或传统标准差。 Z 比分数计算公式为
的差值与最大允许误差或参考值的不确定度进行比 x -X
Z = ( 1 )
较。数理统计则是通过对参加同一批能力验证的检 ^ σ
测结果进行统计分析, 来确定指定值 X 和能力验证 当 Z ≤2 时, 表 明 结 果 满 意; 当 2< Z <3
评定标准差^σ , 并进行合格判定。常用的能力验证 时, 表 明 结 果 有 问 题; 当 Z ≥3 时, 表 明 结 果 不
满意。
统计方法主要分为异常数据检验法和稳健统计法。
2.2 格拉布斯统计法
异常数据检验法主要是基于格拉布斯( Grubbs )
等准则的经典统计法, 其特点是在给定的显著性水 格拉布斯统计法是基于格拉布斯准则的一种经
平下, 通过概率统计的原理发现并剔除异常值 [ 2-3 ] 。 典统计法。格拉布斯准则是以正态分布为前提, 在
由于其显著性水平是人为给定的, 所以准确性也会 应用前需要验证数据是否基本符合正态分布, 并且
需要确认统计的检出水平α 和剔除水平α 。依据
*
受到人为因素影响。
一组数据的α 和 α 以及数据个数n , 通过查阅格拉
*
稳健统计法是指不用识别或剔除离群值, 可使
(
用所有测量数据将离群值的作用降低的统计分析方 布斯检验临界值表获得临界值 G 1-α n )( 单侧情形)
[ 3 ]
(
法。目前标准中推荐的稳健统计法主要是中位值和 或 G 1-α / 2 n )( 双侧情形) 。
标准化四分位距法和迭代法 [ 4-5 ] 。相较于异常数据 在计算得到该组检测数据的初始平均值和标准
检验法, 稳健统计法的优点是异常值的判定不受人 差后, 通过检测数据的最大值或最小值计算统计量
为因素影响, 当检测数据符合或者较符合正态分布 G n 值, 当统计量 G n 值大于检出水平α 对应的临界
*
时, 都可以得到较为可靠的分析结果, 但当数据明显 值时, 再将该值与剔除水平α 对应的临界值比较,
如果超限则作为统计离群值剔除, 并重新计算数组
偏离正态分布时, 稳健统计法不是最优的选择 [ 6 ] 。
有研究者在对医学检验实验室能力验证结果评价中 平均值和标准差, 按照以上步骤进行重复判定, 直至
发现, 当能力验证检测数据较多时, 稳健统计法比异 没有出现新的统计离群值。在格拉布斯统计法中,
最终以去掉统计离群值后的平均值和标准差作为指
常数据检验法更为严格 [ 7 ] 。
磁粉检测是一种常规的无损检测技术, 是铁磁 定值和能力评定标准差。
*
性材料表面缺陷检测的首选方法。其以磁粉作为显 常见的检出水平α 和剔除水平α 为 0.005~
示介质, 对铁磁性材料工件的缺陷进行观察, 具有操 0.1 , 数值越大代表了检出和剔除要求越严格。文中
选定的 检 出 水 平 α 和 剔 除 水 平α 分 别 为 0.1 和
*
作简便、 成本低廉、 检测灵敏度高等优点。但是这种
方法对检测人员的经验水平要求较高, 若在磁化过 0.05 , 即 超 出 95% 范 围 的 数 值 被 认 定 为 统 计 离 群
值, 以有效排除磁粉检测中人为因素造成的异常检
程控制、 磁悬液使用、 磁粉观察等过程中操作不当,
测结果对统计结果的影响。
检测结果都会产生较大偏差。
格拉布斯统计法的优点是对离群值的定位十分
由于磁粉检测结果受人为因素影响较大, 统计
有效, 其适用于离群值较少的情形, 但在检测数据过
的检测数据不易满足正态分布, 不同的统计方法对
分析结果的影响较大。文中使用了异常数据检验法 于分散, 产生较多离群值的情况下, 该方法则不适用。
2.3 中位值和标准化四分位距法
中的格拉布斯统计法, 中位值和标准化四分位距法
中位值和标准化四分位距法是目前能力验证机
和迭代法, 对磁粉检测能力验证结果进行分析比较,
构广泛使用的一种稳健统计法, 其采用数据中位值
探索适用于不同情况下的数据统计方法。
作为指定值, 并计算标准化四分位距作为能力评定
2 数据统计方法介绍 标准差。通过计算上四分位值与下四分位值之间的

2.1 Z 比分数 差值得到四分位距, 并乘以因子 0.7413 得到标准
Z 比分数是判定能力验证检测结果的 主要依 化四分位距。
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2022 年 第 44 卷 第 11 期
无损检测