實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)工作者：杜華學(xué)號(hào)：201206020108實(shí)驗(yàn)日期：2014年3月31號(hào)實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：實(shí)驗(yàn)一：生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控圖的編制實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕緦?shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)某化工廠正常生產(chǎn)過(guò)程中120次Hgcl2濃度的測(cè)定數(shù)據(jù)。編制對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中Hgcl2濃度的監(jiān)控圖，以保證最終產(chǎn)品質(zhì)量。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，讓同學(xué)們一起理解誤差的理論與意義，學(xué)會(huì)編制生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控圖的方法實(shí)驗(yàn)原理：一般情況下，很多工程測(cè)量與生產(chǎn)過(guò)程的參數(shù)值都是服從正態(tài)分布的隨機(jī)變量，例如利用正常電子儀器在相同條件下對(duì)同一物理量重復(fù)測(cè)量所獲得的數(shù)據(jù)；化工生產(chǎn)過(guò)程中正常的濃度、溫度值等等。因此，我們可以依據(jù)服從正態(tài)分布的隨機(jī)變量所具有特征，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)這些測(cè)量值、或生產(chǎn)過(guò)程中的參數(shù)值“是否正?！钡呐袛唷＿@就是我們建立監(jiān)控圖的基本思想。從這個(gè)意義上說(shuō)，已經(jīng)建立的監(jiān)控圖實(shí)際是一把尺子，我們可以用它來(lái)度量每一個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)或生產(chǎn)參數(shù)是否正常。根據(jù)正態(tài)分布理論，正常的測(cè)量值或生產(chǎn)過(guò)程中的參數(shù)值落入平均值加減 一倍，兩倍，三倍均方差區(qū)間的理論概率值應(yīng)該分別等于68.26%，95.44%，99.73%；當(dāng)我們只進(jìn)行有限次測(cè)量時(shí)，獲取數(shù)據(jù)如果是正常的，超出平均值加減三倍均方差的區(qū)間可能性幾乎是0。因此，一旦檢測(cè)數(shù)據(jù)超過(guò)平均值加減三倍均方差區(qū)間，我們就可以判定，其為不正常數(shù)據(jù)，預(yù)示著生產(chǎn)過(guò)程出了問(wèn)題，需進(jìn)行調(diào)整從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)控目的實(shí)驗(yàn)設(shè)備：按有excel軟件的電腦實(shí)驗(yàn)步驟：依據(jù)5.1.1所測(cè)量數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差；統(tǒng)計(jì)量數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)平均值標(biāo)準(zhǔn)差備注Hgcl2的濃度1200.800.045剔除前的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)量數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)平均值標(biāo)準(zhǔn)差備注Hgcl2的濃度1170.800.038剔除后的數(shù)據(jù)2.按平均值加減一倍，兩倍，三倍標(biāo)準(zhǔn)差編制質(zhì)量監(jiān)控圖； 3．將5.1.2監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)標(biāo)繪在所編監(jiān)控圖上：4.分析6.1－6.11時(shí)間段中生產(chǎn)過(guò)程是否正常。