基于labview的测试数据异常值的判定处理系统的设计
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摘 要：测试和数据的处理是与人们生活紧密相关的活动，测试数据的准确与否跟检测结论紧密相关，本文介绍了测试数据的重要性和异常数据处理的方法，给出了数据处理系统的流程图，采用labview软件设计了测试数据异常值的判定处理系统，采用测试数据验证了系统的可靠性，经验证，系统可靠、有效，具有较好的实用价值。
关键词：检测检验；labview；数据处理
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.133
1 引言
在工程领域，科学研究等活动过程中，不可避免的需要用到检测、测试等过程和方法，在这些检测检验，测试过程中，不可避免的会出现各种干扰因素，如测试人员、测试用仪器、被测对象等，测试数据会受到多种因素的影响可能会出现波动和误差，测试数据和测试结果可能会偏离被测对象的真实值，要获得足够准确的测试结果，需要判断多次测量的测量结果中是否存在离群值，如果存在的话，需要剔除异常值，测试数据的处理是获得准确测量结果的一个不可缺少的环节，数据处理尤其重要，不当的数据处理可能会导致完全不同的结论。
2 Labview简介
LabVIEW是由美国国家仪器（NI）公司研制开发的一种程序开发环境，集成了工程师和科学家快速构建各种应用所需的所有工具，类似于C和BASIC开发环境，LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式，是开发测量或控制系统的理想选择。LabVIEW广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，被视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。
LABVIEW支持多种硬件接口，如GPIB、VXI、RS232和RS485等协议的硬件及数据采集卡。它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数。LabVIEW是一个功能强大且灵活的软件，利用它可以方便地实现数据的采集、监控和分析，在一定程度上软件就是仪器，可以很容易地实现仪器控制。
3 异常值判定方法介绍
异常值，又称为离群值，指对一个被测量重复观测所获的若干观测（测试）结果中，出现了与其他值偏离较远且不符合统计规律的个别值。异常值的判定方法很多，常用的有以下几种：
（1）拉依达准则：又称准测，当重复观测的次数充分大的前提下（n>>10），根据贝塞尔公式计算出的试验标准偏差为s，若某个可疑值与n个测得值的平均值之差（-）的绝对值大于或者等于3s时，判定为异常值。即时，判定为异常值。
（2）格拉布斯准测：设在一组重复观测值xi中，其残差vi的绝对值|vi|最大者为可疑值xd，在给定的包含概率为p=0.99或p=0.95，也就是显著性水平α=1-p=0.01或0.05时，如果满足下面公式，可以判定xd为异常值。G（α，n）通过查标准表获得。
（3）狄克逊准测：设测得的重复观测值按由小到大的规律排列为：x1，x2，…，xn。其中最大值为xn，最小值为x1。按以下几种情况计算统计量yij或。
a.在n=3～7情况下：
，
b.在n=8～10情况下：
，
c.在n=11～13情况下：
，
d.在n≥14情况下：
，
设D（α，n）（通过查表可获得）为狄克逊检验的临界值，判定异常值的狄克逊准测为：当>，>D（α，n），则xn为异常值；当<，>D（α，n），则x1为异常值；否则没有异常值。
4 系统分析流程图
本异常值判定处理系统的软件分析流程图如下：
5 系统设计
本系统采用labview在检测检验领域的优势，利用其图形化编程的优势，采用labview设计系统界面，系统包括主界面（用户登录界面）、数据来源选择界面（界面输入、数据卡采集、Excel文件读取和写入界面）、数据处理方法选择界面（拉依达准则、格拉布斯准测、狄克逊准测），数据处理结果显示界面等组成。
数据来源选择界面设计有在界面输入测试数据选项、选择Excel文件路径，读取Excel测试数据选项，通过NI采集卡采集数据选项。数据处理方法界面设有拉依达准则选项、格拉布斯准则选项、狄克逊准则选项。数据处理结果显示界面有试验标准偏差s值显示框、平均值显示框、异常数据显示框、异常数据个数统计值、剔除异常值后的测试数据的显示、剔除异常值后的测试结果的显示等。
6 系统程序设计
本系统的程序设计主要利用了labview的图形化编程的便利，调用labview中组件连接，设置参数和路径，即可实现所需功能，本文中列出了部分程序图的设计内容：
（1）调用Excel文件的程序图：
（2）格拉布斯程序图：
7 结果验证
本次验证采用重复观测某电阻的电阻值，共测量15次，其测量结果分别为：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。
数据来源采用在界面输入测量值，组成测试数组，采用格拉布斯准测，取格拉布斯准测临界值G（0.05，15）=2.049，判断出10.0013Ω属于异常值。
采用狄克逊准测，显著性水平α=0.05，取临界值D（0.05，15）=0.565，判断出10.0013Ω属于异常值。二者结论一致，软件可靠性得到验证。
8 结论
本文描述了测试数据异常值的处理的几种常用方法，采用labview设计完成了检测检验数据异常值的判定处理系统，经试验验证，该系统可靠有效，对提高检测结果的科学性和真实性具有较好的价值，具有非常好的实用价值。
参考文献：
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[2]李刚，林凌.LABVIEW易学易用的计算机图形化编程语言[M].北京：北京航空航天大学出版社，2001.
[3]王超，王敏等.labview2015虚拟仪器程序设计[M].北京：机械工业出版社，2016.
[4]陈树学.labview實用工具详解[M].北京：北京电子工业出版社，
2014.
作者简介：陈方华（1979-），男，安徽安庆人，硕士，中级，研究方向：检测检验及自动化。
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