基于labview的測試數(shù)據(jù)異常值的判定處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘 要：測試和數(shù)據(jù)的處理是與人們生活緊密相關(guān)的活動(dòng)，測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與否跟檢測結(jié)論緊密相關(guān)，本文介紹了測試數(shù)據(jù)的重要性和異常數(shù)據(jù)處理的方法，給出了數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的流程圖，采用labview軟件設(shè)計(jì)了測試數(shù)據(jù)異常值的判定處理系統(tǒng)，采用測試數(shù)據(jù)驗(yàn)證了系統(tǒng)的可靠性，經(jīng)驗(yàn)證，系統(tǒng)可靠、有效，具有較好的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：檢測檢驗(yàn)；labview；數(shù)據(jù)處理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.133

1 引言

在工程領(lǐng)域，科學(xué)研究等活動(dòng)過程中，不可避免的需要用到檢測、測試等過程和方法，在這些檢測檢驗(yàn)，測試過程中，不可避免的會(huì)出現(xiàn)各種干擾因素，如測試人員、測試用儀器、被測對象等，測試數(shù)據(jù)會(huì)受到多種因素的影響可能會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)和誤差，測試數(shù)據(jù)和測試結(jié)果可能會(huì)偏離被測對象的真實(shí)值，要獲得足夠準(zhǔn)確的測試結(jié)果，需要判斷多次測量的測量結(jié)果中是否存在離群值，如果存在的話，需要剔除異常值，測試數(shù)據(jù)的處理是獲得準(zhǔn)確測量結(jié)果的一個(gè)不可缺少的環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)處理尤其重要，不當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理可能會(huì)導(dǎo)致完全不同的結(jié)論。

2 Labview簡介

LabVIEW是由美國國家儀器（NI）公司研制開發(fā)的一種程序開發(fā)環(huán)境，集成了工程師和科學(xué)家快速構(gòu)建各種應(yīng)用所需的所有工具，類似于C和BASIC開發(fā)環(huán)境，LabVIEW使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式，是開發(fā)測量或控制系統(tǒng)的理想選擇。LabVIEW廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，被視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。

LABVIEW支持多種硬件接口，如GPIB、VXI、RS232和RS485等協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP、ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫函數(shù)。LabVIEW是一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活的軟件，利用它可以方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)控和分析，在一定程度上軟件就是儀器，可以很容易地實(shí)現(xiàn)儀器控制。

3 異常值判定方法介紹

異常值，又稱為離群值，指對一個(gè)被測量重復(fù)觀測所獲的若干觀測（測試）結(jié)果中，出現(xiàn)了與其他值偏離較遠(yuǎn)且不符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律的個(gè)別值。異常值的判定方法很多，常用的有以下幾種：

（1）拉依達(dá)準(zhǔn)則：又稱準(zhǔn)測，當(dāng)重復(fù)觀測的次數(shù)充分大的前提下（n>>10），根據(jù)貝塞爾公式計(jì)算出的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差為s，若某個(gè)可疑值與n個(gè)測得值的平均值之差（-）的絕對值大于或者等于3s時(shí)，判定為異常值。即時(shí)，判定為異常值。

（2）格拉布斯準(zhǔn)測：設(shè)在一組重復(fù)觀測值xi中，其殘差vi的絕對值|vi|最大者為可疑值xd，在給定的包含概率為p=0.99或p=0.95，也就是顯著性水平α=1-p=0.01或0.05時(shí)，如果滿足下面公式，可以判定xd為異常值。G（α，n）通過查標(biāo)準(zhǔn)表獲得。

