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检测工作中应重视数据处理基本知识的应用 杨建明 作为江苏省计量认证评审组成员之一，我有幸参加了部分土建一、二级检测机构的计量认证五年到期复审工作。从检查情况看，大部分检测机构的仪器设备配备、管理水平、人员素质等达到了JJG1021-90对产品质量检测机构的要求。建设系统的检测机构呈现蓬勃发展的气象。但是部分检测机构（尤其是县一级检测机构）仍存在一些问题有待整改，其中数据处理错误就是较普遍存在的问题之一。 数据处理包括有效数字，数字修约，记数，近似计算规则，数据计算和分析等相关内容，是从事检测工作的技术人员必须具备的基本知识，在检测机构的人员培训中应该包含这些内容。然而从检查情况来看，部分检测机构的检测人员对数据处理的系列知识还掌握得不够透彻或存在误区，在日常工作中数据处理错误时常发生。 一：原始数据采集时有效数字概念的应用 在检测原始记录的采集过程中，必须注意有效数字的正确使用，确定用几位有效数来表示读数结果，是一个十分重要的问题。读取数据时有效数字的位数应以所用检测仪器能达到的最小分度值为依据，不能任意增删有效数字位数。通常检测原始数据的最末一位有效数与所用仪器最小分度值处于同一位上，重要的可多记一位估读数。例如用称量量程为1000g、最小分度值为1g的天平称一份砂样的质量，其原始采集值为235g，最末一位有效数字精确到1g，若要求较高时，还可以读取天平游标上的估读数、如235.2g。然而在实际检测工作中，若稍不注意，就会出现使用有效数字不当的问题。表一是一组采集数据时有效数位数不当的典型案例． 从表一可知，原始数据右下角打“×”标记的均为有效数字采集错误，其正确写法为与其对应的括号里的数据．错误原因为有效数字位数与所用仪器最小分度值不一致，在采集原始数据时，因最末位或次末位有效数为零而忽略了该位有效数的补零。
检测项目
| 水泥二十八天强度
| 水泥细度
|
| 抗折强度(Mpa)
| 抗压强度(kN)
| 试样称量(g)
| 筛余量(g)
| 原始数据
| 7.05 7.2× (7.20) 7.4 (7.40)
| 58× (58.0) 56.5 60× (60.0) 62.5 55× (55.0) 59.5
|
25×
(25.00)
|
3.5 ×
(3.50)
| 使 用 仪 器
| 量程
|
| 0-150
| 0-1000
| 0-1000
| 最小分度值
| 0.05
| 0.5
| 0.05
| 0.05
|
表 一 二：检测数据处理过程中近似计算规则的应用 从检测仪器上直接读取的原始数据只能看成准确度满足一定要求的近似值．因此原始数据的运算必须按近似计算规则进行．其计算过程有效数字的位数确定可遵循以下几条准则。 1. 加法和减法。几个近似值相加减时，所得和或差的有效数字位数决定于绝对误差最大的数值。最后结果的有效数字自左起不超过参加计算的近似值中出现的最大可疑数。 例：用不同量程、准确度的天平称量几个水泥试样，其质量分别为253g，62.8g,34.35g，求其总量。 其总量为：253+62.8+34.35≈253+62.8+34.4=350.2 最后计算结果取整数为350g 由实例可知，在进行不同位数的近似数的加减运算时，先将各有效数按取舍规则缩为比原数据中最不精确者多一位有效数字，然后进行计算，其结果保留的有效数位数与各近似数中最不精确者有效位数一致。 2. 乘法和除法。近似值相乘除时，所得积或商的有效数字位数决定于相对误差最大的近似值，即最后结果的有效数字要与近似数中有效数字位数最少者相同。 例：由试验得普通试块边长为150mm（精确至1mm），其抗压破坏荷载为1043kN。求其单块抗压强度。 单块抗压强度为：1043×103／150×150＝46.3555Mpa 最后结果取值为：46.4Mpa 由例示条件可知，在提供的原始数据中，近似值有效位数最少的是试块的边长150mm，仅三位有效数。因此最后结果也取三位有效位数。 3. 在数值计算中，某些倍数、分数、不连读物理量的数值，以及不经测量而完全根据理论计算或定义所得到的数值，其有效数字的位数可视为无限。在日常检测中，经常遇到的有π、试件的公称尺寸等。 例：热轧光圆钢筋，公称直径为12 mm，求其面积。 热轧圆盘条钢筋，实测直径为8.20mm，求其面积。 热轧光圆钢筋的面积为： A1＝π×122／＝3.1415×122／4=113.097mm2 最后取值为 113.1 mm2 热轧圆盘条钢筋的面积为： A2=π×8.202/4=3.1415×8.202/4=52.8087mm2 最后取值为 52.8mm2 上述计算中，所涉及数值1/4、π、12 mm，都不能当成近似数来确定有效数字位数，最后结果的取值位数不需遵守近似计算规则，其取值位数一般在 检测标准中都有相应的规定。