
- •Общие рекомендации
- •Классификация ошибок измерения
- •Методика расчета случайных ошибок прямых измерений
- •Коэффициент Стьюдента
- •Систематические ошибки. Соотношение случайной и систематической ошибок
- •Методика расчета погрешностей косвенных измерений
- •Лабораторная работа 1. Определение геометрических размеров тела (4 ч)
- •Теория линейного нониуса
- •Задание 1. Предварительная оценка точности измерения
- •Предварительная оценка точности измерения
- •Задание 2. Определение линейных размеров тел правильной геометрической формы
- •Измеряемые величины для определения размеров тела правильной геометрической формы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 7. Определение момента инерции тела (4 ч)
- •Описание установки и метода измерения
- •Задание 1. Определение момента инерции крестообразного маятника при двух положениях грузов (на концах спиц, сдвинуты к ступице)
- •Измеряемые и расчетные величины для определения момента инерции тела неправильной формы
- •Задание 2. Расчет относительных и абсолютных погрешностей
- •Расчет ошибок
- •Контрольные вопросы
Коэффициент Стьюдента
n |
a | ||||||||
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
0,95 |
0,98 |
0,99 |
0,999 | |
3 |
0,82 |
1,06 |
1,3 |
1,9 |
2,9 |
4,3 |
7,0 |
9,9 |
31,6 |
5 |
0,74 |
0,94 |
1,2 |
1,5 |
2,1 |
2,8 |
3,7 |
4,6 |
8,6 |
10 |
0,7 |
0,88 |
1,1 |
1,4 |
1,8 |
2,3 |
2,8 |
3,3 |
4,8 |
Таким образом, порядок расчета случайной ошибки измерения должен быть следующим:
а) производят n измерений искомой физической величины и вычисляют ее среднее значение
;
б) находят абсолютные погрешности отдельных измерений
;
в) рассчитывают среднюю квадратическую погрешность среднего арифметического
;
г)
по заданной доверительной вероятности
a
и числу измерений n
находят из табл. 1.1 коэффициент Стьюдента
;
д) рассчитывают доверительный интервал
;
е) окончательный результат записывают в виде
при
.
Замечания.
Так как при малом числе измерений
является
случайной величиной и определяется с
большой погрешностью, то при записи
числового значения доверительного
интервала
необходимо
учитывать это обстоятельство. В теории
ошибок доказано, что при числе измеренийn
£
10
в числовом значении
достаточно
оставить одну значащую цифру, если она
больше трех (
),
и две, если первая из них меньше четырех
(
).
Затем числовое значение <X
>
округляют до разряда ошибки, например:
.
Точность вычислений при обработке результатов измерений нужно согласовать с точностью самих измерений, ошибка вычислений должна быть на порядок меньше ошибки измерений.
Систематические ошибки. Соотношение случайной и систематической ошибок
Систематические ошибки могут существенно исказить результат измерения, поэтому перед началом измерений необходимо выявить систематические ошибки и, если возможно, исключить их. С этой целью проверяют исправность используемых приборов, правильность их установки, анализируют метод измерения и т. д. Чаще всего источником систематических погрешностей являются неточности, допущенные при изготовлении измерительных приборов, такие погрешности называют инструментальными, или приборными. Эти ошибки при изготовлении приборов не определяют, а лишь устанавливают, не превышают ли они допустимые пределы. Предельная погрешность d обычно указывается в паспорте или обозначается соответствующим условным знаком на шкале прибора. Например, для микрометра предельная погрешность равна 0,004 мм, для штангенциркуля – 0,05 мм и т. д.
Таким
образом, в результате обработки данных,
полученных при измерении, мы находим
случайную ошибку, величина которой
определяется полушириной доверительного
интервала
,
и ситематическую ошибку, равную предельной
погрешности:
Если предельная допустимая погрешность
измерительного прибора не указана, то∆Хпр
берут равной половине цены наименьшего
деления шкалы прибора.
К
какому же отношению между величинами
случайной и систематической погрешностей
следует стремиться при проведении
измерений? По-видимому, определяющей
должна быть систематическая ошибка,
т.е., выбирая метод измерения и необходимое
число измерений, нужно добиваться, чтобы
была
меньше
.
Если
,
то пренебрегают систематической ошибкой,
при
рассматривают только систематическую
ошибку. Может оказаться, что случайная
ошибка сравнима по величине с
систематической, тогда находят суммарную
ошибку
.