随着天然(ran)氣計量技(jì)術的發展(zhǎn)和對天然(rán)氣貿易交(jiāo)接計量要(yào)求的提高(gāo),流量計的(de)正确計量(liang)顯得至關(guan)重要。在此(cǐ)背景下,某(mou)省組織開(kai)展了全省(sheng)氣體渦輪(lún)流量計
計(jì)量比對工(gong)作,以确保(bǎo)全省量值(zhi)統一、正确(què)、可靠,促進(jin)計量技術(shù)機構能力(lì)提升。
比對(dui)選用了一(yi)台DN150mm氣體渦(wo)輪流量計(jì)作爲傳遞(di)标準,流量(liang)範圍爲(80~1600)m³/h,精(jing)度等級爲(wei)1.0級。其中0.4qmax=640m³/h、.0.7qmax=1120m³/h爲(wei)比對流量(liang)點,每點檢(jian)測6次,測得(de)其儀表系(xì)數K,取6次平(ping)均值作爲(wèi)比對值。
本(běn)次比對,各(ge)參比實驗(yan)室完成率(lü)爲100%,比對完(wan)成後,主導(dǎo)實驗室對(duì)各參比實(shi)驗室的數(shu)據進行了(le)彙總統計(ji),各實驗室(shì)測量結果(guo)如圖1所示(shì)。由圖1可以(yi)看出,實驗(yàn)室3的測量(liàng)結果随着(zhe)流量增大(dà)而增大,與(yu)其他參比(bǐ)實驗室的(de)測量結果(guǒ)産生了較(jiào)大偏移,需(xū)進行異常(chang)值判别。
一(yi)、異常值判(pàn)别常用的(de)統計方法(fǎ)
判别測量(liàng)結果異常(cháng)值常用的(de)統計方法(fǎ)有拉依達(dá).準則(3σ準則(zé))、格拉布斯(sī)準則、狄克(kè)遜準則等(deng)。-般來說,在(zai)重複觀測(cè)次數n>50的前(qian)提下,可以(yǐ)考慮使用(yong)3σ準則,但在(zài)GB/T4883-2008《數據的統(tǒng)計處理和(hé)解釋正态(tai)樣本離群(qun)值的判斷(duàn)和處理》中(zhong)已不采用(yong)此方法;在(zài)3<n<50的情況下(xià),格拉布斯(si)準則效果(guǒ)較好,适用(yong)于單個異(yi)常值;有多(duo)于一個異(yi)常值時,選(xuǎn)用狄克遜(xùn)準則較好(hao)。
二、氣體渦(wo)輪流量計(jì)計量比對(duì)數據中異(yi)常值判别(bie)
在此次氣(qì)體渦輪流(liu)量計計量(liàng)比對工作(zuo)過程中,異(yi)常值需要(yao)慎重處理(lǐ)。爲避免異(yi)常值的遺(yí)漏和測量(liang)真值的誤(wù)判,可以綜(zong)合運用多(duo)種判定方(fang)法處理異(yì)常值。考慮(lǜ)比對工作(zuò)的重要性(xìng),此次異常(cháng)值判别選(xuan)用格拉布(bu)斯準則和(hé)狄克遜準(zhǔn)則同時進(jìn)行,選.用格(ge)拉布斯準(zhǔn)則判别異(yì)常值,并用(yòng)狄克遜準(zhǔn)則判别以(yi)作驗證。
1.格(gé)拉布斯準(zhǔn)則
設在一(yī)組重複觀(guān)測值xi中,其(qi)殘差vi的絕(jue)對值lvil最大(dà)者爲可疑(yi)值xd,在給定(ding)的包含概(gài)率爲p=0.95或p=0.99,也(yě)就是顯著(zhe)性水平爲(wèi)α=1-p=0.01或0.05時,如果(guǒ)滿足式(1),可(ke)以判定xa爲(wei)異常值。
式(shi)中:G(α,n)一與顯(xiǎn)著性水平(píng)α和重複觀(guan)測次數n有(you)關的格拉(la)布斯臨界(jie)值,查格拉(la)布斯準則(ze)臨界值G(α,n)表(biao)可得;s一測(ce)量結果的(de)實驗标準(zhun)偏差。
本次(ci)計算中,測(ce)量結果平(ping)均值`x和實(shi)驗标準偏(piān)差s以算術(shù)平均值計(ji)算,步驟如(ru)下:
(1)0.4qmx流量點(dian)
計算過程(cheng)如表1所示(shì)。參比實驗(yàn)室`x值的算(suàn)術平均值(zhí)爲x=5261.28。
實驗标(biao)準偏差爲(wèi)
計算各個(gè)測量結果(guǒ)的殘差xj-`x,其(qi)中絕對值(zhí)最大的殘(cán)差爲32.28,相應(yīng)的測量結(jié)果可疑值(zhí)爲x3=5293.6。按置信(xin)水平P=95%=0.95,即α=1-0.95=0.05,n=13,查(chá)格拉布斯(si)準則的臨(lín)界值表得(de)到G(0.05,13)=2.331,則
可以(yi)判定實驗(yan)室3在0.4qmax.流量(liang)點的測量(liang)結果不屬(shu)于異常值(zhi),不需要剔(ti)除。
(2)0.7qms流量點(dian).