（3）狄克遜準(zhǔn)測：設(shè)測得的重復(fù)觀測值按由小到大的規(guī)律排列為：x1，x2，…，xn。其中最大值為xn，最小值為x1。按以下幾種情況計(jì)算統(tǒng)計(jì)量yij或。

a.在n=3～7情況下：

，

b.在n=8～10情況下：

，

c.在n=11～13情況下：

，

d.在n≥14情況下：

，

設(shè)D（α，n）（通過查表可獲得）為狄克遜檢驗(yàn)的臨界值，判定異常值的狄克遜準(zhǔn)測為：當(dāng)>，>D（α，n），則xn為異常值；當(dāng)<，>D（α，n），則x1為異常值；否則沒有異常值。

4 系統(tǒng)分析流程圖

本異常值判定處理系統(tǒng)的軟件分析流程圖如下：

5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用labview在檢測檢驗(yàn)領(lǐng)域的優(yōu)勢，利用其圖形化編程的優(yōu)勢，采用labview設(shè)計(jì)系統(tǒng)界面，系統(tǒng)包括主界面（用戶登錄界面）、數(shù)據(jù)來源選擇界面（界面輸入、數(shù)據(jù)卡采集、Excel文件讀取和寫入界面）、數(shù)據(jù)處理方法選擇界面（拉依達(dá)準(zhǔn)則、格拉布斯準(zhǔn)測、狄克遜準(zhǔn)測），數(shù)據(jù)處理結(jié)果顯示界面等組成。

數(shù)據(jù)來源選擇界面設(shè)計(jì)有在界面輸入測試數(shù)據(jù)選項(xiàng)、選擇Excel文件路徑，讀取Excel測試數(shù)據(jù)選項(xiàng)，通過NI采集卡采集數(shù)據(jù)選項(xiàng)。數(shù)據(jù)處理方法界面設(shè)有拉依達(dá)準(zhǔn)則選項(xiàng)、格拉布斯準(zhǔn)則選項(xiàng)、狄克遜準(zhǔn)則選項(xiàng)。數(shù)據(jù)處理結(jié)果顯示界面有試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差s值顯示框、平均值顯示框、異常數(shù)據(jù)顯示框、異常數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)值、剔除異常值后的測試數(shù)據(jù)的顯示、剔除異常值后的測試結(jié)果的顯示等。

6 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)主要利用了labview的圖形化編程的便利，調(diào)用labview中組件連接，設(shè)置參數(shù)和路徑，即可實(shí)現(xiàn)所需功能，本文中列出了部分程序圖的設(shè)計(jì)內(nèi)容：

（1）調(diào)用Excel文件的程序圖：

（2）格拉布斯程序圖：

7 結(jié)果驗(yàn)證

本次驗(yàn)證采用重復(fù)觀測某電阻的電阻值，共測量15次，其測量結(jié)果分別為：10.0003Ω，10.0004Ω，10.0004Ω，10.0005Ω，10.0005Ω，10.0005Ω，10.0006Ω，10.0006Ω，10.0007Ω，10.0008Ω，10.0008Ω，10.0007Ω，10.0008Ω，10.0009Ω，10.0013Ω。

數(shù)據(jù)來源采用在界面輸入測量值，組成測試數(shù)組，采用格拉布斯準(zhǔn)測，取格拉布斯準(zhǔn)測臨界值G（0.05，15）=2.049，判斷出10.0013Ω屬于異常值。

采用狄克遜準(zhǔn)測，顯著性水平α=0.05，取臨界值D（0.05，15）=0.565，判斷出10.0013Ω屬于異常值。二者結(jié)論一致，軟件可靠性得到驗(yàn)證。

8 結(jié)論

本文描述了測試數(shù)據(jù)異常值的處理的幾種常用方法，采用labview設(shè)計(jì)完成了檢測檢驗(yàn)數(shù)據(jù)異常值的判定處理系統(tǒng)，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，該系統(tǒng)可靠有效，對提高檢測結(jié)果的科學(xué)性和真實(shí)性具有較好的價(jià)值，具有非常好的實(shí)用價(jià)值。

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作者簡介：陳方華（1979-），男，安徽安慶人，碩士，中級，研究方向：檢測檢驗(yàn)及自動(dòng)化。