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塵埃粒子(懸浮粒子)UCL計(jì)算

來源:蘇州長留凈化科技有限公司   2013年12月24日 10:05  

導(dǎo)讀:塵埃粒子(懸浮粒子)UCL計(jì)算upper confidence limit 簡稱:UCL zui大置信度,越大表示統(tǒng)計(jì)結(jié)果離真實(shí)值約近。依據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16292-20109(醫(yī)藥工業(yè)潔凈室(區(qū))懸浮粒子的測試方法),發(fā)布部門:中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會實(shí)施日期: 2011-02-01 (以下簡稱國標(biāo))對醫(yī)藥工業(yè)潔凈區(qū)(假設(shè)一個(gè)潔凈區(qū)是由一個(gè)或多個(gè)潔凈室組成)空氣中懸浮粒子計(jì)數(shù)器的測試要求是:一個(gè)潔凈室采樣點(diǎn)數(shù)應(yīng)不少于2點(diǎn),總采樣次數(shù)應(yīng)不少于5次,并且計(jì)算該潔凈室的95%置信上限(UCL)。

對于無塵室或獨(dú)立的隔間,若是取樣點(diǎn)數(shù)小于10 (29),就必須進(jìn)行至信上限分析。塵埃粒子(懸浮粒子)UCL計(jì)算計(jì)算基本有以下五步: _baqN!N­  
一、計(jì)算房間內(nèi)每一取樣點(diǎn)的平均值,代表該點(diǎn)微粒量測值(A) cGkl=-o

二、計(jì)算房間內(nèi)所有取樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的平均值 vQ+}rHf`[  (M)
三、計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差值: h@Ea$1'e,  
    
先計(jì)算各取樣點(diǎn)平均值與總平值差的平方之和,再除以取樣點(diǎn)數(shù)與1的差,得出一個(gè)數(shù)值后再開平方 就得出SD標(biāo)準(zhǔn)差值了。 #i ?@S$  
四、計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)誤差: U`FybP2R~  
    
用標(biāo)準(zhǔn)差值除以取樣點(diǎn)數(shù)開平方值就得出SE標(biāo)準(zhǔn)誤差 =d~]
*[8
 
五、計(jì)算至信上限值(UCL): $@x3<

 

 

 

先計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)誤差與

 

95%UCL值的積,再與房間微??偲骄迪嗉蛹吹贸鲈摲块g的至信上限。  

 UCL=√((A1-M)2+(A2-M) 2 +(An-M) 2/(n-1)*n)*系數(shù)+M
  
取樣點(diǎn)數(shù)            2       3       4      5       6       7      8       9     >9 
   95% UCL Factor     6.31 2.92  2.35  2.13 2.02 1.94 1.90 1.86  n/a 
  

依據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16292-20109醫(yī)藥工業(yè)潔凈室區(qū)懸浮粒子的測試方法),發(fā)布部門:中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會實(shí)施日期: 2011-02-01 (以下簡稱國標(biāo))對醫(yī)藥工業(yè)潔凈區(qū)(假設(shè)一個(gè)潔凈區(qū)是由一個(gè)或多個(gè)潔凈室組成)空氣中懸浮粒子計(jì)數(shù)器的測試要求是:一個(gè)潔凈室采樣點(diǎn)數(shù)應(yīng)不少于2點(diǎn),總采樣次數(shù)應(yīng)不少于5次,并且計(jì)算該潔凈室的95%置信上限(UCL)。在實(shí)際測試過程中,常會遇到室內(nèi)環(huán)境不均勻、采樣點(diǎn)少,致使UCL超標(biāo),而增加采樣點(diǎn)UCL又能達(dá)到級別要求的情況,故本文對懸浮粒子的計(jì)算方法進(jìn)行了探討。
    塵埃粒子計(jì)數(shù)器95%UCL計(jì)算1.存在的問題
    在測試時(shí),根據(jù)實(shí)際面積及國標(biāo)中的要求,對一個(gè)潔凈室一般選2至3個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行測試。因此,就出現(xiàn)了下面所述的問題。
    例:某一要求達(dá)到100000級的潔凈室,面積約為15m2
    在離地0.8m的層面上取2個(gè)采樣點(diǎn)分別為P1、P2和取3個(gè)采樣點(diǎn)分別為P1、P2、P3,在靜態(tài)條件下測得結(jié)果見表1,并計(jì)算UCL。
    表1  某一潔凈室采樣點(diǎn)的測試情況(個(gè)/2.83L)及計(jì)算結(jié)果
測點(diǎn)
*次采樣
第二次采樣
第三次采樣
平均值(個(gè)/m3
UCL值(個(gè)/m3
≥0.5um
≥5um
≥0.5um
≥5um
≥0.5um
≥5um
≥0.5um
≥5um
≥0.5um
≥5um
 
