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实验室比对数据处理中卡方统计量研究

杭晨哲 徐定华 原遵东

杭晨哲,徐定华,原遵东. 实验室比对数据处理中卡方统计量研究[J]. 计量科学与技术,2021, 65(5): 108-114 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.9042
引用本文: 杭晨哲,徐定华,原遵东. 实验室比对数据处理中卡方统计量研究[J]. 计量科学与技术,2021, 65(5): 108-114 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.9042
HANG Chenzhe, XU Dinghua, YUAN Zundong. Research on Chi-Square Statistics in Data Analysis of Inter-laboratory Comparison[J]. Metrology Science and Technology, 2021, 65(5): 108-114. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.9042
Citation: HANG Chenzhe, XU Dinghua, YUAN Zundong. Research on Chi-Square Statistics in Data Analysis of Inter-laboratory Comparison[J]. Metrology Science and Technology, 2021, 65(5): 108-114. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.9042

实验室比对数据处理中卡方统计量研究

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.9042
详细信息
    作者简介:

    杭晨哲(1983-),中国计量科学研究院副研究员,研究方向:比对数据分析及能源效率计量,邮箱:hangcz@nim.ac.cn

Research on Chi-Square Statistics in Data Analysis of Inter-laboratory Comparison

  • 摘要: 卡方统计量是实验室比对数据处理的关键统计分析工具,可用于比对数据的一致性核验和参考值不确定度的估计。本研究在比对量具有相同期望及比对数据服从正态分布的条件下,提出了一种包含一般线性估计的卡方统计量,研究了该统计量的性质及分布。该统计量可以实现一般线性参考值估计的一致性检验和不确定度估计,为更广泛的线性参考值估计提供统计工具,可用于比对数据分析或多实验室定值测量。作为示例,针对算术平均值使用传统卡方检验需基于各实验室宣称相同不确定度的局限,对任意不确定度组合下的算术平均值给出卡方统计量,为这种常用线性参考值估计的扩展应用提供了新统计分析方法。
  • 图  1  $ {{\chi}_{\gamma }^{2}|}_{{{\gamma }}={{w}}} $$ {{\chi}_{\gamma }^{2}|}_{{{\gamma }}={{a}}} $的模拟概率密度

    Figure  1.  Simulated density of $ {{\chi}_{\gamma }^{2}|}_{{{\gamma }}={{w}}} $ and $ {{\chi}_{\gamma }^{2}|}_{{{\gamma }}={{a}}} $

    图  2  基本空间中的$ {{\gamma }} $样本($ n=3 $

    Figure  2.  Samples of $ {{\gamma }} $ in basic space (n = 3)

    图  3  ${{\chi}_{\gamma }^{2}|}_{u,n\geqslant 3}$服从或近似服从2阶卡方分布的$ {{\gamma }} $样本

    Figure  3.  Samples of $ {{\gamma }} $ contribute or approximately contribute${{\chi}_{\gamma }^{2}|}_{u,n\geqslant 3}$to the 2nd order chi-square distribution

    图  4  $ {\chi}_{\gamma }^{2} $服从或近似服从卡方分布的$ {{\gamma }} $样本

    Figure  4.  Samples of $ {{\gamma }} $ contribute $ {\chi}_{\gamma }^{2} $ to the chi-square distribution

    图  5  4种情况下$ {{\chi}_{\gamma }^{2}|}_{{{\gamma }}={{a}}} $的模拟概率密度曲线

    Figure  5.  Simulated density curves of $ {{\chi}_{\gamma }^{2}|}_{{{\gamma }}={{a}}} $ under the 4 uncertainties conditions

    图  6  $ {{\chi}_{\gamma }^{2}|}_{{{\gamma }}={{a}}} $的模拟概率密度曲线(CMM和REM)

    Figure  6.  Simulated density curves of $ {{\chi}_{\gamma }^{2}|}_{{{\gamma }}={{a}}} $ (CMM and REM)

    表  1  $ {u}_{i} $的4种情况($ n=3 $

    Table  1.   Four conditions of $ {u}_{i} $ (n = 3)

    序号模拟条件$ {u}_{1} $$ {u}_{2} $$ {u}_{3} $序号模拟条件$ {u}_{1} $$ {u}_{2} $$ {u}_{3} $
    1$ {u}_{i} $数值大致相当1.41.81.63一个$ {u}_{i} $数值很大4.01.81.6
    2一个$ {u}_{i} $数值很小0.21.81.64$ {u}_{i} $数值差异较大0.51.83.5
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    表  2  比对结果和不确定度(正态分布且$ n=4 $)

    Table  2.   Comparison results and uncertainties (Gaussian distribution and n = 4)

    结果实验室1实验室2实验室3实验室4
    $ {x}_{i} $9.513.97.211.6
    $ {u}_{i} $1.42.01.61.8
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    表  3  比对结果和不确定度(正态分布且$ n=6 $)

    Table  3.   Comparison results and uncertainties (Gaussian distribution and n = 6)

    结果实验室1实验室2实验室3实验室4实验室5实验室6
    $ {x}_{i} $9.513.97.211.613.58.7
    $ {u}_{i} $1.42.01.61.80.12.5
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  • 网络出版日期:  2021-04-21
  • 刊出日期:  2021-06-24

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