6.5 Выбросы и методы их исключения

Выброс (грубая погрешность, промах)– это погрешность результата отдельного измерения, которая для данных условий измерительного эксперимента резко отличается от погрешностей остальных результатов, является аномальной.Источниками грубых погрешностей могут быть резкие изменения условий измерений, нарушения методики проведения эксперимента, ошибки оператора (неправильный отсчет по шкале прибора, ошибочная запись результата измерения и т.п.). Грубые погрешности обычно выявляют путем повторных измерений или статической обработки выборки. Выбросы должны быть безусловно удалены из совокупности результатов наблюдений.

При однократном измерении обнаружить выброс не представляется возможным. При многократных измерениях для обнаружения выбросов используют статистические критерии. Предварительно необходимо определить, какому закону распределения соответствует совокупность результатов наблюдений, а также задаться уровнем значимостиq = 1 − P, т.е. вероятностью того, что сомнительный результат действительно может иметь место в данной совокупности результатов наблюдений. Характеристики распределенияиS(x), на которые опирается большинство статистических критериев, вычисляют без учета сомнительных результатов наблюдений. Следует заметить, чтооперацию исключения выбросов для данного массива результатов наблюдений можно проводить только один раз.

Критерии оценки выбросов (грубых погрешностей, промахов)

6.6. Неопределенность результата измерения

Последние десятилетия характерны значительным расширением области применения метрологии, существенным усложнением процедуры измерений. В новых условиях рамки традиционной метрологии оказались тесными. Назрела необходимость в обновлении некоторых исходных понятий метрологии, придания им расширенной, обобщающей трактовки. Это, в частности, коснулось таких постулатов:

0. - измерять можно только физические величины;

1. - физическая величина обладает истинным значением;

2. - погрешность есть отклонение результата измерения от истинного значения величины.

Появление концепции неопределенности результата измеренияявляется попыткой сформулировать более общий, по сравнению с понятием "погрешность" универсальный подход коценке качества измерений. Введение в метрологическую практику понятия "неопределенность" стало возможным после накопления огромного опыта практического применения понятия "погрешность" и является формой его естественного развития и обобщения. Следует отметить минимальную разницу в технике расчетов и небольшие различия в конечных результатах, поскольку методы оценивания и погрешностей, и неопределенностей имеют единую базу – аппарат теории вероятностей и математической статистики.

История вопроса вкратце такова. В1978 г. Международный комитет мер и весов (МКМВ), признавая отсутствие единства по выражению неопределенности в измерениях, обратился к Международному бюро мер и весов (МБМВ) с просьбой рассмотреть эту проблему. После широкого опроса лабораторий национальных эталонов и некоторых международных организаций была создана рабочая группа экспертов, которая подготовила свои рекомендации. Наконец, в 1995 г. от имени семи международных организаций было опубликовано "Руководство по выражению неопределенности в измерении" (далее по тексту - Руководство).

К сегодняшнему дню Руководство приобрело статус неформального международного стандарта, который признан в большинстве развитых стран мира. На основе Руководства некоторые международные организации разрабатывают документы более узкого назначения. В качестве примера укажем на документ EBPAXUM “Количественное описание неопределенности в химических измерениях” (1995 г.).

Понятие неопределенности (uncertainty – неуверенность, неизвестность, неопределенность) является относительно новым в метрологии. В соответствии с Руководством неопределенность измерения в широком смысле означает сомнение относительно результата измерения: "Сейчас общепризнано, что когда все известные или предполагаемые компоненты погрешности оценены и внесены соответствующие поправки, все еще остается неопределенность относительно истинности указанного результата, то есть сомнение в том, насколько точно результат измерения представляет значение измеряемой величины."

По существу, неопределенность результата измерения отражает отсутствие точного знания о значении измеряемой величины. Результат измерения поэтому является только оценкой значения измеряемой величины. Такая оценка будет полной только в том случае, если рядом с результатом измерения указана установленная непределенность. Предложенный в Руководстве метод оценки неопределенности позволяет указать такой интервал на шкале измерений (в частности, интервал с определенным уровнем доверия), в пределах которого находится значение измеряемой величины.

Неопределенность в результате измерения обычно состоит из нескольких составляющих. Среди них могут быть такие:

Составляющие неопределенности результата измерения являются неопределенностями входных величин, оценки которых обозначены x_1, x₂, … x_i, … x_N. Результат измерения названвыходной оценкой y, которая выражается следующим образом:y = f(x₁, … x_N). В соответствии со способом оценки численных значений составляющих неопределенности результата измерений они разделяются вРуководствена две категории –AиB.