一种基于统计技术的测量过程核查方法技术

本发明专利技术属于测试计量技术及仪器领域，具体是公开了一种基于统计技术的测量过程核查方法。它不需要实物核查标准，也没有测量核查标准环节，就可以对检定示值误差的过程实施核查，确保检定结果准确可信。它的特征，步骤为：1)假定检定结果总体符合正态分布。2)在控制参数的建立中，以历史检定记录为样本，样本通过正态性检验的：首先通过构造服从t分布的统计量，得到检定结果平均值的控制极限；然后通过构造服从f分布的统计量，得到检定结果实验标准偏差的控制极限。3)在检定过程的监控中，以最近检定数据为样本，样本通过正态性检验且样本的平均值和实验标准偏差均在其控制极限内，则认为当前检定过程为受控状态，否则为失控状态。

【技术实现步骤摘要】
一种基于统计技术的测量过程核查方法
本专利技术属于测试计量技术及仪器领域，具体是一种基于统计技术的测量过程核查方法。
技术介绍
在校准实验室中，常用测量标准装置对被检件的示值误差进行检定，其检定结果是实验室对被检件计量特性状态进行符合性评价的基础。为确保检定结果准确可信，实验室要对其进行核查。所谓核查，是按事先规定的方法，对核查对象进行核验测量，通过数据分析实现对测量结果的质量控制。核查的对象可以是测量过程、测量设备或测量结果。核查的时机一般是在测量标准装置的溯源周期内；核查的频次至少一次，也可以根据任务情况增加核查次数。虽然，大多数校准实验室都建立和保持了质量管理体系，特别是在检定过程中，一般都按照实验室的质量管理要求采取了措施，对影响检定结果的各要素进行了管理控制，如人员持证、测量设备溯源、环境条件受控、检定方法确认等，但是在测量标准装置的溯源周期内，仍可能由于不可预见的因素影响到检定结果的质量，如运输、测量系统连接不当、设备性能变化、操作有误等。因此，以测量过程为核查对象，及时发现测量过程的变化趋势，采取纠正措施或预防措施，实现测量设备、人员、环境条件等诸多因素的综合控制，就显得非常重要。基于统计技术的核查方法是核查测量过程的最常用、最有效的方法，其依据是GB/T4091-2001《常规控制图》，主要有建立控制参数和测量过程监控等两个步骤，一般用控制图、核查数据库或数据列表等形式来表明测量过程的受控状态。比如，应用最广的平均值控制图和实验标准偏差控制图，它们分别表征测量过程的系统影响和随机影响引入的变化，具体是用测量标准装置对核查标准进行重复性测量，并将测量值的平均值和实验标准偏差画在相应的控制图上，当两个图均在控制极限内，则表明测量过程受控，否则说明测量过程失控。该类方法有两个基本特征：一是需要性能稳定的实物量具(或标准物质)作为核查标准；二是在控制参数的建立和测量过程的监控中，都必须对核查标准进行测量。目前，基于统计技术的测量过程核查方法主要有优化数据处理方法和改进测量手段等两个发展方向。其中，在优化数据处理方法方面，最典型的是专利申请号为201110399152.X的《简化的测量过程统计控制方法》，该专利本质上是基于统计技术的核查方法，主要贡献是简化了测量处理方法，达到了减少核查工作量的目的。而由于传统核查的不连续性，总有不可预见的因素影响到检定结果的质量，不少文献提出采用自动控制技术改进测量手段，具体是通过在线(或原位)测量实物核查标准，在检定过程中，实现对测量过程的连续核查。目前，这样的专利有2项：一项是申请号为201610410192.2的《一种用于电能表检定装置的实时核查系统》，该专利专利技术了一种支持在线测量的电能标准模块作为实物核查标准，可以在线核查检定装置的性能；另一项是申请号为201710478991.8的《适用于流水线检定的电能计量器具不间断质量核查方法》，该专利专利技术了一种基于RFID技术、适用于流水线检定的自动控制系统，该系统包括检定系统和质量核查系统，在流水线上实施检定，同时也测量实物核查标准，两个结果一起传入检定系统或质量核查系统处理，从而实现不间断的检定和质量核查。