而对数据8.20mm而言，应作为近似数考虑。因此在计算热轧圆盘条钢筋面积时其取值位数要与近似数8.20mm的有效位数一致，取三位有效数。还要注意在使用常数π时一定要使其取值位数大于计算结果的取值位数。 4. 数据需经过多次运算的，在每一步计算过程中对中间结果可不做修约，或即使修约也比正常规则多保留一位有效数，其最后结果需按近似数计算规则要求修约到要求的位数。 以上几条规则适用于任何检测工作中的数据处理过程。从事检测工作的技术人员必须牢记以上运算规则。表二是一组检测数据处理过程中有效数字发生错误的典型案例。
| 受压面尺寸（mm） 长 宽
| 计算面积（mm2）
| 破坏荷载（kN）
| 单块抗压强度（Mpa）
| 抗压强度平均值（Mpa）
| 1
| 119
| 114
| 13566
| 225
| 16.6 × (16.59)
| 17.7
|
| 118
| 114
| 13452
| 230
| 17.1 × (17.09)
| (17.7)
|
| 118
| 113
| 13334
| 242
| 18.2 × (18.15)
| 标准差（Mpa）
|
| 117
| 114
| 13338
| 210
| 15.7 × (15.74)
| 1.49
|
| 120
| 113
| 13560
| 250
| 18.4 × (18.44)
| (1.47)
|
| 118
| 115
| 13570
| 252
| 18.6 × (18.57)
| 强度标准值
|
| 119
| 113
| 13447
| 260
| 19.3 × (19.34)
| （Mpa）
|
| 118
| 114
| 13452
| 255
| 19.0 × (18.96)
| 15.0
|
| 119
| 113
| 13447
| 205
| 15.2 ×（15.25）
| (15.1)
|
| 121
| 113
| 13673
| 263
| 19.2 ×（19.23）
|
|
表 二 由表二可知，这是一个数据经多次运算而求结果的有代表性的例子。其第一步运算过程是由受压面尺寸计算受压面面积。按近似计算规则，其过程中得到的结果可不做修约。若要修约，其有效数位数必须比下一步中间结果的有效数字位数多一位。第二步是计算单块抗压强度值，做为中间结果本例中将其修约为三位有效数是错误的。应修约成比下一步结果至少多一位有效数（四位有效数）。见例题括号中数据。最后结果保留三位有效数,与整个数据处理过程中所涉及的近似数中有效数字位数最少的位数一致。由该例情况可知由于其中有一步修约出错，导致最终结果错误（正确结果见括号中数值）。 在检测工作中，还应注意数据处理过程中有效数字位数与对应标准规范的一致性。如果标准规范中对数据处理过程的有效数字修约位数是明确规定的，则需首先满足规范标准要求，其次才是满足近似规则要求。若标准、规范中对有效数字修约位数没有明确规定，则必须遵守近似计算规则要求。 三、检测结果数据有效位数的确定 在检测工作中，最后结果若以数据形式表现，其有效数字位数的确定是尤为重要的。检测结果要在检测报告中出现，它代表一个检测机构的工作质量和水平，同时检测机构要为它承担法律责任。因此不能出现一点差错。通常，以数据形式表现的检测结果可通过两种方式得到，一种是直接从检测仪器上读取，另一种是原始数据经过数据处理得到。无论采取何种方式都应遵守以上提到的数据采集运算规则。检测最终结果还应注意与标准规范要求的一致，若用数据采集运算规则得到的检测结果与标准规范要求的不完全一致时，应先服从标准规范要求，其次是服从采集运算规则要求。表三是检测结果表达错误的典型例子。 10*号建筑沥青 项 目
| 所用仪器
| 原始记录
| 检测结果
| 技术要求
| 针入度
| 针入度仪
| 24 （1／mm） 25 27
| 25.3 (1/mm) (25)
| 10-25 (1/mm)
| 软化点
| 自动软化点测定仪
| 94.6 (。C)
| 94.6× (。C) (95)
| ≥95 (。C)
|
表 三 由表三可知，两项指标的检测结果表达形式都是错误的。其中，针入度结果既不符合近似计算规则要求，又不符合标准规定要求，软化点指标由自动软化点测定仪直接读数得到，符合读数规则要求，但与标准中技术指标的有效数字不一致，应进行更正。正确表示形式见括号中数据。
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( 苏ICP备09082304号-7 )
发表于 2012-3-28 14:08:36
发表于 2012-3-28 16:40:54
谢谢提醒！