按三倍標(biāo)準(zhǔn)差理論，上午有五個(gè)數(shù)據(jù)不正常，它們分別是0.64，0.65，0.94，0.98，0.99下午有兩個(gè)數(shù)據(jù)部正常，它們分別是0.98，0.99表5.1.1對(duì)HgCl2（g/L）濃度120次重復(fù)測(cè)量結(jié)果實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表5.1.1對(duì)HgCl2（g/L）濃度120次重復(fù)測(cè)量結(jié)果表5.1.2某化工產(chǎn)XXXX年6月1日至11日生產(chǎn)過(guò)程中HgCl2（g/L）濃度監(jiān)測(cè)值日期6.16.26.36.46.56.66.76.86.96.106.11HgCl2(g/L)上午0.850.830.720.650.640.880.920.940.980.990.86下午0.860.830.780.720.720.860.890.900.990.980.85數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)前數(shù)據(jù)：統(tǒng)計(jì)量數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)平均值標(biāo)準(zhǔn)差備注Hgcl2的濃度1200.800.045剔除前的數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)后數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)量數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)平均值標(biāo)準(zhǔn)差備注Hgcl2的濃度1170.800.038剔除后的數(shù)據(jù)平均值加減一倍兩倍三倍LINKExcel.Sheet.8"C:\\DocumentsandSettings\\Administrator\\桌面\\新建MicrosoftOfficeExcel工作表.xlsx"Sheet1!R1C7:R2C13\a\f5\hx+3δx+2δx+1δxx-δx-2δx-3δ0.9140.8760.8380.80.7620.7240.686其概率統(tǒng)計(jì)表格如下LINKExcel.Sheet.8"C:\\DocumentsandSettings\\Administrator\\桌面\\新建MicrosoftOfficeExcel工作表.xlsx"Sheet1!R47C5:R47C12\a\f5\h范圍x+3δx+2δx+1δx-δx-2δx-3δLINKExcel.Sheet.8"C:\\DocumentsandSettings\\Administrator\\桌面\\新建MicrosoftOfficeExcel工作表.xlsx"Sheet1!R48C5:R48C12\a\f5\h概率97.50%94.17%71.17%71.1794.17%97.50%思考題解答：監(jiān)控圖實(shí)質(zhì)是什么理論構(gòu)建的？這圖件的主要作用是什么？答：質(zhì)量監(jiān)控圖實(shí)質(zhì)是利用極限誤差理論建立的。它能夠直觀觀察生產(chǎn)過(guò)程中影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)波動(dòng)情況，從而可以及時(shí)獲得調(diào)整參數(shù)值時(shí)間，保證產(chǎn)品質(zhì)量。此外，它也常用于監(jiān)控儀器長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性。服從正態(tài)分布的隨機(jī)變量具有什么特點(diǎn)？根據(jù)一批測(cè)量數(shù)據(jù)如何判斷其是否服正態(tài)分布？答：（1）特點(diǎn)：對(duì)稱(chēng)性，單峰性，有界性，抵償性。（2）先算其各自的殘余誤差，然后畫(huà)出殘余誤差的大致散點(diǎn)圖，看其是否有服從正態(tài)分布或有正態(tài)分布的趨勢(shì)，若有，就可判斷這批數(shù)據(jù)服正態(tài)分布。一批測(cè)量數(shù)據(jù)落入其平均值加減一倍，兩倍，三倍均方差區(qū)間的幾率與理論值相同嗎？答：不同。因?yàn)槔碚撝凳怯蓽y(cè)量次數(shù)足夠多和測(cè)量誤差為正態(tài)分布時(shí)算出來(lái)的，此實(shí)驗(yàn)顯然達(dá)不到這樣的要求，只能逐步縮小這種差距。為什么監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)超過(guò)平均值加減三倍方差時(shí)必須調(diào)整生產(chǎn)流程工藝或測(cè)量?jī)x器？答：因?yàn)楸O(jiān)控?cái)?shù)據(jù)超過(guò)三倍均方差的概率理論上只有0.3%，時(shí)相當(dāng)小的，此時(shí)有必要懷疑是由于生產(chǎn)流程工藝或測(cè)量?jī)x器帶來(lái)的系統(tǒng)誤差所造成的，所以此時(shí)就必須調(diào)整生產(chǎn)流程工藝或測(cè)量?jī)x器結(jié)論與心得體會(huì)： 結(jié)論：在極限誤差理論下，可以建立符合要求的置信概率下的監(jiān)控圖，以此來(lái)監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程中質(zhì)量的波動(dòng)情況，以保證產(chǎn)品質(zhì)量 心得：我認(rèn)識(shí)到了極限誤差的實(shí)用性，其次，在實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)處理時(shí)要熟練掌握誤差理論中的公式和其意義。