книги из ГПНТБ / Козин В.З. Методы исследований в обогащении учеб. пособие
.pdfЕсли известны отдельные составляющие си‘Ст*ёгіГа‘?й-
ческих ошибок,'то полная систематическая 'ошибка |
|
||
определится |
т |
|
|
|
В,Нй =■z |
e.H *j. |
/4.3/ |
|
j- i |
|
Ошибки могут быть абсолютные
|
|
£ = X ü |
- |
3t |
/4.4/ |
|
и относительные |
В. |
■ |
|
|
||
|
|
|
|
/4M/ |
||
|
|
Xu |
~ |
3t ’ |
||
где Ли |
- |
истинное ёнЛчение результата; |
|
|||
X |
- |
полученное |
значение результата. |
|
||
4,3, |
|
Случайнее |
ошибки |
|
Йсточники случайных ошибок весьма многообразны.' Выделим главнейшие:
1.Различие состава исхоЛЛогС сьфьк н материалов /ошибки гіробоотбора/, .
2.Различие количеств исходного сырья и материалов /оШбкй взвешивания/.
3.Различие условий проведения эксперимента /успоёйй ëa'rpÿâkk материалов, времени выполнения опытов, ГоЧйосТй вЫйЬЛйения отдельных операций И т.п./.
4і Различие условий подготовки продуктов опыта для аналгіза /сушка, разделка и т.п./.
, 5.. Ошибка метода анализа продуктов огіьіта /сюда вкгіючаіотсй и ошибки вычислений/.
Мйогократное выполнение одного и того же опыта /параллельные опыты/ приводит к различным результа там. Однако, чаійе вс ого отклонения отдельных резуль татов от средних Подчиняются нормальному закону рас пределения. Закин распределения характеризует законо мерность изменения вероятности того яді? и ноги значе ния ошибкй.
Дели иавестцр среднее значение результата опыта X и среднеквадратичной ошибка результата і je , то плотность распределения вероятности может быть вьі-
/4.6/
Важнейшие свойства функции
1. Положительные и отрицательные значения ошибок равновероятны, равновероятны и их одинаковые значения. 2. .Большие ошибки менее вероятны, чем меньшие. (Важно помни,ть .некоторые аначрния вероятностей по
явления ошибок. (Есда известна |
, то |
в общей сово |
|
купности |
ошибок 68,27% по абсощртирй величине будут |
||
(Меньше |
6 , 95,45% будут .меньше 2 6 и 98,73% будут |
||
меньше |
3 5 |
|
|
3 акон |
распределения ;оііщб.кн результата |
является |
|
весьма |
копной характеристикой |
опыта. Во многих слу |
чаях он может быть .неизвестен .и приходится довольство ваться упрощенными, оценками .ошибки.
Простейшее представление ошибки : указание пределов
или размаха варьирования результата. |
|
|
Пределы : 'Сntvfi « |
шах . |
|
Размах варьирования |
|
|
A Î ? X |
max “ X min . |
/4Д / |
.Более полной характеристикой является |
среднеквад- |
ратиннря ошибка /отклонение/, вычисление которой было Iрассмотрено в параграфе 2.1.
Практически, неженат’' с т а в и т ь какую-либо спе циальную серию опытов для оценки 5 , Для этого мож-
.но использовать результаты эксперимента, если каждый
опыт повторен |
хотя бы 3-3 раза, цпя чеі о необходимо |
|
|
.Найти дисперсии |
параллельных реализаций опыта $ і |
, |
|
а затем найти |
|
:ов |
|
|
|
I/4 |
8/ |
|
|
- дисперсия |
|
L -го |
опыта, найденная |
по |
|||
|
|
3-3 его реализациям, |
|
|
|
||||
, Есл^і в каждом опыте имеется всего две реализации, |
|||||||||
то |
і х |
можно найти сразѵ по формуле |
|
|
|||||
|
|
3, |
<Е Л Хі. |
|
|
|
|
||
|
|
X - |
" |
Ѵ |
" |
> |
|
|
/4*9/ |
где |
а Х і ‘ ** размах |
каждой |
пары |
реализаций. |
|
||||
При этом важно пищь |
не |
допустить попадания в рас |
|||||||
четы |
результатов, промаха. |
|
|
|
|
|
|||
Можно видеть, что величина |
5ж |
является |
статисти |
||||||
ческой характеристикой,и конкретное |
значение |
X. |
может |
||||||
быть любым в диапазоне |
X ± 35ае |
/а 0,27% результа |
|||||||
тов могут |
выходить за -пределы |
этого диапазона/. |
|
Часто желательно указать наибольшую возможную ошиб ку опыта. Это можно сделать только с определенной сте пенью надежности такой оценки, характеризуемой довери тельной вероятностью.
НаприМер, если указано, что наибольшая возможная ошибка равна 5 , , то это будет справедливо лишь в 68,27% случаях, т.е, доверительная вероятность указания будет равна 68,27%.
