了得網工業技術_分析測試統計方法和質量控制

內容簡介

《分析測試統計方法和質量控制》介紹了分析測試及其試驗研究中常用的數理統計方法，包括分析測試中的誤差和誤差分布、測量結果的統計檢驗、方差分析、正交設計、回歸分析等統計方法的理論與實踐；結合ISO、GB和CNAS等有關實驗室管理規範和認可要求，闡述了實驗室管理和協同試驗中測量結果準確度試驗及應用、能力驗證及其統計方法、測量不確定度評定、標準物質及其研制中的統計方法、分析方法的評價及分析結果的表示、實驗室認可、質量控制圖中相關的統計方法和質量控制措施；還介紹了分析測試文獻資源和檢索方法、Excel在分析測試數據統計中的應用，並以較多實例解讀數理統計方法在分析實踐及實驗室管理中的應用。
《分析測試統計方法和質量控制》理論聯繫實際、內容豐富、實踐性強，可供各行業從事分析測試、分析試驗研究人員和實驗室管理人員閱讀，亦可作為分析測試專業培訓教材，大專院校相關專業師生參考用書。

作者簡介

曹宏燕，武漢鋼鐵公司研究院技術中心，原主任，研究員，發表論文30餘篇，主持起草標準近10項，如《化學成分分析測量結果不確定度評定導則》（CSM 01010100-2006）、《鋼鐵及合金化學分析方法新亞銅靈-三氯甲烷萃取光度法測定銅量》（GB 223.19-1989）等