計算過程(chéng)如表2所示(shi)。參比實驗(yàn)室K值的算(suan)術平均值(zhi)爲`x=5266.87。
實驗标(biao)準偏差爲(wèi)
計算各個(gè)測量結果(guo)的殘差,其(qi)中絕對值(zhi)最大的殘(cán)差爲48.24,相應(ying)的測量結(jié)果可疑值(zhi)爲X3=5315.11。按置信(xin)水平P=95%=0.95,即α=1-0.95=0.05,n=13,查(chá)格拉布斯(sī)準則的臨(lín)界值表得(dé)到
可以判(pàn)定實驗室(shi)3在0.7qmax流量點(dian)的測量結(jié)果屬于異(yì)常值,需要(yào)剔除。剔除(chú)後,12組數據(ju)重複上述(shu)過程,計算(suàn)結果如表(biao)3所示,置信(xìn)水平P=95%,即α=1-0.95=0.05,n=12,查(chá)格拉布斯(si)準則的臨(lin)界值表得(de)到G(0.05,12)=2.285,可以判(pàn)斷無異常(chang)值。
2.狄克遜(xùn)準則驗證(zheng)
設,所得的(de)重複觀測(cè)值按由小(xiao)到大的順(shun)序排列爲(wèi)X1,X2.....,xn。按以下4種(zhong)情況計算(suàn)統計量γij,或(huo)γij'
(1)在n=3~7的情況(kuàng)下:
(2)在n=8~10的情(qing)況下:
判斷(duàn)異常值的(de)狄克遜準(zhǔn)則爲
若γij>γij',ry>D(α,),則(zé)xn爲異常值(zhí)。
若γij>γij',ry>D(α,),則x1爲異(yì)常值。
式中(zhong):D(α,n)一狄克遜(xùn)臨界值,查(chá)狄克遜檢(jiǎn)驗的臨界(jie)值D(α,n)表可得(dé)。
本次計算(suan)的具體步(bù)驟如下:
測(ce)量次數n=13,将(jiāng)各實驗室(shi)測量結果(guǒ)按從小到(dao)大的順序(xu)排列爲x1,x2,....X13。按(àn)置信水平(píng)P=95%,即α=1-0.95=0.05,n=13,查狄克(ke)遜準則的(de)臨界值表(biǎo)得到G(0.05,13)=0.557。
在n=11~13的(de)情況下:
若(ruo)γ21>γ21',γ21>D(α,n),則xn爲異常(cháng)值。
若γ21>γ21',γ21>D(α,n),則x1爲(wèi)異常值。
否(fou)則沒有異(yì)常值。
(1)0.4qmax流量(liàng)點
0.4qmax.流量點(dian)的測量結(jié)果如表4所(suo)示。
由于是(shi)屬于n=11~13的情(qing)況,所以統(tǒng)計量計算(suàn)如下
γ21>γ21',則
γ21=0.3655<D(0.0513)=0.557
可(kě)以判定實(shi)驗室3在0.4qmax流(liu)量點的測(ce)量結果X13=5293.56不(bu)屬于異常(cháng)值,不需要(yao)剔除。
(2)0.7qmax流量(liang)點
0.7qmax流量點(diǎn)的測量結(jié)果如表5所(suo)示
由于是(shì)屬于n=11~13的情(qíng)況,所以統(tǒng)計量計算(suan)如下
γ2>γ21',則
γ21=0.5549<D(0.05,13)=0.557
可(ke)以判定實(shí)驗室3在0.7.流(liu)量點的測(cè)量結果X13=5315.11不(bú)屬于異常(chang)值,不需要(yào)剔除。
三、異(yì)常值判别(bié)結果分析(xī)
綜上,考慮(lǜ)比對工作(zuo)的嚴謹性(xing),在此次異(yì)常值判别(bié)時,選用格(ge)拉布斯準(zhun)則和狄克(kè)遜準則綜(zōng)合進行。通(tōng)過異常值(zhi)判别結果(guo)分析可知(zhi):在0.4qmax流量點(dian),實驗室3的(de)測量結果(guo)經過兩種(zhong)判别準則(zé)判斷均不(bú)屬于異常(chang)值,可正常(chang)參與計算(suàn);在0.7max.流量點(dian),實驗室3的(de)測量結果(guo)用格拉布(bù)斯準則判(pan)别屬于異(yì)常值,用狄(di)克遜準則(ze)判别不屬(shu)于異常值(zhí),兩種判别(bie)方法結論(lùn)出現矛盾(dùn)。比對工作(zuò)對統計數(shu)值要求較(jiào)高,出現既(ji)可能是異(yì)常值又可(ke)能不是異(yì)常值的情(qing)況時,考慮(lǜ)将此次測(cè)量結果作(zuò)爲異常值(zhí)考慮。最終(zhōng)将0.7qmax流量點(dian)實驗室3的(de)測量結果(guǒ)作爲異常(cháng)值,予以剔(tī)除。
四、結束(shu)語.
對于異(yi)常值判别(bie)方法的選(xuan)擇,很多學(xue)者做了大(da)量研究,但(dan)大多集中(zhōng)在研究如(ru)何利用工(gōng)具輔助快(kuai)速正确地(di)識别異常(chang)值,以節省(sheng)時間提高(gāo)工作效率(lǜ)。目前對于(yú)判别方法(fa)的選擇還(hái)沒有定論(lùn),達成比較(jiào)-.緻的意見(jiàn)是在涉及(ji)數據要求(qiú)較高的場(chǎng)合,可以綜(zōng)合運用多(duō)種判别方(fāng)法進行異(yi)常值判别(bié)。在實際工(gong)作中,計量(liàng)檢定人員(yuan)除了提升(shēng)工作技能(neng),盡量避免(miǎn)人爲因素(sù)摻人異常(chang)值以外,更(gèng)要熟悉并(bìng)掌握多種(zhong)異常值判(pan)别方法,以(yǐ)保證日常(cháng)檢定工作(zuò)中數據的(de)有效性.和(he)科學性。
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