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数据的统计处理和解释:重复性限和再现性限

  • 智慧的弟弟
    2012/08/10
    仪器采购
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实验室认可/资质认定

  • 数据的统计处理和解释:重复性限和再现性限


    智慧的弟弟



    要:本文简要说明重复性限和再现性限的定义以及它们在方法验证中的应用。

    关键词:重复性限,再现性限,精密度,标准差,临界极差

    Abstract: The definitions and their application in the method validation of repeatability limit and reproducibility limit were briefly described in this paper.

    Key word: Repeatability limitReproducibility limitPrecisionStandard deviationCritical difference

    在日常分析与测试中,我们会经常接触到精密度试验,即在重复性和再现性(复现性)条件下对同一被测物质重复测试,并对测试(或测量)结果进行估算,最后以标准差(或变异系数)来度量测试(或测量)结果的分散性。

    然而在通常的实验室工作中往往要求对两个(或多个)测试(或测量)结果观测值的差进行检查,为此需要确定一些类似临界差之类的度量,而不仅仅是标准差(或变异系数)。



    一、术语和定义

    1. 接受参照值


    用作比较的经协商同意的标准值。


    2. 准确度

    测试结果或测量结果与真值间的一致程度。

    注:准确度是正确度和精密度的组合在过去一段时间只用来表示现在称为正确度的部分,在很多标准及文献中此情况如今依旧普遍存在。在实际情中,真值用接受参照值代替。

    3. 正确度

    测试结果或测量结果的期望与真值间的一致程度。


    4. 精密度

    在规定条件下,所获得独立测试/
    测量结果间的一致程度。


    5. 重复性条件

    为获得独立测试/测量结果,由同一操作员按相同的方法、使用相同的测试或测量设施、在短时间间隔内对同一测试/测量对象进行测试/
    测量的观测条件。


    6. 再现性条件

    由不同的操作员按相同的方法,使用不同的测试或测量设施,对同一测试/测量对象进行观测以获得独立测试/
    测量结果的观察条件。


    7. 重复性临界差

    一个数值,在重复性条件下,两个测试结果或测量结果的最终值的绝对差以一定的概率小于等于此数。

    注:最终值的例子包括结果序列的平均值或中位数,而序列本身可能含有一个或多个结果。


    8. 再现性临界差(复现性临界差)

    一个数值,在再现性条件下,两个测试结果或测量结果的最终值的绝对差以一定的概率小于等于此数。


    9. 重复性限

    指定概率为95%的重复性临界差。

    10. 再现性限(复现性限)

    指定概率为95%的再现性临界差。

    以上术语和定义引自GB/T 3358.2-2009《统计学词汇及符号2部分:应用统计》,更多术语和定义见GB/T 3358.2-2009,以上术语的定义与GB/T 6379.1-2004中存在部分差异。
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  • 智慧的弟弟

    第1楼2012/08/10





    GB/T 6379.1-2004GB/T 6379.2-2004可知重复性限和再现性限是通过实验室间比对试验的测试(或测量)结果来确定。对于标准中的重复性限和再现性限也就是标准起草单位组织多个实验室进行比对试验来确定的。所以,一般情况我们不需要深入的了解标准中重复性限和再现性限是怎么得来的,只需要利用它来验证标准方法及其他证明实验室有能力控制精密度的证据。


    如有兴趣深入了解重复性限和再现性限,可参见GB/T 6379.1-2004GB/T 6379.2-2004等相关标准。


    三、重复性限(再现性限)在方法验证中的应用

    1. 以《水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法》(HJ 535-2009)为例,这份标准里面出现了两个新术语——重复性限和再现性限(至少对于我来说,这两个是新术语),标准中表述如下:




    对于我们这类非研究级别的实验室来说,可以不去追究重复性限和再现性限来源,但是我们需要对方法进行验证,就必须弄清以下问题:

    1) 重复性限和再现性限的定义

    2) 如果按标准所述,怎么进行精密度试验?跟以往用标准差(或变异系数)来评价的精密度试验又有何区别?

    从字面上理解,标准中确定的重复性限和再现性限的数据应该类似于一个限值,也就是如果需要验证此方法,我们得到相关数据就应该小于或等于重复性限和再现性限。



    2. HJ 535-2009中精密度试验的验证方法如下:


    1) 首先,分别配制氨氮浓度为1.21mg/L1.47mg/L的标准溶液(如果能购买,最好是购买有证标准溶液/样品)。

    2) 每种浓度进行两组测定(在重复性条件和再现性条件下),每组可以仅测定一次,即每组仅测定得出一个数据(此为极端情况)。

    3) 对每组测定结果进行统计处理,剔除错误值和离群值(如利用格拉布斯(Grubbs)检验法检验离群值),求得每组数据的平均值或中位数,所得的平均值或中位数即为我们最终所需要的数据。