第1章分析測試中的誤差和誤差分布1
1.1分析測試誤差1
1.1.1誤差和誤差的分類1
1.1.2分析誤差的產生3
1.2測量結果的準確度（正確度和精密度）4
1.2.1測量準確度、正確度和精密度的有關術語4
1.2.2測量結果準確度與正確度、精密度的關繫6
1.2.3誤差的表示7
1.3隨機誤差的正態分布8
1.3.1測量結果的分布8
1.3.2正態分布10
1.3.3標準正態分布12
1.4正態分布的數字特征14
1.4.1數據集中位置的特征數15第1章分析測試中的誤差和誤差分布1
1.1分析測試誤差1
1.1.1誤差和誤差的分類1
1.1.2分析誤差的產生3
1.2測量結果的準確度（正確度和精密度）4
1.2.1測量準確度、正確度和精密度的有關術語4
1.2.2測量結果準確度與正確度、精密度的關繫6
1.2.3誤差的表示7
1.3隨機誤差的正態分布8
1.3.1測量結果的分布8
1.3.2正態分布10
1.3.3標準正態分布12
1.4正態分布的數字特征14
1.4.1數據集中位置的特征數15
1.4.2數據離散度的特征數18
第2章測量結果的統計檢驗24
2.1離群值檢驗24
2.1.1概述24
2.1.2離群值檢驗26
2.1.3統計檢驗的功效33
2.1.4檢驗結果的處理34
2.1.5可疑數據檢驗中的一些問題34
2.2平均值一致性檢驗35
2.2.1概述35
2.2.2t分布36
2.2.3u檢驗38
2.2.4t檢驗39
2.3方差檢驗44
2.3.1概述44
2.3.2χ2分布45
2.3.3F分布46
2.3.4方差檢驗48
2.3.5多個總體的方差的檢驗51
2.4正態性檢驗55
2.4.1概述55
2.4.2夏皮羅-威爾克（Shapiro-Wilk）檢驗法55
2.4.3偏態-峰態繫數檢驗59
2.4.4愛潑斯-普利（Epps-Pulley）檢驗60
2.4.5達戈斯提諾（D Agostino）檢驗62
2.4.6正態性檢驗方法的應用64
第3章方差分析65
3.1變差平方和的分解65
3.2單因素方差分析67
3.2.1單因素方差分析一般方法67
3.2.2各水平等重復次數的單因素方差分析68
3.2.3各水平不等重復次數的單因素方差分析70
3.3雙因素試驗方差分析71
3.3.1交互效應71
3.3.2無交互作用雙因素試驗方差分析72
3.3.3有交互作用雙因素試驗方差分析75
3.4正交試驗與正交試驗方差分析79
3.4.1常用試驗設計方案的比較79
3.4.2正交表80
3.4.3不考慮交互作用的正交試驗81
3.4.4有交互作用的正交試驗設計87
3.4.5多指標試驗的正交設計90
3.4.6水平數不等的正交設計91
3.4.7分次試驗93
第4章回歸分析95
4.1概述95
4線性回歸96
4.2.1作圖法求兩變量間的關繫96
4.2線性回歸方程的建立97
4.2線性回歸方程的有效性檢驗100
4.2.4回歸方程的精度與置信區間109
4.2.5兩條回歸直線的比較115
4.2線性回歸方程在分析測試中的應用 118
4非線性回歸124
4線性回歸分析129
4.4線性回歸方程求解129
4.4線性回歸方程的顯著性檢驗131
4.4線性回歸方程的精度132
4.4非線性化回歸133
4線性回歸方程133
第5章測量方法與結果的準確度試驗及應用134
5.1概述134
5.2有關分析測試方法準確度的定義與術語135
5.3確定重復性限標準差和再現性限標準差的基本方法 137
5.3.1精密度試驗統計的基本模型137
5.3.2重復性方差s2r、實驗室間方差s2L和再現性方差s2R的統計138
5.3.3重復性限r和再現性限R的確定139
5.3.4確定sr（和sR）與水平值m之間的函數關繫140
5.3.5精密度參數的表達143
5.3.6精密度試驗測試結果的一致性檢驗和離群值檢驗145
5.3.7數據分析的穩健統計方法149
5.3.8精密度試驗測試結果統計分析主要流程150
5.4精密度試驗和統計分析實例150
5.4.1試驗安排和實驗室測試數據150
5.4.2測試數據的統計檢驗和精密度參數計算151
5.4.3重復性限和再現性限回歸方程的擬合153
5.5精密度試驗的組織155
5.5.1實驗室的選擇155
5.5.2精密度試驗的樣品156
5.5.3精密度試驗操作員156
5.5.4測試數據的獨立性157
5.6分析方法精密度的中間度量157
5.6.1精密度中間度量概述157
5.6.2精密度中間度量的試驗158
5.6.3精密度中間度量試驗的統計分析159
5.7精密度試驗的分割水平設計和非均勻物料設計161
5.7.1精密度試驗的分割水平設計161
5.7.2精密度試驗的非均勻物料設計163
5.8確定測試方法正確度的基本方法163
5.8.1根據實驗室間試驗確定測量方法的偏倚163
5.8.2單個實驗室偏倚的確定165
5.8.3應用實例166