P1
81
4
44
5
125
12
2.94×104
2.47×103
3.31×105
5.03×104
P2
321
44
338
38
291
50
1.12×105
1.55×104
(1.38×105     1.94×104
P3
181
17
231
12
120
15
6.27×104
5.18×103
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
★注:表中括號內(nèi)為取3點(diǎn)即P1、P1、P1時(shí)的UCL值
    由表1可知,取2個(gè)采樣點(diǎn)即P1、P2時(shí),≥5um的懸浮粒子數(shù)的UCL超過了級別界限(20000個(gè)/ m3),不能達(dá)到100000級;而取3個(gè)采樣點(diǎn)即P1、P2、P3時(shí),≥5um的懸浮粉塵計(jì)的UCL又小于20000個(gè)/ m3,該潔凈室即能達(dá)到100000級。
上述例子中出現(xiàn)矛盾的結(jié)果,在實(shí)際測試過程中常會遇到,我們一般是采用選取3個(gè)或者更多采樣點(diǎn),降低t分布系數(shù),從而UCL值達(dá)到級別要求。那么這個(gè)結(jié)果僅是由于取2點(diǎn)時(shí)的SE和t分布系數(shù)的值大而引起的嗎?
 ★   2.分析
  ◆  2.1對國標(biāo)中UCL的計(jì)算公式的理解
        某個(gè)潔凈室總采樣點(diǎn)數(shù)n(一般n取2或3),每一采樣點(diǎn)連續(xù)采樣j次(一般j取2或3),,利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的原理,把一個(gè)潔凈室空氣中懸浮粒子數(shù)A看成一個(gè)總體,潔凈室中每一采樣點(diǎn)粒子數(shù)看成個(gè)體。從這個(gè)潔凈室中任取n個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測試,稱(A1,A2,……,An)為總體A的一個(gè)測試次數(shù)為n的樣本。
    2.2 UCL的計(jì)算是基于A,Ai同服從正態(tài)分布,即潔凈室內(nèi)任一采樣點(diǎn)(或采樣點(diǎn)的層面上)的粒子數(shù)的真值相等。但是,當(dāng)潔凈室的送風(fēng)口、回風(fēng)口所處的位置不對稱或在潔凈室的同一側(cè)等情況下(如圖1),P1和P2采樣點(diǎn)的測試條件(如風(fēng)速、風(fēng)向等)嚴(yán)重不一致時(shí),會出現(xiàn)P1、P2點(diǎn)的粒子數(shù)的真值嚴(yán)重不相等,即P1、P2點(diǎn)測量均值各自都服從正態(tài)分布,而其總體A不服從正態(tài)分布,這樣就不能用國標(biāo)中UCL的計(jì)算方法來計(jì)算UCL。為此,可用中心極限定理作解釋。
   ◆ 2.3 中心極限定理[1]:設(shè)A1、A2、…、An是獨(dú)立同分布的隨機(jī)變量序列,而且Ai的數(shù)學(xué)期望E(Ai)、方差D(Ai)存在,且D(Ai)≠0,i=1,2,…,n,記M=( A1+A2+…+ An)/ n
    對于A1,A2,…, An是獨(dú)立服從正態(tài)分布,則μ= E(Ai),
    σ2= D(Ai)得
    E(M)=μ, D(M)=σ2/ n
    那么,對于一切實(shí)數(shù)a 
 這表明,當(dāng)n→∞時(shí),隨機(jī)變量(M-μ)/(σ/ n1/2)近似服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布N(0,1),因此M也近似服從正態(tài)分布。反之,n值越小(如n是2或3時(shí)),M是不服從正態(tài)分布的。
 ◆2.4既然總體不服從正態(tài)分布,而每個(gè)測點(diǎn)分別服從正態(tài)分布,則可以以每個(gè)采樣點(diǎn)幾次采樣的數(shù)值來計(jì)算UCL,例題中的計(jì)算結(jié)果見表2。
    表2  某一潔凈室每個(gè)測點(diǎn)的UCL
測點(diǎn)
≥0.5um
≥5um
P1
5.36×104個(gè)/ m3
5.07×103個(gè)/ m3
P2
1.26×105個(gè)/ m3
1.91×104個(gè)/ m3
P3
9.58×104個(gè)/ m3
6.68×103個(gè)/ m3

 


 
    結(jié)果顯示,該潔凈室不論取2個(gè)或3個(gè)采樣點(diǎn)均能達(dá)到100000級潔凈級別的要求。                                      
    ★3.討論
塵埃粒子(懸浮粒子)UCL計(jì)算是不合理的。   
3.1中心極限定理證明了:一個(gè)潔凈室采樣點(diǎn)少(一般取2或3個(gè)點(diǎn)),總體均值是不服從正態(tài)分布的,這樣仍用國標(biāo)中UCL=M+(S/n1/2)* tα(n-1)公式計(jì)算一個(gè)潔凈室的
粒子的UCL值,并依據(jù)這些UCL值來判定該潔凈室是否達(dá)到相應(yīng)潔凈級別。  
  3.2 P1、P2點(diǎn)所處的測試條件不相同,P1、P2點(diǎn)的懸浮粒子數(shù)的真值不相等,這種測試潔凈室懸浮粒子數(shù)的方法在數(shù)理統(tǒng)計(jì)中稱為單因素重復(fù)試驗(yàn)[1]。P1、P2點(diǎn)的均值是有顯著差異的,但各點(diǎn)又獨(dú)立服從正態(tài)分布,故可計(jì)算每個(gè)測點(diǎn)幾次采樣的
塵埃粒子計(jì)數(shù)器UCL計(jì)算是由塵埃粒子計(jì)數(shù)器廠家-蘇州長留凈化科技有限公司發(fā)布!布。布!cGkl=-o

 

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