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HVI大容量纤维测试仪比对试验中统计方法的运用及Excel的使用

张丹,张澜君,刘勇生

(天津出入境检验检疫局,天津300308)

【摘要】实验室间的比对试验中,对数据的统计分析是必不可少的重要内容。HVI型大容量纤维测试仪(简称HVI)比对试验是用单因子方差分析法对样品的均匀性进行评价,用稳健统计方法对检验结果进行分析,并用Excel表格对上述统计方法进行操作。

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关键词 比对试验;单因素方差分析;稳健统计方法;Excel

Doi:10.3969/j.issn.2095-0101.2015.04.014

中图分类号:TS101.91+2文献标识码:A文章编号:2095-0101(2015)04-0046-03

实验室间的比对试验是检验各实验室是否具备持续出具可靠结果的有效途径,其中,如何对数据进行科学有效的统计分析将直接影响比对试验的结果评判。在HVI比对试验中,所涉及到的统计分析主要有两大部分,一是对样品均匀性的统计分析;二是对所有检测结果的统计分析。样品各项检测项目的均匀性可通过对一组样品进行重复试验后,分析试验数据之间是否存在显著差异来评判,此统计方法为单因子方差分析法。对于检测结果,则需要采用稳健统计技术,以使极端结果对平均值估计值和标准差估计值的影响减至最小[1]。由于比对试验中涉及的实验室设备较多,有大量数据需要处理,若利用Excel中的QUARTILE、SQRT、MAX、MIN等函数,便可以方便快捷地统计计算,评定实验室的检测能力。

1单因子方差分析法

1.1统计量

SS表示平方和,MS表示均方,df表示自由度,F表示组间均方与组内均方的比例,Fcrit表示在相应显著水平下的F临界值。

1.2运用

对于制备批量样品的检测能力验证计划,通常必须进行样品均匀性检验[2]。均匀性检验的结果,可根据有关统计量表明的显著性能否满足能力验证计划要求进行判断。由于各试验数据之间是相互独立的,且总体服从正态分布,具有方差齐性,可采用单因子方差分析法对检验中的结果进行统计处理。若样品之间无显著性差异,则表明样品是均匀的[2],即当F值小于Fcrit时,表明在相应显著性水平时,样品是均匀。

1.3Excel操作

Excel表中“工具”一栏选择“数据分析”;若“工具”一栏中无“数据分析”,可在“工具”一栏中选择“加载宏”,选择“分析工具”,点击“确定”。然后选择“方差分析:单因素方差分析”,点击确定。选择要输入的数据,即输入的所有数值,“分组方式”中选择“行”,“α(A)”为0.05,最后选择“输出选项”,点击“确定”。

2稳健统计方法

2.1统计量及计算公式

2.1.1统计量

S为标准化和,D为标准化差,IQR为标准化四分位数间距,ZB值考察实验间的差异,反映实验室的系统误差,Zw值考察实验内的差异,反映实验室的随机误差。

2.1.2计算公式

2.2运用

在检测结果满足正态分布的情况下,为了排除极端值对统计量的影响,并且更加全面系统地评价检验结果,需要使用稳健统计方法。结果的评价原则:当Z≤2时,结果为满意;当2<Z<3时,结果为可疑;当Z≥3时,结果为不满意。

2.3Excel操作

2.3.1建立数据源

创建一个以某一测试项目命名的Excel表格(如黄度),在表格中设置实验室仪器编号、A样品平均值、B样品平均值、S、ZB、D、Zw、结果数、中位值(Median)、标准化IRQ(NormIRQ)、稳健CV(%)(RobustCV)、最大值(Max)、最小值(Min)、变动范围(Range),如表1所示。按照实验室代码次序,依次将检测结果A、B值输入到相应的单元格中。

2.3.2计算

S值:在D2中输入“=(B2+C2)/SQRT(2)”,将光标移动到D2表格的右下角,当光标变成“+”,按住鼠标左键,并拖拽到D27,即可得到1~26号所有S值。