5.9精密度數值的應用169
5.9.1不同概率水平臨界值的計算169
5.9.2兩個和兩個以上測試結果重復性檢驗的臨界值169
5.9.3重復性條件下進行兩組測試170
5.9.4兩個實驗室各進行一次以上的測試170
5.9.5一個實驗室的測試結果與參照值的比較171
5.9.6多個實驗室的測試結果與參照值的比較172
5.9.7精密度參數在測量不確定度評定中的應用173
第6章測量不確定度及其評定174
6.1測量不確定度概述175
6.1.1測量的基本術語175
6.1.2測量不確定度177
6.1.3測量誤差與測量不確定度178
6.1.4分析測試中常見的不確定度因素179
6.2測量不確定度評定的基本方法180
6.2.1測量不確定度的名稱和定義180
6.2.2測量不確定度評定的基本程序182
6.3分析測試中主要不確定度分量的評定191
6.3.1溶液體積測量的不確定度分量191
6.3.2稱量引起的不確定度分量192
6.3.3標準物質和純物質引入的不確定度分量193
6.3.4校準曲線變動性的不確定度分量194
6.3.5測量重復性不確定度分量196
6.3.6相對原子質量、常數等引起的不確定度分量196
6.3.7分析中某些校正繫數的不確定度分量197
6.3.8長度測量的不確定度分量197
6.3.9儀器的顯示或讀數引起的不確定度分量197
6.3.10數字修約引起的不確定度分量197
6.4測量不確定度評定實例198
6.4.1重鉻酸鉀滴定法測定鐵礦石中全鐵含量的不確定度評定198
6.4.2過硫酸銨氧化滴定法測定含釩不鏽鋼中鉻含量的測量不確定度評定200
6.4.3恆電流電解-BCO光度法測定純銅中銅含量的不確定度評定203
6.4.4電感耦合等離子體發射光譜法測定低合金鋼中鉬含量的不確定度評定207
6.4.5燃燒氣體容量法測定鋼中碳含量測量不確定度評定209
第7章能力驗證及其統計方法212
7.1能力驗證相關術語212
7.2實驗室能力驗證213
7.2.1能力驗證的作用213
7.2.2能力驗證的要求215
7.2.3CNAS與其他認可機構的互認216
7.3能力驗證計劃216
7.3.1順序參加計劃216
7.3.2同步參加計劃217
7.3.3部分過程計劃218
7.3.4外部質量評價（EQA）計劃218
7.4檢測實驗室的能力驗證218
7.4.1能力驗證計劃的組織和設計218
7.4.2能力驗證樣品（物品）的制備、分發和管理219
7.4.3計劃的實施219
7.4.4數據的統計處理220
7.4.5能力評價221
7.4.6能力驗證報告222
7.4.7能力驗證結果的利用和整改程序222
7.5能力驗證中的統計方法223
7.5.1穩健統計基本方法224
7.5.2以中位數和標準化四分位距表征的穩健統計技術226
7.5.3能力驗證結果的圖示227
7.5.4能力驗證實例229
7.6檢測實驗室能力驗證中的幾個問題232
7.6.1分割水平樣品試驗232
7.6.2中位數和四分位數的確定233
7.6.3標準化四分位距的計算234
7.6.4能力驗證評價結果的不一致235
7.6.5能力驗證中的保密性235
7.7能力驗證的其他穩健統計和評價方法236
7.7.1穩健算法A236
7.7.2ISO堯登橢圓圖238
7.7.3En統計量的評價241
7.7.4采用分析方法精密度參數的評價方法242
7.7.5能力驗證結果穩健統計值與標準物質認定值的符合性檢驗243
第8章分析方法的評價與分析結果的表示245
8.1分析方法的基本特性245
8.1.1檢出限245
8.1.2測定限247
8.1.3靈敏度249
8.1.4選擇性249
8.1.5精密度、重復性和再現性250
8.1.6準確度、正確度和偏倚251
8.2測量結果的精密度檢驗251
8.3測量結果的正確度的檢驗253
8.3.1用標準物質檢查測量結果的正確度253
8.3.2兩個獨立分析方法間的比對255
8.3.3測量結果與另一實驗室測量結果比對256
8.3.4多水平測量結果的比較257
8.3.5參與實驗室間能力驗證比對試驗260
8.3.6加標回收試驗260
8.4分析方法試驗和評價261
8.4.1分析方法試驗261
8.4.2分析方法評價263
8.5提高測量結果的準確度264
8.6有效數字與數值修約267
8.6.1有效數字和有效數字的位數267
8.6.2有效數字表示規則268
8.6.3數值修約規則269
8.6.4測定值或其計算值與標準規定極限數值作比較的方法270
8.7誤差的傳遞271
8.7.1誤差傳遞的一般公式271
8.7.2誤差傳遞公式在基本運算中的應用272
8.7.3應用實例273
8.7.4分析測試中誤差的分配和控制275
8.8分析結果的表示275
第9章標準物質及其研制中的統計方法277
9.1概述277
9.2標準物質的基本特性280
9.2.1均勻性280
