标准差指数计算器

标准差指数 (SDI) 计算器

介绍

标准差指数 (SDI) 是一种统计工具，用于评估测试结果相对于控制或同伴组均值的准确性和精确性。它量化了测试结果与控制均值之间的标准差数量，为实验室环境和其他测试环境中分析方法的性能提供了有价值的见解。

公式

SDI 的计算公式如下：

\text{SDI} = \frac{\text{测试结果} - \text{控制均值}}{\text{标准差}}

其中：

测试结果：从被评估的测试中获得的值。
控制均值：从控制样本或同伴组数据中得出的平均值。
标准差：控制数据中离散度或变异性的度量。

边缘情况

零标准差：如果标准差为零，则 SDI 未定义，因为不能进行零除法。这可能表明控制数据中没有变异性或数据收集中的错误。
负标准差：标准差不能为负。负值表示计算中的错误。

计算

要计算 SDI：

获取测试结果：测量或获取测试样本的结果。
确定控制均值：从控制样本中计算平均值或从同伴组数据中获取。
计算标准差：计算控制数据集的标准差。
应用 SDI 公式：将值代入 SDI 公式中。

示例计算

假设：

测试结果 = 102
控制均值 = 100
标准差 = 2

计算：

\text{SDI} = \frac{102 - 100}{2} = \frac{2}{2} = 1.0

SDI 为 1.0 表示测试结果高于控制均值一个标准差。

结果解释

SDI 在 -1 和 +1 之间：可接受的性能。

测试结果在控制均值的一个标准差范围内，表明与预期值良好对齐。通常不需要采取任何措施。
SDI 在 -2 到 -1 或 +1 到 +2 之间：警告范围。

结果是可接受的，但应进行监控。此范围表明可能存在偏离常态的情况，可能需要关注。调查可能的原因并考虑重新测试。
SDI 小于 -2 或大于 +2：不可接受的性能。

需要调查以识别和纠正问题。此范围内的结果表明与预期值存在显著偏离，可能表明测试过程或仪器存在系统性问题。建议立即采取纠正措施。

用例

实验室医学

在临床实验室中，SDI 对于：

质量控制：监测检测和仪器的准确性，以确保可靠的患者结果。
能力测试：与同行实验室比较结果，以确保不同地点的一致性能。
方法验证：评估新测试方法与既定标准的准确性。

工业质量控制

工业使用 SDI 来：

评估过程稳定性：检测制造过程中可能影响产品质量的变化或趋势。
产品测试：通过将产品与控制标准进行比较，确保产品符合质量规范，减少缺陷。

研究与开发

研究人员应用 SDI 来：

数据分析：识别实验结果中的显著偏差，这可能影响结论。
统计过程控制：维护数据收集和分析的完整性，提高研究结果的可靠性。

替代方案

Z 分数：测量一个元素与总体均值之间的标准差数量。
变异系数 (CV%)：表示标准差与均值的比率，以百分比表示；用于比较不同数据集之间的变异程度。
百分比差异：简单计算，表示测试结果与控制均值之间的百分比差异。

历史

标准差指数的概念源于对评估实验室性能的标准化方法的需求。随着20世纪中期能力测试程序的出现，实验室需要定量措施来比较结果。SDI 成为一种基本工具，提供了一种简单的方法来评估相对于同伴组数据的准确性。

统计学领域的杰出人物，如罗纳德·费舍尔和沃尔特·谢瓦特，促进了统计质量控制方法的发展，这些方法构成了 SDI 等指数使用的基础。他们的工作为各行业现代质量保证实践奠定了基础。

限制

正态分布假设：SDI 计算假设控制数据遵循正态分布。如果数据偏斜，SDI 可能无法准确反映性能。
离群值的影响：控制数据中的极端值可能会扭曲均值和标准差，从而影响 SDI 计算。
样本大小依赖性：小的控制组可能无法提供可靠的标准差估计，导致 SDI 值不够准确。