显然，无论是简化测量处理方法，还是改进测量手段，现行的测量过程核查方法都需要实验室配备实物核查标准，都有测量实物核查标准这个必不可少的环节，这必然会增加实验室的投资，甚至可能会提高实验室的人力和时间成本。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出一种不需要实物核查标准就可以核查测量过程的简易方法，进而降低实验室投资和成本，便于推广应用。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于统计技术的测量过程核查简易方法，它的步骤为：1、前提1.1、假定测量标准装置检定示值误差的检定结果总体符合正态分布。1.2、鉴于实验室的检定工作都严格依据计量技术规范开展，若计量技术规范未作修订，那么每次检定都是在相同的检定点上进行。2、建立控制参数2.1、收集历史检定记录从实验室保存的历史检定记录中，收集同时满足以下五个条件的检定数据作为样本，用集合Dn＝{d1d2Λdn}表示，其中n为历史检定记录条数：①.检定记录的时间应当在该测量标准装置的上一个溯源周期内；若样本数量不够，可以再向前延长一个溯源周期；②.被检件已检定合格且其型号相同；③.被检件由同一套测量标准装置检定，且在此期间该测量标准装置的性能指标没变化；④.检定数据是同一个检定点的检定结果；⑤.记录数应当大于等于满足正态性检验条件的最小样本数。2.2、处理历史检定记录2.2.1、按(1)式计算集合Dn的平均值μ、实验标准偏差S和二阶中心距Ψ。2.2.2、按(2)式计算集合Dn的检验统计量TEP。2.2.3、用Epps-Pulley检验法对集合Dn的正态性进行检验。若TEP的值大于给定显著性水平α和样本量n确定的p分位数(见下表1)，则集合Dn的正态性得到检验，否则不适用本专利技术方法。表1Epps-Pulley检验：检验统计量TEP的p分位数表2.3、计算检定结果平均值的控制上限YUSL和下限YLSL2.3.1、根据正态分布性质，构造服从t(n+m-2)分布的统计量其中2.3.2、当把S2作为S′2的估计值时(即S′2≈S2)，统计量T可以进一步化简为：2.3.3、对于给定显著水平α，可使P{|T|＜tα(n+m-2)}＝1-α满足，则推导出：μ-δ·S＜μ′＜μ+δ·S，其中2.3.4、检定结果平均值的控制上限YUSL和下限YLSL分别为μ+δ·S和μ-δ·S。2.4、计算检定结果实验标准偏差的控制上限SUSL和下限SLSL2.4.1、根据正态分布性质，构造服从f(n-1，m-1)分布的统计量2.4.2、对于给定显著水平α，可使P{F＞Fα(n-1，m-1)}＝1-α满足，则可以推导出：-λ·S＜S′＜λ·S，其中2.4.3、检定结果实验标准偏差的控制上限SUSL和下限SLSL分别为λ·S和-λ·S。3、监控实际检定过程3.1、实际检定过程的核查时机当测量标准装置最近一次溯源被检定合格，且用该装置检定/检定合格的被检件数量m等于满足正态性检验条件的最小样本数(如，Epps-Pulley检验法的最小样本数为8)时，每检定合格1台被检件，就可以对实际检定过程进行一次核查。3.2、收集实际检定数据收集同时满足以下五个条件的最近检定数据，用集合D′m＝{d′1d′2Λd′m}表示，其中m为最近检定数据条数。①.检定记录的时间应是该测量标准装置进入新溯源周期后；②.被检件已检定合格且其型号相同；③.被检件由同一套测量标准装置检定；④.检定数据是同一个检定点(或检定点)的检定结果；⑤.