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塵埃粒子（懸浮粒子）UCL計算

更新時間：2014-01-07   點擊次數(shù)：14197次

導(dǎo)讀：塵埃粒子（懸浮粒子）UCL計算upper confidence limit 簡稱：UCL zui大置信度，越大表示統(tǒng)計結(jié)果離真實值約近。依據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準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)督檢驗檢疫總局中國國家標(biāo)準化管理委員會實施日期： 2011-02-01 （以下簡稱國標(biāo)）對醫(yī)藥工業(yè)潔凈區(qū)（假設(shè)一個潔凈區(qū)是由一個或多個潔凈室組成）空氣中懸浮粒子計數(shù)器的測試要求是：一個潔凈室采樣點數(shù)應(yīng)不少于2點，總采樣次數(shù)應(yīng)不少于5次，并且計算該潔凈室的95%置信上限（UCL）。

對于無塵室或獨立的隔間，若是取樣點數(shù)小于10 (2到9),就必須進行至信上限分析。塵埃粒子（懸浮粒子）UCL計算計算基本有以下五步： _baqN!N­  
一、計算房間內(nèi)每一取樣點的平均值，代表該點微粒量測值（A) cGkl=-o

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

 

 

 

先計算標(biāo)準誤差與

 

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)督檢驗檢疫總局中國國家標(biāo)準化管理委員會實施日期： 2011-02-01 （以下簡稱國標(biāo)）對醫(yī)藥工業(yè)潔凈區(qū)（假設(shè)一個潔凈區(qū)是由一個或多個潔凈室組成）空氣中懸浮粒子計數(shù)器的測試要求是：一個潔凈室采樣點數(shù)應(yīng)不少于2點，總采樣次數(shù)應(yīng)不少于5次，并且計算該潔凈室的95%置信上限（UCL）。在實際測試過程中，常會遇到室內(nèi)環(huán)境不均勻、采樣點少，致使UCL超標(biāo)，而增加采樣點UCL又能達到級別要求的情況，故本文對懸浮粒子的計算方法進行了探討。
    塵埃粒子計數(shù)器95%UCL計算1．存在的問題
    在測試時，根據(jù)實際面積及國標(biāo)中的要求，對一個潔凈室一般選2至3個采樣點進行測試。因此，就出現(xiàn)了下面所述的問題。
    例：某一要求達到100000級的潔凈室，面積約為15m2
    在離地0.8m的層面上取2個采樣點分別為P1、P2和取3個采樣點分別為P1、P2、P3，在靜態(tài)條件下測得結(jié)果見表1，并計算UCL。
    表1  某一潔凈室采樣點的測試情況（個/2.83L）及計算結(jié)果
測點
*次采樣
第二次采樣
第三次采樣
平均值（個/m3）
UCL值（個/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點即P1、P1、P1時的UCL值
    由表1可知，取2個采樣點即P1、P2時，≥5um的懸浮粒子數(shù)的UCL超過了級別界限（20000個/ m3），不能達到100000級；而取3個采樣點即P1、P2、P3時，≥5um的懸浮粉塵計的UCL又小于20000個/ m3，該潔凈室即能達到100000級。
上述例子中出現(xiàn)矛盾的結(jié)果，在實際測試過程中常會遇到，我們一般是采用選取3個或者更多采樣點，降低t分布系數(shù)，從而UCL值達到級別要求。那么這個結(jié)果僅是由于取2點時的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的計算公式的理解
        某個潔凈室總采樣點數(shù)n（一般n取2或3），每一采樣點連續(xù)采樣j次（一般j取2或3），，利用數(shù)理統(tǒng)計的原理，把一個潔凈室空氣中懸浮粒子數(shù)A看成一個總體，潔凈室中每一采樣點粒子數(shù)看成個體。從這個潔凈室中任取n個點進行測試，稱（A1,A2,……,An）為總體A的一個測試次數(shù)為n的樣本。
    2.2 UCL的計算是基于A，Ai同服從正態(tài)分布，即潔凈室內(nèi)任一采樣點（或采樣點的層面上）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采樣點的測試條件（如風(fēng)速、風(fēng)向等）嚴重不一致時，會出現(xiàn)P1、P2點的粒子數(shù)的真值嚴重不相等，即P1、P2點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的計算方法來計算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是獨立同分布的隨機變量序列，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，對于一切實數(shù)a 
 這表明，當(dāng)n→∞時，隨機變量（M-μ）/（σ/ n1/2）近似服從標(biāo)準正態(tài)分布N（0，1），因此M也近似服從正態(tài)分布。反之，n值越?。ㄈ鏽是2或3時），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，而每個測點分別服從正態(tài)分布,則可以以每個采樣點幾次采樣的數(shù)值來計算UCL,例題中的計算結(jié)果見表2。
    表2  某一潔凈室每個測點的UCL
測點
≥0.5um
≥5um
P1
5.36×104個/ m3
5.07×103個/ m3
P2
1.26×105個/ m3
1.91×104個/ m3
P3
9.58×104個/ m3
6.68×103個/ m3

 

 
    結(jié)果顯示，該潔凈室不論取2個或3個采樣點均能達到100000級潔凈級別的要求。                                      
    ★3．討論
塵埃粒子（懸浮粒子）UCL計算是不合理的。   
3.1中心極限定理證明了：一個潔凈室采樣點少（一般取2或3個點），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）公式計算一個潔凈室的
粒子的UCL值，并依據(jù)這些UCL值來判定該潔凈室是否達到相應(yīng)潔凈級別。  
  3.2 P1、P2點所處的測試條件不相同，P1、P2點的懸浮粒子數(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)計中稱為單因素重復(fù)試驗[1]。P1、P2點的均值是有顯著差異的，但各點又獨立服從正態(tài)分布，故可計算每個測點幾次采樣的
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