隨著天然氣計(jì)量技術(shù)的發(fā)展和對(duì)天然氣貿(mào)易交接計(jì)量要求的提高，流量計(jì)的正確計(jì)量顯得至關(guān)重要。在此背景下，某省組織開(kāi)展了全省氣體渦輪流量計(jì)計(jì)量比對(duì)工作，以確保全省量值統(tǒng)一、正確、可靠，促進(jìn)計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)能力提升。
比對(duì)選用了一臺(tái)DN150mm氣體渦輪流量計(jì)作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)，流量范圍為(80~1600)m³/h,精度等級(jí)為1.0級(jí)。其中0.4qmax=640m³/h、.0.7qmax=1120m³/h為比對(duì)流量點(diǎn)，每點(diǎn)檢測(cè)6次，測(cè)得其儀表系數(shù)K,取6次平均值作為比對(duì)值。
本次比對(duì)，各參比實(shí)驗(yàn)室完成率為100%，比對(duì)完成后，主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室對(duì)各參比實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)進(jìn)行了匯總統(tǒng)計(jì)，各實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果如圖1所示。由圖1可以看出，實(shí)驗(yàn)室3的測(cè)量結(jié)果隨著流量增大而增大，與其他參比實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生了較大偏移，需進(jìn)行異常值判別。
一、異常值判別常用的統(tǒng)計(jì)方法
判別測(cè)量結(jié)果異常值常用的統(tǒng)計(jì)方法有拉依達(dá).準(zhǔn)則(3σ準(zhǔn)則)、格拉布斯準(zhǔn)則、狄克遜準(zhǔn)則等。-般來(lái)說(shuō)，在重復(fù)觀測(cè)次數(shù)n>50的前提下，可以考慮使用3σ準(zhǔn)則，但在GB/T4883-2008《數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理和解釋正態(tài)樣本離群值的判斷和處理》中已不采用此方法;在3<n<50的情況下，格拉布斯準(zhǔn)則效果較好，適用于單個(gè)異常值;有多于一個(gè)異常值時(shí)，選用狄克遜準(zhǔn)則較好。
二、氣體渦輪流量計(jì)計(jì)量比對(duì)數(shù)據(jù)中異常值判別
在此次氣體渦輪流量計(jì)計(jì)量比對(duì)工作過(guò)程中，異常值需要慎重處理。為避免異常值的遺漏和測(cè)量真值的誤判，可以綜合運(yùn)用多種判定方法處理異常值�？紤]比對(duì)工作的重要性，此次異常值判別選用格拉布斯準(zhǔn)則和狄克遜準(zhǔn)則同時(shí)進(jìn)行，選.用格拉布斯準(zhǔn)則判別異常值，并用狄克遜準(zhǔn)則判別以作驗(yàn)證。
1.格拉布斯準(zhǔn)則
設(shè)在一組重復(fù)觀測(cè)值xi中，其殘差vi的絕對(duì)值lvil最大者為可疑值xd，在給定的包含概率為p=0.95或p=0.99,也就是顯著性水平為α=1-p=0.01或0.05時(shí)，如果滿足式(1)，可以判定xa為異常值。
式中:G(α，n)一與顯著性水平α和重復(fù)觀測(cè)次數(shù)n有關(guān)的格拉布斯臨界值，查格拉布斯準(zhǔn)則臨界值G(α,n)表可得;s一測(cè)量結(jié)果的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差。
本次計(jì)算中，測(cè)量結(jié)果平均值`x和實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差s以算術(shù)平均值計(jì)算，步驟如下:
(1)0.4qmx流量點(diǎn)
計(jì)算過(guò)程如表1所示。參比實(shí)驗(yàn)室`x值的算術(shù)平均值為x=5261.28。
實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差為
計(jì)算各個(gè)測(cè)量結(jié)果的殘差xj-`x，其中絕對(duì)值最大的殘差為32.28，相應(yīng)的測(cè)量結(jié)果可疑值為x3=5293.6。按置信水平P=95%=0.95,即α=1-0.95=0.05，n=13,查格拉布斯準(zhǔn)則的臨界值表得到G(0.05，13)=2.331，則
可以判定實(shí)驗(yàn)室3在0.4qmax.流量點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果不屬于異常值，不需要剔除。
(2)0.7qms流量點(diǎn).