检定记录为最近记录(按时间倒数)，其记录数应等于满足正态性检验条件的最小样本数。3.3、处理实际检定数据3.3.1、按下式计算集合D′m的平均值μ′、实验标准偏差S′和二阶中心距Ψ′。3.3.2、按下式计算集合D′m的检验统计量T′EP。3.3.3、用Epps-Pulley检验法对集合D′m的正态性进行检验。若T′EP的值大于给定显著性水平α和样本量n确定的p分位数(见上表1)，则集合D′m的正态性得到检验，否则表明当前实际检定过程为失控状态。3.4、判定当前检定过程的受控状态在同一检定点上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于统计技术的测量过程核查方法，其特征是，它的步骤为：1)检定示值误差的结果总体符合正态分布。在控制参数的建立中，以历史检定记录为样本，只有样本的正态性通过检验的，才能建立控制参数；在检定过程的监控中，以最近检定数据为样本，只要样本不能通过正态性检验，就可以认为当前检定过程为失控状态。2)控制参数的修正时机。当测量标准装置进入一个新溯源周期时，就需要对控制参数进行重新计算。3)在控制参数的建立中，要用历史检定记录计算控制极限，这些记录的选取应同时满足下列条件：①.检定记录的时间应当在该测量标准装置的上一个溯源周期内；若样本数量不够，可以再向前延长一个溯源周期；②.被检件已检定合格且其型号相同；③.被检件由同一套测量标准装置检定，且在此期间该测量标准装置的性能指标没变化；④.检定数据是同一个检定点的检定结果；⑤.记录数应当大于等于满足正态性检验条件的最小样本数。4)在检定过程的监控中，要用最近检定记录来判定检定过程是否受控，这些记录的选取应同时满足下列条件：①.检定记录的时间应从该测量标准装置进入新溯源周期后开始；②.被检件已检定合格且其型号相同；③.被检件由同一套测量标准装置检定；④.检定数据是同一个检定点的检定结果；⑤.从当前检定过程的时间开始倒数选取，其记录数等于满足正态性检验条件的最小样本数。5)控制参数的建立与计算。用集合Dn＝{d1 d2 … dn}表示收集到的历史检定记录，n为历史检定记录条数。按(1)式和(2)式分别计算历史检定记录的平均值μ和实验标准偏差S。...

【技术特征摘要】
1.一种基于统计技术的测量过程核查方法，其特征是，它的步骤为：1)检定示值误差的结果总体符合正态分布。在控制参数的建立中，以历史检定记录为样本，只有样本的正态性通过检验的，才能建立控制参数；在检定过程的监控中，以最近检定数据为样本，只要样本不能通过正态性检验，就可以认为当前检定过程为失控状态。2)控制参数的修正时机。当测量标准装置进入一个新溯源周期时，就需要对控制参数进行重新计算。3)在控制参数的建立中，要用历史检定记录计算控制极限，这些记录的选取应同时满足下列条件：①.检定记录的时间应当在该测量标准装置的上一个溯源周期内；若样本数量不够，可以再向前延长一个溯源周期；②.被检件已检定合格且其型号相同；③.被检件由同一套测量标准装置检定，且在此期间该测量标准装置的性能指标没变化；④.检定数据是同一个检定点的检定结果；⑤.记录数应当大于等于满足正态性检验条件的最小样本数。4)在检定过程的监控中，要用最近检定记录来判定检定过程是否受控，这些记录的选取应同时满足下列条件：①.检定记录的时间应从该测量标准装置进入新溯源周期后开始；②.被检件已检定合格且其型号相同；③.被检件由同一套测量标准装置检定；④.检定数据是同一个检定点的检定结果；⑤.从当前检定过程的时间开始倒数选取，其记录数...

【专利技术属性】
技术研发人员：文海，文越，
申请(专利权)人：西安优势物联网科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61