實(shí)驗(yàn)報(bào)告 實(shí)驗(yàn)工作者：杜華學(xué)號(hào)：201206020108實(shí)驗(yàn)日期：2014年3月31號(hào)實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：實(shí)驗(yàn)二標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制中離群值的剔除實(shí)驗(yàn)?zāi)康模寒?dāng)測(cè)量數(shù)據(jù)中包含粗大誤差時(shí)，該測(cè)量數(shù)據(jù)是不可以作為正常數(shù)據(jù)參加統(tǒng)計(jì)與處理的。因此，對(duì)一批測(cè)量數(shù)據(jù)處理的第一步，一定是對(duì)其是否含有粗大誤差做出判斷。一般情況下，我們通常將含有粗大誤差的數(shù)據(jù)稱(chēng)為“離群數(shù)據(jù)”。本實(shí)驗(yàn)采用我國(guó)在研制玄武巖標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)時(shí)，由國(guó)內(nèi)外16個(gè)實(shí)驗(yàn)室提供的Th元素分析數(shù)據(jù)，采用兩種以上粗大誤差判別方法進(jìn)行判斷，剔除含有粗大誤差的離群數(shù)據(jù)，以提供最終可以用于Th元素定值的正常數(shù)據(jù)。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，加深同學(xué)們對(duì)粗大誤差判別方法的理解與應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)原理：1.σ法判斷粗大誤差的原理根據(jù)正態(tài)分布的理論，我們可以知道，正常測(cè)量數(shù)據(jù)大于平均數(shù)加減3σ的概率是很小的，當(dāng)測(cè)量次數(shù)足夠大時(shí)，這個(gè)概率僅為0.3％。換言之，落入平均數(shù)加減3σ之外區(qū)域的數(shù)據(jù)含有粗大誤差的概率為99.7％。所以，當(dāng)測(cè)量數(shù)據(jù)落入平均數(shù)加減3σ之外區(qū)域時(shí)，我們可以認(rèn)定其含有粗大誤差。2.格羅布斯準(zhǔn)則判斷粗大誤差的原理邏輯上我們知道，對(duì)一列測(cè)量數(shù)據(jù)，最有可能含有粗大誤差的數(shù)據(jù)是該列數(shù)據(jù)中的極值（極大值或者極小值），而判定這些極值數(shù)據(jù)是否含有粗大誤差的依據(jù)依然是基于它們是不是落在某個(gè)置信概率確定的g0倍均方差的區(qū)間內(nèi)。在格羅布斯準(zhǔn)則中，這個(gè)g0值由格羅布斯臨界值表（2.4.2）給出。測(cè)量次數(shù)不同，g0值不同；置信概率不同，g0值也不同。儀器設(shè)備：安裝有EXCELL軟件的計(jì)算機(jī)1臺(tái)。實(shí)驗(yàn)步驟：1.對(duì)欲處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行了解和分析。本實(shí)驗(yàn)中欲處理的數(shù)據(jù)是一組玄武巖標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值數(shù)據(jù)。玄武巖標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是一種地質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。所謂標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，應(yīng)該在兩個(gè)方面具有典型性與標(biāo)準(zhǔn)性：即在巖性的物質(zhì)組分上具有典型性與代表性；在物質(zhì)組分的定值上具有標(biāo)準(zhǔn)性與權(quán)威性。因此，地質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)將是我們開(kāi)展同類(lèi)地質(zhì)樣品分析的參照標(biāo)準(zhǔn)。所以，參加標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值的全部數(shù)據(jù)，必須進(jìn)行嚴(yán)格統(tǒng)計(jì)處理，其第一步，就是要剔除離群數(shù)據(jù)。表5.2.1是我國(guó)研制國(guó)家一級(jí)玄武巖標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)時(shí)，參加標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)含量定值的國(guó)內(nèi)外16個(gè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)同一份樣品各自給出的Th元素的19個(gè)分析結(jié)果。