9.2.2穩定性280
9.2.3溯源性281
9.3標準物質在分析測試中的作用282
9.4分析測試的溯源體繫和溯源性的保證284
9.4.1分析測試的溯源性284
9.4.2溯源體繫285
9.4.3分析測試溯源體繫的完善287
9.4.4標準物質生產者(研制者)的認可289
9.5標準物質的均勻性和均勻性檢驗289
9.5.1均勻性檢驗統計方法290
9.5.2樣品不均勻性引起的不確定度評定293
9.5.3均勻性檢驗方法的選擇和正確評價296
9.5.4均勻性檢驗的抽樣方式和抽樣數量298
9.5.5均勻性檢驗項目的選擇299
9.5.6均勻性檢驗測量條件的控制299
9.5.7測量順序的控制300
9.5.8小取樣量的確定301
9.6標準物質的穩定性和穩定性試驗302
9.6.1標準物質穩定性試驗302
9.6.2標準物質穩定性試驗的統計方法305
9.7標準物質的定值分析和特性量值的確定310
9.7.1標準物質特性量值溯源性的保證310
9.7.2標準物質定值分析和定值實驗室311
9.7.3定值分析的質量控制315
9.7.4標準物質定值分析數據的統計處理316
9.8標準物質的選擇和使用322
9.9標準物質的期間核查324
9.9.1標準物質的期間核查的基本要求324
9.9.2有證標準物質的期間核查325
9.9.3標準物質特性量值的核查326
第10章實驗室認可327
10.1實驗室認可的基本知識327
10.1.1認可的定義327
10.1.2實驗室認可與質量認證的區別327
10.1.3實驗室認可的作用和益處328
10.1.4實驗室認可的依據329
10.1.5實驗室認可過程329
10.1.6實驗室認可的領域331
10.2實驗室質量管理體繫的建立與運行331
10.2.1管理體繫的基本概念331
10.2.2管理體繫的總體要求332
10.2.3管理體繫的建立333
10.2.4管理體繫的運行和持續改進334
10.3實驗室認可中的關注重點335
10.3.1現場考核試驗335
10.3.2測量不確定度的評估335
10.3.3量值溯源336
10.3.4內部校準要求338
10.3.5能力驗證338
10.3.6非標準方法的確認339
10.3.7符合相關法律法規的要求340
10.3.8內部質量控制340
第11章分析測試中的質量控制圖342
11.1質量控制圖342
11.2常規控制圖343
11.2.1常規控制圖的分類343
11.2.2計量控制圖的性質344
11.2.3計量控制圖設計344
11.3計量控制圖的建立345
11.3.1平均值-極差控制圖345
11.3.2平均值-標準差控制圖347
11.3.3中位值-極差控制圖347
11.3.4單值-移動極差控制圖348
11.3.5給定參數的計量控制圖350
11.4常規控制圖的識別與判斷350
11.5計量控制圖的控制程序352
11.6質量控制圖在評價分析測試工作質量中的應用353
第12章分析測試文獻資源和檢索方法358
12.1分析測試類文獻資源的類型358
12.1.1期刊文摘類信息資源358
12.1.2圖書類信息資源361
12.1.3專利類信息資源361
12.1.4學位論文362
12.1.5標準化信息363
12.1.6會議資料365
12.1.7新聞類信息資源366
12.1.8實驗室管理信息366
12.2分析化學文獻的綜合檢索途徑366
12.2.1綜合類搜索引擎366
12.2.2網上圖書館367
12.2.3化學專業網站367
12.2.4網上大型綜合數據庫368
12.2.5專業檢索工具373
12.3文獻檢索步驟374
12.3.1分析檢索課題，確定檢索範圍374
12.3.2確定檢索方法375
12.3.3制定檢索策略375
12.3.4適時調整檢索策略375
12.4檢索結果375
第13章分析測試中統計軟件應用簡介377
13.1統計軟件概述377
13.1.1Excel377
13.1.2Origin377
13.1.3Minitab378
13.2Excel的基本功能378
13.2.1Excel的主要特點378
13.2.2數據基本操作379
13.2.3Excel在數理統計中的常規應用383
13.2.4數據分析工具庫的應用390
13.2.5分析測試數據處理示例400
13.2.6Excel繪圖功能簡介405
13.2.7Excel繪圖實例408
13.3Origin軟件應用簡介412
13.3.1數據分析412
13.3.2繪圖413
13.4Minitab應用簡介416
13.4.1描述性統計量416
13.4.2方差分析416
13.4.3控制圖的繪制419
13.5附錄：Excel中的統計函數421
附錄424
附表1標準正態分布表424
附表2χ2分布表425
附表3t分布表426
附表4F分布表427
附表5常用正交表437
參考文獻444

