偏差、标准偏差、实验标准偏差
一、 偏差(deviation)
定义为一个值减去其参考值。
二、标准偏差(standard deviation)
又称总体标准偏差(population standard deviation),以σ表示,计算公式为:
(1)
式中,μ为总体均值(见式1-1);n为重复测量次数,且n→∞。
σ也称为真标准偏差,表示在这一给定条件下,n个xi中任意一个结果的偏差,即共同的偏差,其含义为n个xi的分散性,表达分散构成的一个区间。由于n→∞,因此它只能是统计学上的一个概念。
三、实验标准偏差(experimental standard deviation)
指给定的测量条件下,对同一被测量Q进行n次测量,得到n个测量结果xi(i=1,2,3,…,n),按下式计算得出的表示测量结果分散性的一个参数,以s表示:
(2)
式中n-1统计学中称自由度,一般以v表示。
s的含义为任一次测量结果xi的实验标准偏差,它是总体标准偏差σ的一个估计值。这个估计值随所测量次数n的增加而变得更加可靠。
式(1-9)计算过程相对复杂,实际计算时可用下面的等效公式代替:
(3)
四、其它常用的各种偏差
1. 绝对偏差
指一次测量结果与样本均值之差,以di表示。
di=xi-x (x=1,2,3,…,n) (4)
2. 相对偏差
指绝对偏差与样本均值之比(一般以百分数表示),以Rdi表示。
Rdi=dix×100% (5)
3. 平均偏差
指绝对偏差的绝对值加和后的平均值,以d表示。
(6)
4. 相对平均偏差
指平均偏差与样本均值之比(一般以百分数表示),以RMD表示。
(7)
5. 相对标准偏差
指标准偏差与样本均值之比(一般以百分数表示),以RSD表示,也称变异系数(或变动系数)。
(8)
6. 极差
多次测量结果中最大值与最小值之差,以R表示。
R=xmax-xmin (9)
7. 相对极差
指极差与样本均值之比,以Rr表示。
Rr=Rx×100% (10)
8. 平均值的标准偏差
当对同一样品进行一系列有限次的测量,得到的平均值x1、x2、…、xn不可能完全相同,这些平均值的精密度用平均值的标准差sx来表示。即
(11)
平均值的标准偏差越小,表明随机误差越小,平均值越接近于真值。
9. 方差(variance)
指标准偏差s的平方s2。
10. 公差
公差是生产部门对分析结果允许误差范围规定的一种表示方法,它表示某项分析所允许的平行测定间的绝对误差。若测定数据超出允许公差,则称之为“超差”,表明此项分析应当重做。
使用公差判断分析结果是否符合要求的方法如下:
①计算各次平行测定的绝对偏差d1、d2、…、dn;
②比较各次测定绝对偏差与公差的大小。若绝对偏差小于允许公差,则此测定数据符合要求,反之,必须重新测定。