表5.2.1國(guó)內(nèi)外19個(gè)實(shí)驗(yàn)室提供的玄武巖樣品中的Th元素含量(單位：10-6)實(shí)驗(yàn)室編號(hào)No1No2No3No4No4No5No6No8No9No11分析值，％8.047.5512.68.38.84.997.18.0313.87.6實(shí)驗(yàn)室編號(hào)No12No13No14No14No15No16No16No17No19分析值，％7.9556.98.18.87.79.377.18.048.112.對(duì)表5.2.1數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，并將統(tǒng)計(jì)結(jié)果記錄在表5.2.2中。表5.2.2數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表統(tǒng)計(jì)元素?cái)?shù)據(jù)個(gè)數(shù)平均值標(biāo)準(zhǔn)差備注Th元素1910.9936811.27962無(wú)3.利用3σ法判斷，剔除含有粗大誤差的分析數(shù)據(jù)。將被剔除數(shù)據(jù)的有關(guān)料填入表5.2.3。表5.2.3采用3σ法剔除數(shù)據(jù)資料表LINKExcel.Sheet.8"C:\\DocumentsandSettings\\Administrator\\桌面\\新建MicrosoftOfficeExcel工作表.xlsx"Sheet1!R15C10:R16C14\a\f5\h被剔除的數(shù)據(jù)平均值標(biāo)準(zhǔn)差56.98.4431.966（2.545，14.341）4.利用格羅布斯準(zhǔn)則，根據(jù)表2.4.2格羅布斯準(zhǔn)則臨界表，采用95％置信概率，剔除含有粗大誤差的離群分析數(shù)據(jù)。將被剔除數(shù)據(jù)的有關(guān)資料填入表。5.2.4。表5.2.4采用格羅布斯準(zhǔn)則剔除數(shù)據(jù)資料表平均值標(biāo)準(zhǔn)差g0備注56.98.4431.9652.50無(wú)13.88.1281.48512.48無(wú)12.67.8480.9682.44無(wú)4.998.0390.6172.41無(wú)對(duì)比表5.2.3與表5.2.5檢驗(yàn)結(jié)果。（思考：如果兩個(gè)表結(jié)果不一致，應(yīng)該采信哪個(gè)表的結(jié)果？為什么？）答：應(yīng)該采信格羅布斯準(zhǔn)則，因?yàn)榇朔椒煽慷茸罡邔?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)國(guó)內(nèi)外19個(gè)實(shí)驗(yàn)室提供的玄武巖樣品中的Th元素含量(10-6)實(shí)驗(yàn)室編號(hào)No1No2No3No4No4No5No6No8No9No11分析值，％8.047.5512.68.38.84.997.18.0313.87.6實(shí)驗(yàn)室編號(hào)No12No13No14No14No15No16No16No17No19分析值，％7.9556.98.18.87.79.377.18.048.11數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表LINKExcel.Sheet.8"C:\\DocumentsandSettings\\Administrator\\桌面\\新建MicrosoftOfficeExcel工作表(2).xlsx""Sheet1!R27C5:R28C9"\a\f5\h統(tǒng)計(jì)元素?cái)?shù)據(jù)個(gè)數(shù)平均值標(biāo)準(zhǔn)差備注Th元素1910.9936811.27962無(wú)采用3σ法剔除數(shù)據(jù)資料表LINKExcel.Sheet.8"C:\\DocumentsandSettings\\Administrator\\桌面\\新建MicrosoftOfficeExcel工作表.xlsx"Sheet1!R15C10:R16C14\a\f5\h被剔除的數(shù)據(jù)平均值標(biāo)準(zhǔn)差56.98.4431.966（2.545，14.341）表5.2.4采用格羅布斯準(zhǔn)則剔除數(shù)據(jù)資料表LINKExcel.Sheet.8"C:\\DocumentsandSettings\\Administrator\\桌面\\新建MicrosoftOfficeExcel工作表(2).xlsx""Sheet1!R4C6:R8C10"\a\f5\h平均值標(biāo)準(zhǔn)差g0備注56.98.4431.9652.5無(wú)13.88.1281.48512.48無(wú)12.67.8480.9682.44無(wú)4.998.0390.6172.41無(wú)思考與解答：為什么測(cè)量數(shù)據(jù)在確定定值前都要進(jìn)行是否含有粗大誤差的檢驗(yàn)？答：因?yàn)榇执笳`差的數(shù)值比較大，它為對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生明顯的歪曲，所以測(cè)量數(shù)據(jù)在確定定值前都要進(jìn)行是否含有粗大誤差檢驗(yàn)，從而