日立分析儀器(上海)有限公司

光譜學(xué)中的統(tǒng)計(jì)學(xué)概論

時(shí)間:2019-7-12 閱讀:440
分享:
當(dāng)我們進(jìn)行光譜測(cè)量時(shí),我們期望獲得準(zhǔn)確和的結(jié)果。然而,準(zhǔn)確度和度取決于許多因素,并且在現(xiàn)實(shí)世界中,每次測(cè)量將包括誤差范圍。事實(shí)上,我們從光譜測(cè)量得到的結(jié)果并不完整,除非我們將誤差納入其中,即平均20%的成分的誤差范圍為+/-0.2%。

 

誤差范圍是由于測(cè)量系統(tǒng)中的隨機(jī)變量所致,并遵循統(tǒng)計(jì)規(guī)則。學(xué)習(xí)這些規(guī)則以及如何應(yīng)用規(guī)則是我們估算光譜測(cè)量誤差范圍的步。

 

如何分布隨機(jī)變量

 

群體中單個(gè)變量的值范圍落在所謂的正態(tài)分布或鐘形曲線范圍內(nèi)。 

以身高為例,假設(shè)我們測(cè)量所有女性的身高,然后繪制圖表,以y軸表示身高,x軸表示該身高對(duì)應(yīng)的女性人數(shù)。該圖表將具有上述正態(tài)分布曲線的形狀,具有平均身高的大多數(shù)人位于中央部分,非常高和非常矮的女性數(shù)量則向兩側(cè)遞減。

什么是標(biāo)準(zhǔn)偏差?

如果我們看一下正態(tài)分布曲線,我們可以看到形狀越寬,存在的值越遠(yuǎn)離平均值。曲線越窄意味著值越接近平均值。用σ表示的標(biāo)準(zhǔn)偏差提供了一個(gè)數(shù)值,用以說(shuō)明結(jié)果的分布情況。 

對(duì)于正態(tài)分布,情況始終如此:

68.25%的結(jié)果落在離平均值一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差(1σ)范圍內(nèi)

95.45%的結(jié)果落在離平均值兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差(2σ)的范圍內(nèi)

99.73%的結(jié)果落在離平均值三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差(3σ)的范圍內(nèi)

 

對(duì)于光譜測(cè)量,標(biāo)準(zhǔn)偏差值越小,正態(tài)分布曲線越窄,測(cè)量越。標(biāo)準(zhǔn)偏差(σ)可通過(guò)以下公式計(jì)算:

其中:

μ:群體平均值

xi:個(gè)體測(cè)量值

N:進(jìn)行的測(cè)量次數(shù)

 

現(xiàn)實(shí)世界應(yīng)用

在現(xiàn)實(shí)世界中,我們通常不會(huì)測(cè)量全部群體。相反,我們會(huì)測(cè)量一個(gè)群體樣本。

在我們的光譜學(xué)領(lǐng)域中,我們通常不會(huì)通過(guò)測(cè)量足夠大的樣本量來(lái)計(jì)算全部群體的σ。相反,我們會(huì)測(cè)量一個(gè)群體樣本。幸運(yùn)的是,在這種情況下,我們可以使用略微修改的表達(dá)式來(lái)估算樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差。我們使用符號(hào)s來(lái)表示樣本的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

s的表達(dá)式如下:

其中:

x?: 所有測(cè)量的平均值

x i: 個(gè)體測(cè)量值

N: 進(jìn)行的測(cè)量次數(shù)

 

我們可以使用此樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差(s)來(lái)估算光譜測(cè)量中的誤差范圍。如果我們想要獲得準(zhǔn)確率為95%的結(jié)果——并且記住,對(duì)于正態(tài)分布,95.45%的結(jié)果落在離平均值兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差的范圍內(nèi)——我們終會(huì)得到:

濃度= <所有讀數(shù)的平均值>%+/- 2 x s%

例如:若在正確率為95%的情況下確定我們的濃度為20%+/- 0.2,則s必須等于0.1。

然而,對(duì)于光譜學(xué),這還不夠準(zhǔn)確,我們還需要考慮額外的變量。我們將在下一篇博客中介紹這些內(nèi)容。

 

會(huì)員登錄

×

請(qǐng)輸入賬號(hào)

請(qǐng)輸入密碼

=

請(qǐng)輸驗(yàn)證碼

收藏該商鋪

X
該信息已收藏!
標(biāo)簽:
保存成功

(空格分隔,最多3個(gè),單個(gè)標(biāo)簽最多10個(gè)字符)

常用:

提示

X
您的留言已提交成功!我們將在第一時(shí)間回復(fù)您~
撥打電話 產(chǎn)品分類
在線留言