示例

Excel

1' 在 Excel 中计算 SDI
2' 假设测试结果在单元格 A2，控制均值在 B2，标准差在 C2
3= (A2 - B2) / C2
4

Python

1def calculate_sdi(test_result, control_mean, standard_deviation):
2    return (test_result - control_mean) / standard_deviation
3
4## 示例用法
5test_result = 102
6control_mean = 100
7standard_deviation = 2
8
9sdi = calculate_sdi(test_result, control_mean, standard_deviation)
10print(f"SDI: {sdi}")
11

R

1calculate_sdi <- function(test_result, control_mean, standard_deviation) {
2  (test_result - control_mean) / standard_deviation
3}
4
5## 示例用法
6test_result <- 102
7control_mean <- 100
8standard_deviation <- 2
9
10sdi <- calculate_sdi(test_result, control_mean, standard_deviation)
11cat("SDI:", sdi, "\n")
12

MATLAB

1% 在 MATLAB 中计算 SDI
2test_result = 102;
3control_mean = 100;
4standard_deviation = 2;
5
6sdi = (test_result - control_mean) / standard_deviation;
7disp(['SDI: ', num2str(sdi)]);
8

JavaScript

1function calculateSDI(testResult, controlMean, standardDeviation) {
2  return (testResult - controlMean) / standardDeviation;
3}
4
5// 示例用法
6const testResult = 102;
7const controlMean = 100;
8const standardDeviation = 2;
9
10const sdi = calculateSDI(testResult, controlMean, standardDeviation);
11console.log(`SDI: ${sdi}`);
12

Java

1public class SDICalculator {
2    public static void main(String[] args) {
3        double testResult = 102;
4        double controlMean = 100;
5        double standardDeviation = 2;
6
7        double sdi = (testResult - controlMean) / standardDeviation;
8        System.out.println("SDI: " + sdi);
9    }
10}
11

C/C++

1#include <iostream>
2
3int main() {
4    double testResult = 102;
5    double controlMean = 100;
6    double standardDeviation = 2;
7
8    double sdi = (testResult - controlMean) / standardDeviation;
9    std::cout << "SDI: " << sdi << std::endl;
10
11    return 0;
12}
13

C#

1using System;
2
3class Program
4{
5    static void Main()
6    {
7        double testResult = 102;
8        double controlMean = 100;
9        double standardDeviation = 2;
10
11        double sdi = (testResult - controlMean) / standardDeviation;
12        Console.WriteLine("SDI: " + sdi);
13    }
14}
15

PHP

1<?php
2$testResult = 102;
3$controlMean = 100;
4$standardDeviation = 2;
5
6$sdi = ($testResult - $controlMean) / $standardDeviation;
7echo "SDI: " . $sdi;
8?>
9

Ruby

1test_result = 102
2control_mean = 100
3standard_deviation = 2
4
5sdi = (test_result - control_mean) / standard_deviation
6puts "SDI: #{sdi}"
7

Go

1package main
2
3import "fmt"
4
5func main() {
6    testResult := 102.0
7    controlMean := 100.0
8    standardDeviation := 2.0
9
10    sdi := (testResult - controlMean) / standardDeviation
11    fmt.Printf("SDI: %.2f\n", sdi)
12}
13

Swift

1let testResult = 102.0
2let controlMean = 100.0
3let standardDeviation = 2.0
4
5let sdi = (testResult - controlMean) / standardDeviation
6print("SDI: \(sdi)")
7

图表

一个 SVG 图表，说明 SDI 及其解释范围。

参考文献

临床和实验室标准研究所 (CLSI) - 利用能力测试改善临床实验室
韦斯特加德, J.O. - 基本质量控制实践
维基百科 - 标准分数
蒙哥马利, D.C. - 统计质量控制导论

Whiz Tools

标准差指数计算器 - 评估测试结果的准确性

文档