前言

分析測試試驗研究和生產實踐中，數理統計方法的重要性不僅受到分析測試人員的青睞，更受到越來越多的實驗室、管理者的重視，在分析測試實踐和管理中的應用也越來越廣泛。
ISO/IEC等國際組織頒布或修訂了一繫列有關實驗室管理和試驗結果數據處理的文件，例如，ISO/IEC 17025《檢測和校準實驗室能力的通用要求》、ISO 5725《測量方法與結果的準確度》繫列標準、ISO/IEC 17043《合格評定能力驗證的通用要求》、ISO 13528《利用實驗室間比對進行能力驗證的統計方法》、ISO Guide 35《標準物質定值的一般原則和統計學原理》、ISO/IEC Guide 983《測量不確定度第3 部分：測量不確定度表示指南》等。這些文件的頒布和實施大大提高了管理者和分析測試人員對實驗室管理的認識，促進了實驗室技術能力和管理水平的提高。在這些文件中，有相當一部分內容涉及采用數理統計方法處理試驗和分析數據。在分析方法標準制修訂、實驗室能力驗證、測量不確定度評定、日常實驗室管理、分析方法試驗中，形成了一套較為完整和一致的數理統計方法。這些文件及其統計方法在我國各部門分析測試實驗室和實驗室間協同試驗中得到廣泛應用。分析測試試驗研究和生產實踐中，數理統計方法的重要性不僅受到分析測試人員的青睞，更受到越來越多的實驗室、管理者的重視，在分析測試實踐和管理中的應用也越來越廣泛。
ISO/IEC等國際組織頒布或修訂了一繫列有關實驗室管理和試驗結果數據處理的文件，例如，ISO/IEC 17025《檢測和校準實驗室能力的通用要求》、ISO 5725《測量方法與結果的準確度》繫列標準、ISO/IEC 17043《合格評定能力驗證的通用要求》、ISO 13528《利用實驗室間比對進行能力驗證的統計方法》、ISO Guide 35《標準物質定值的一般原則和統計學原理》、ISO/IEC Guide 983《測量不確定度第3 部分：測量不確定度表示指南》等。這些文件的頒布和實施大大提高了管理者和分析測試人員對實驗室管理的認識，促進了實驗室技術能力和管理水平的提高。在這些文件中，有相當一部分內容涉及采用數理統計方法處理試驗和分析數據。在分析方法標準制修訂、實驗室能力驗證、測量不確定度評定、日常實驗室管理、分析方法試驗中，形成了一套較為完整和一致的數理統計方法。這些文件及其統計方法在我國各部門分析測試實驗室和實驗室間協同試驗中得到廣泛應用。
在國內分析測試領域，曾出版了不少有關數理統計方法應用的專著。《分析測試數據的統計處理方法》（鄧勃，1995）、《實驗室認可中的不確定度和統計分析》（劉智敏，2007）、《化學分析中不確定度的評估指南》（中國實驗室國家認可委員會，2002）等是較有影響的著作。本書在前人工作的基礎上，撰寫了分析測試中常用的數理統計方法，結合二十多年來國際標準化組織（ISO）、國家標準（GB）和中國合格評定國家認可委員會（CNAS）繫列文件及其在實驗室中的應用，著重闡述了測量方法與結果準確度試驗及應用、能力驗證及其統計方法、測量不確定度評定、標準物質及其研制中的統計方法、分析方法的評價及分析結果的表示、實驗室認可、分析測試中的質量控制圖等；考慮到互聯網和計算機技術的應用，撰寫了分析測試文獻資源和檢索方法、分析測試數據處理的統計軟件應用簡介等實用性內容。本書編寫的內容基本涵蓋了分析測試實驗室技術和質量管理、實驗室間協同試驗和能力驗證、標準物質研制和應用等領域所用到的數理統計和管理方法。
學習和運用統計方法已成為時代對分析測試工作者的要求。本書的讀者主要是各部門研究院、研究所、學校和生產檢測實驗室從事分析測試實踐、研究、教學的技術人員和管理人員，他們關注的是如何應用數理統計方法，在分析測試和試驗研究中，以及在實驗室協同試驗中正確處理分析測試數據，並作出合理評價和論述。因此，筆者在闡述統計方法基礎理論的同時，著重介紹統計方法在分析實踐中的應用和對實驗室間協同試驗數據的處理方法，對ISO和國家標準繫列文件及其在實驗室技術和質量管理中的應用進行解讀，並用較多的實例剖析統計方法在其中的應用。應用數理統計方法和實例對ISO、國家標準和CNAS等繫列文件進行解讀，是本書編寫的一大亮點。本書的出版將有助於分析測試人員應用數理統計方法水平的提高，有助於實驗室認可、實驗室技術和質量管理工作全面、深入的開展。
本書共分13章，第1～7章、第9章由曹宏燕撰寫，第8章由聞向東、曹宏燕撰寫，第11章由聞向東撰寫，第12章由邵梅撰寫，第13章由餘衛華撰寫，第10章請上海科學院副院長、CNAS主任評審員鄢國強教授撰寫，全書由曹宏燕統稿。書稿承蒙北京鋼鐵研究總院王海舟院士、清華大學鄧勃教授審閱，提出中肯而又寶貴修改意見，並作序；書稿的部分章節經北京鋼鐵研究總院柯瑞華教授、胡曉燕教授，上海科學院鄢國強教授，上海材料研究所馬衝先教授，中國計量測試學會韓永志研究員，武漢科技大學徐建平教授等審閱，並提出寶貴的修改意見；武鋼研究院張穗忠、李傑、李江文、謝芬、譚謙、於錄軍、周鄭等為書稿審稿、校對和繪圖。本書撰寫過程中得到了武鋼研究院、科技創新部和老干處等部門的領導和同事們的關心、鼓勵和幫助，以及家人的關愛和大力支持，在此向他（她）們表示衷心的感謝。書稿撰寫中參考和引用了國內外公開發表的文獻，在此向文獻原作者致誠摯的謝意。特別感謝著名分析化學界前輩、筆者的導師、101歲高齡的武漢大學前化學繫主任曾雲鶚先生數十年來對筆者的培養、教育和關心，及對本書撰寫和出版的關注。本書的順利出版要感謝化學工業出版社的鼎力支持和辛勤的工作。
本書倉促成稿，受學識、經驗、信息及能力所限，難免以偏概全，書中不足、不妥之處，懇請各界專家與讀者不吝指正。

曹宏燕
2016年8月

商品搜索

商品分类

【醫學】

【各大出版社】