計(jì)算過(guò)程如表2所示。參比實(shí)驗(yàn)室K值的算術(shù)平均值為`x=5266.87。
實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差為
計(jì)算各個(gè)測(cè)量結(jié)果的殘差，其中絕對(duì)值最大的殘差為48.24，相應(yīng)的測(cè)量結(jié)果可疑值為X3=5315.11。按置信水平P=95%=0.95,即α=1-0.95=0.05，n=13,查格拉布斯準(zhǔn)則的臨界值表得到
可以判定實(shí)驗(yàn)室3在0.7qmax流量點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果屬于異常值，需要剔除。剔除后，12組數(shù)據(jù)重復(fù)上述過(guò)程，計(jì)算結(jié)果如表3所示，置信水平P=95%，即α=1-0.95=0.05，n=12，查格拉布斯準(zhǔn)則的臨界值表得到G(0.05，12)=2.285，可以判斷無(wú)異常值。
2.狄克遜準(zhǔn)則驗(yàn)證
設(shè)，所得的重復(fù)觀測(cè)值按由小到大的順序排列為X1，X2.....，xn。按以下4種情況計(jì)算統(tǒng)計(jì)量γij,或γij'
(1)在n=3~7的情況下:
(2)在n=8~10的情況下:
判斷異常值的狄克遜準(zhǔn)則為
若γij>γij'，ry>D(α，),則xn為異常值。
若γij>γij'，ry>D(α，),則x1為異常值。
式中:D(α，n)一狄克遜臨界值，查狄克遜檢驗(yàn)的臨界值D(α,n)表可得。
本次計(jì)算的具體步驟如下:
測(cè)量次數(shù)n=13，將各實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果按從小到大的順序排列為x1，x2，....X13。按置信水平P=95%，即α=1-0.95=0.05,n=13，查狄克遜準(zhǔn)則的臨界值表得到G(0.05,13)=0.557。
在n=11~13的情況下:
若γ21>γ21',γ21>D(α，n)，則xn為異常值。
若γ21>γ21'，γ21>D(α，n)，則x1為異常值。
否則沒(méi)有異常值。
(1)0.4qmax流量點(diǎn)
0.4qmax.流量點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果如表4所示。
由于是屬于n=11~13的情況，所以統(tǒng)計(jì)量計(jì)算如下
γ21>γ21',則
γ21=0.3655<D(0.0513)=0.557
可以判定實(shí)驗(yàn)室3在0.4qmax流量點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果X13=5293.56不屬于異常值，不需要剔除。
(2)0.7qmax流量點(diǎn)
0.7qmax流量點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果如表5所示
由于是屬于n=11~13的情況，所以統(tǒng)計(jì)量計(jì)算如下
γ2>γ21'，則
γ21=0.5549<D(0.05，13)=0.557
可以判定實(shí)驗(yàn)室3在0.7.流量點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果X13=5315.11不屬于異常值，不需要剔除。
三、異常值判別結(jié)果分析
綜上，考慮比對(duì)工作的嚴(yán)謹(jǐn)性，在此次異常值判別時(shí)，選用格拉布斯準(zhǔn)則和狄克遜準(zhǔn)則綜合進(jìn)行。通過(guò)異常值判別結(jié)果分析可知:在0.4qmax流量點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)室3的測(cè)量結(jié)果經(jīng)過(guò)兩種判別準(zhǔn)則判斷均不屬于異常值，可正常參與計(jì)算;在0.7max.流量點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)室3的測(cè)量結(jié)果用格拉布斯準(zhǔn)則判別屬于異常值，用狄克遜準(zhǔn)則判別不屬于異常值，兩種判別方法結(jié)論出現(xiàn)矛盾。比對(duì)工作對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)值要求較高，出現(xiàn)既可能是異常值又可能不是異常值的情況時(shí)，考慮將此次測(cè)量結(jié)果作為異常值考慮。最終將0.7qmax流量點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室3的測(cè)量結(jié)果作為異常值,予以剔除。
四、結(jié)束語(yǔ).
對(duì)于異常值判別方法的選擇，很多學(xué)者做了大量研究，但大多集中在研究如何利用工具輔助快速正確地識(shí)別異常值，以節(jié)省時(shí)間提高工作效率。目前對(duì)于判別方法的選擇還沒(méi)有定論，達(dá)成比較-.致的意見(jiàn)是在涉及數(shù)據(jù)要求較高的場(chǎng)合，可以綜合運(yùn)用多種判別方法進(jìn)行異常值判別。在實(shí)際工作中，計(jì)量檢定人員除了提升工作技能，盡量避免人為因素?fù)饺水惓Ｖ狄酝�，更要熟悉并掌握多種異常值判別方法，以保證日常檢定工作中數(shù)據(jù)的有效性.和科學(xué)性。
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