- •1 Теоретические сведения
- •1.1 Погрешность измерения
- •1.2 Классификация погрешностей
- •Грубая погрешность (промах) – это случайная погрешность результата отдельного наблюдения, резко отличающаяся от остальных результатов.
- •1.3 Правила округления
- •2 Алгоритм обработки результатов многократных измерений
- •3 Пример решения
- •Списки для определения вариантов
- •4 Варианты заданий
Грубая погрешность (промах) – это случайная погрешность результата отдельного наблюдения, резко отличающаяся от остальных результатов.
Грубые погрешности измерений могут сильно исказить доверительный результат, поэтому их исключение из серии измерений обязательно. Обычно они сразу видны в ряду полученных результатов, но в каждом конкретном случае это необходимо доказать. Существует ряд критериев для оценки промахов.
Критерий 3σ.
Данный критерий надежен при числе измерений n ≥ 20.
|
±1σ |
P = 0,68 |
±2σ |
P = 0,95 |
|
±3σ |
P = 0,997 |
|
±4σ |
P = 0,999 |
Рисунок 1.2 – Нормальное распределение погрешностей
Как видно из рисунка 1.2, оценка случайной погрешности группы наблюдений интервалом ±1σ соответствует доверительной вероятности 0,68. Такая оценка не дает уверенности в высоком качестве измерений, поскольку 32 % от всего числа наблюдений может выйти за пределы указанного интервала. Доверительному интервалу ±3σ соответствует Р = 0,997. Это означает, что практически с вероятностью очень близкой к единице ни одно из возможных значений погрешности при нормальном законе ее распределения не выйдет за границы интервала. Поэтому, при нормальном распределении погрешностей, принято считать случайную погрешность с границами ±3σ предельной (максимально возможной) погрешностью. Т.е. считается, что результат, возникающий с вероятностью Р ≤ 0,003 мало реален и его можно квалифицировать промахом, т.е. сомнительный результат хi отбрасывается, если
(1.3)
Критерий Романовского.
Целесообразно применять этот критерий, если число измерений n < 20.
При этом вычисляют отношение
(1.4)
и полученное значение β сравнивают с теоретическим βт – при выбираемом уровне значимости Р по таблице 1.1.
Таблица 1.1
Вероятность, Р |
Число измерений |
||||||
n=4 |
n=6 |
n=8 |
n=10 |
n=12 |
n=15 |
n=20 |
|
0,01 |
1,73 |
2,16 |
2,43 |
2,62 |
2,75 |
2,90 |
3,08 |
0,02 |
1,72 |
2,13 |
2,37 |
2,54 |
2,66 |
2,80 |
2,96 |
0,05 |
1,71 |
2,10 |
2,27 |
2,41 |
2,52 |
2,64 |
2,78 |
0,10 |
1,69 |
2,00 |
2,17 |
2,29 |
2,39 |
2,49 |
2,62 |
Обычно
выбирают Р = 0,01-0,05, и если β ≥ βт,
то результат считают грубой погрешностью,
его отбрасывают и повторяют расчет
и σ.
Систематическая погрешность измерения – погрешность, которая при повторных измерениях одной и той же величины в одних и тех же условиях остается постоянной или закономерно изменяется. Источником систематической погрешности может послужить, например, неточное нанесение отметок на шкалу стрелочного прибора, деформация стрелки. Отличительный признак этих погрешностей заключается в том, что они могут быть предсказаны и устранены введением поправки.
Обязательными компонентами любого измерения являются средство измерения, метод измерения и человек, проводящий измерение. Несовершенство каждого из этих компонентов приводит к появлению своей составляющей погрешности результата.
Инструментальная составляющая систематической погрешности возникает из-за собственной погрешности СИ, определяемая классом точности, влиянием СИ на результат и ограниченной разрешающей способности СИ.
Методическая составляющая погрешности обусловлена несовершенством метода измерения, приемами использования СИ, некорректностью расчетных формул и округления результатов.
Субъективные систематические погрешности связаны с индивидуальными особенностями оператора. Как правило эти погрешности возникают из-за ошибок в отсчете показаний.