D值:在F2中输入“(ABS(B2-C2))/SQRT(2)”,同理,将光标移动到F2表格的右下角,当光标变成“+”,按住鼠标左键,并拖拽到F27,即可得到1~26号所有D值。

中位值:在B29中输入“=QUARTILE(B2:B27,2)”;在C29中输入“=QUARTILE(C2:C27,2)”;在D29中输入“=QUARTILE(D2:D27,2)”;在F29中输入“=QUARTILE(F2:F27,2)”。

IQR:在B30中输入“=(QUARTILE(B2:B27,3)-QUARTILE(B2:B27,1))×0.7413”;

在C30中输入“=(QUARTILE(C2:C27,3)-QUARTILE(C2:C27,1))×0.7413”;

在D30中输入“=(QUARTILE(D2:D27,3)-QUARTILE(D2:D27,1))×0.7413”;

在F30中输入“=(QUARTILE(F2:F27,3)-QUARTILE(F2:F27,1))×0.7413”。

ZB值:在E2中输入“=(D2-?苊D?苊29)/?苊D?苊30”,同理,将光标移动到E2表格的右下角,当光标变成“+”,按住鼠标左键,并拖拽到E27,即可得到1~26号所有ZB值。

ZW值:在G2中输入“=(F2-¥F¥29)/¥F¥30”,同理,将光标移动到G2表格的右下角,当光标变成“+”,按住鼠标左键,并拖拽到G27,即可得到1~26号所有ZW值。

结果数:已知26个。

CV(%):在B31中输入“=B30/B29×100”;在C31中输入“=C30/C29×100”。

最大值:在B32中输入“=MAX(B2:B27)”;在C32中输入“=MAX(C2:C27)”。

最小值:在B33中输入“=MIN(B2:B27)”;在C33中输入“=MIN(C2:C27)”。

变化范围:在B34中输入“=B32-B33”;在C34中输入“=C32-C33”。

2.3.3图表制作

2.3.3.1创建数据源

以某一检测项目的ZB值为例(如黄度的ZB值),创建一个新Excel表格,设置实验室仪器编号和ZB值,并依次将实验室仪器编号和ZB值输入表格内。

2.3.3.2排序

选中“ZB值”一列,选择“工具”一栏中的“自动筛选”,此时在“ZB值”的表格中出现向下的小三角图标,点击该图标,在下拉菜单中选择“升序排列”。

2.3.3.3作图

选择“插入”一栏中的“图表”,再选择“柱状图”,在“子图表类型”中选择第一个,点击“下一步”。

“数据区域:”选中所有ZB数值;“系列产生在:”选“列”。在“系列”的“分类(X)轴标志(T):”中,选中所有实验室仪器编号,点击“下一步”。

根据要求及个人情况,依次对图表的具体事项进行填写,最后点击“完成”。图表制作完成,如图1。

3结语

单因子方差分析法是通过试验数据之间差异的分析,来确定一项试验中某一因素是否对试验结果有显著影响的统计方法,是检验制备的批量样品均匀性的通用方法;稳健统计技术是当前国际上实验室间比对的能力验证结果进行评价时常用的方法,该方法可以降低极端值对统计结果的影响,它对极端值的处理不是将其从数据组中剔除,而是给其赋予较小的权,使其对平均值和标准差估计值的影响减至最小[3]。该两种统计方法都需要大量的数学运算,不仅费时费力,而且容易出现错误。熟练地运用Excel表格,按照要求对大量的数据进行处理、统计与分析,将减少很多不必要的人力和精力,从而大大提高工作效率,同时也提高实验室的整体科研水平。

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参考文献

[1]GB/T15483.1-1999,利用实验室间比对的能力验证第一部分:能力验证计划的建立和运作[S].

[2]CNAS-GL03:2006,能力验证样品均匀性和稳定性评价指南[S].

[3]黄永庆,曾芳红.用Excel计算实验室间比对结果的ZB和ZW值[J].海峡预防医学杂志,2009,15(4):76-77.

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