    4) 将两组所得的平均值或中位数相减(大减小)的差与重复性限或再现性限进行比较,如差值小于等于重复性限或再现性限即为合格。






    注:
    1)“2+2”为测试过程费用较低的情况,“2+1”、“2+1+1”为测试过程费用较高的情况;2A为测试过程费用较低的情况,BC为测试过程费用较高的情况;3)对于方法验证中进行重复性限或再现性限试验时,极差>r的情况是不被接受的,必须追加或重新试验;4m为满足n/3mn/2的整数5)在最终检验之前,应先剔除异常和离群的结果;6)再现性条件下结果可接受性检验见GB/T 6379.6-2009中的“5.3”。

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  • 智慧的弟弟

    第2楼2012/08/10



    四、临界极差的计算

    第“三”部分是对标准方法中重复性限和再现性限的验证,因为标准已提供参考的限,所以我们只需要计算测试结果的极差(用极差与标准中的限比较即可),而不需要计算测试结果本身之间的临界极差。在部分试验中,我们需要计算一组数据的标准差(或称标准偏差)、变异系数或临界极差。




    2. 再现性临界极差

    参考GB/T 6379.2-2009中的“4.2”和“5.3”条款,这里不再阐述。



    五、小结

    1) 在进行精密度试验时,建议尽量采用多次平行测定,这样可以检验内部环境和时间变化所引起的误差;

    2) 在进行精密度试验时,计算结果之前,应先剔除异常和离群的数据,可使用奈尔(Nair)、格拉布斯(Grubbs)、狄克逊(Dixon)等检验法检查离群值,具体详见GB/T 4483-2008

    3) 关于再现性(复现性)的定义,GB/T 6379.1-2004GB/T 3358.2-2009存在差异,前者强调是不同实验室,根据个人实践及经验的理解与GB/T 3358.2-2009相同。从GB/T 6379.6-2009中对再现性临界极差的检验似乎只针对不同的实验室。个人认为将其二者综合起来理解,不管是否不同实验室,再现性都是存在的,再现性临界极差可参考GB/T 6379.6-2009中“5.3”条款;

    4) 在方法验证过程中,如测试结果的极差大于标准中的重复性限或再现性限,建议重新试验,相应的数据也应丢弃不用;其他需要计算测试结果临界极差的情况,特别是测试过程费用较高的情况,才建议参考GB/T 6379.6-2009对重复性临界极差和再现性临界极差的检验情况处理,并报告最终结果。



    六、致谢

    感谢四川大学华西公共卫生学院郑波老师给予的帮助和指导!



    七、参考文献:

    [1]GB/T 6379.1-2004测量方法与结果的准确度(正确度与精密度) 1部分:总则与定义[ S] .

    [2] GB/T 6379.2-2004测量方法与结果的准确度(正确度与精密度) 2部分:确定标准测量方法重复性与再现性的基本方法[ S] .

    [3] GB/T 6379.6-2009测量方法与结果的准确度(正确度与精密度) 6部分:准确度值的实际应用[ S] .

    [4]GB/T 3358.2-2009,统计学词汇及符号 2部分:应用统计[ S] .

    [5]GB/T 3358.1-2009,统计学术语 1部分: 一般统计术语与用于概率的术语[ S] .

    [6] ISO 5725-1:1994,Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results -- Part 1: General principles and definitions[ S] .

    [7]GB 6379-1986测试方法的精密度 通过实验室间试验确定标准测试方法的重复性和再现性[ S] .

    [8] GB/T 11792-1989测试方法的精密度 在重复性或再现性条件下所得测试结果可接受性的检查和最终测试结果的确定[ S].

    [9]GB/T 19889.2-2005,声学 建筑和建筑构件隔声测量 2部分:数据精密度的确定、验证和应用[ S] .

    [10]全国质量专业技术人员职业资格考试办公室.2010年质量专业理论与实务(中级)[M]. 北京:中国人事出版社,2010.

    [11]HJ 535-2009水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法[ S] .

    [12]GB/T 4483-2008,数据的统计处理和解释 正态样本离群值的判断和处理[ S] .

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  • 社区=冬季=

    第3楼2012/08/10

    貌似都是抄书来

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  • xcshierty

    第5楼2012/08/10

    貌似都是书上的内容吧

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  • luminescence

    第6楼2012/08/10

    请再润色一下文章,顺便请教下:“给与”or“给予”?

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  • 智慧的弟弟

    第7楼2012/08/11

    麻烦把内容原文找出来,谢谢

    xcshierty(xcshierty) 发表:貌似都是书上的内容吧

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  • 智慧的弟弟

    第8楼2012/08/11

    回复6楼,谢谢指正,字打错了,已经更改过来了

    请问怎么润色?哪些地方需要润色?谢谢

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  • yyddzb

    第9楼2012/08/11

    希望能见到数据处理的个人总结。

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  • 穿越时空

    第10楼2012/08/11

    个人认为6379太难全懂。

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