Чаще всего в технике используется 95% доверительную вероятность, что соответствует наибольшей возможной
ошибке опыта |
равной 2 5 . |
|
Если необходимо найти некоторое значение неизвестной |
||
величины X |
с ошибкой,характеризуемой 5й |
, мень |
шей среднеквадратичной ошибки отдельного результата |
||
5х. , причем известно, что іх. - случайная |
ошибка, |
то достаточна выполнить достаточно большое число опы тов П . ____
Другими словами, случайная ошибка может быть уменьшена многократным повторением опытов.
4.4І |
Промахи’ |
|
|
|
||
Уже было отмечено, |
что при обработке результатов |
|||||
необходимо находить и исключать промахи. Нахождение |
||||||
промаха в общем случае сложная |
задача. |
|
|
|||
Простейшее решение |
заключается в том, что отбра |
|||||
сываются все результаты, выходящие за пределы |
3 4 , |
|||||
причем при вычислении |
О |
подлежащие проверке |
резуль |
|||
таты опытов не используются. |
|
|
|
|||
Следует Отдавать себе отчет в Том, что существует |
||||||
хотя и малая, но отличная от нуля вероятность |
р |
|||||
/при П-~- с*э , |
р = 0,003/, что |
отбрасываемый ре |
||||
зультат не является промахом,- причем чем |
меньше И. |
|||||
тем больше р. |
Так, |
при |
П = 1 0 р д; |
0,03. |
|
4.5.Систематические ошибки
Систематические ошибки, несмотря на свое постоянт
ство |
могут возникать как в каждом отдельном опыте, так |
И от |
спуч'ая к случаю. |
Например, студент Неверно отсчитывает какое-либо значение результата' йа ЛютарифМйЧеской линейке в опре деленном месте шкалы. Тогда связанная с этим система“ тическая ошибка будет ПОЯВЛЯТЬСЯ случайно и по мере появления результатов опыта определенной величины. .
Можно выДепйТь следующие систематические ошибки /источники/:
1/ инструМенТальйЫе ; 2/ аппаратурные j
3/ личные • 4/ теоретические /или оШйбкй метода/.
Влияние систематических ошибок На выводы, следую щие из экспериментов, сложнее чем сЛучайньіх^ІСистематические оіяибкй нельзя уменьшить увеличением числа параллельных опытов. Должны устраняться Вызывающие их причины. Поэтому, опыты, ставящие своей цепью уста новление абсолютных значений результатов при неустраненных систематических ошибках терйют смцсл.
В практике эксперимента чаще .помогает " - обстоя тельство , что нас интересует не абсолютное значение результата, а сравнительное, когда .более .важной оказы вается разность результатов, чем ,ах абсолютное значе ние, Вычисление этой разности
à X = (Хі +£,ен + £ ,а)-(Х -г +8,м X i ~ £ z + 2€,а
приводит к исчезновению в результате неслучайной сис тематической ошибки /отметим, что предельная случай ная ошибка разности случайных ошибок jpчвна их сумме/.
Однако, даже в этом благоприятном случае желатель но систематические ошибки выявлять и ликвидировать причнны их возникновения.
Общий метод выявления систематических .ошибок.
Пусть намечена предполагаемая причина .появления систематической ошибки и выполнены с^рии опытов, в одной из которых эта причина действует. ,.в другой от сутствует /например, необходимо проверил* влияние кон кретной флотомашины на результат процессе, тогда одна серия опытов ставится на "подозреваемой" фпел эмаигине, і, другая - на контрольной/.
В каждой серин опытов вычисляются средние значешія
результатов |
X.^ |
и Хх |
из |
|
к tl« |
опытов |
в |
|||
серии и среднеквадратичные отклонения результатов в |
||||||||||
сериях |
|
и |
З х г, |
. а также ошибки |
средних резуль |
|||||
татов |
- |
|
. |
А - |
— |
. |
|
|
|
|
X |
|
О Z-* |
|
|
|
|||||
ІХ.І |
|
-fid |
' |
|
|
" |
ГГ, |
’ |
|
|
Необходимо |
решить, |
является |
пи различие |
и |
OCj, |
|||||
случайным или связано с систематической ошибкой. |
|
|||||||||
Ошибка разности |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Наибольшая возможная случайная ошибка рааности |
|
|||||||||
Х{ - Х-х не может быть /с |
вероятностью 93,48%/ больше |
|||||||||
а з / х і - |
x t |
/. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ecmï |
- |
> ÆS'çô jL - |
5tz), то мы имеем дело о |
наличием1систематической ошибки /с вероятностью |
|||
« 95%/. |
f Xf - 3tz \ < |
то нельзя сказать, что |
|
Если |
систематическая ошибка' отсутствует. Просто в данном опыте она не выявлена и смешана со случайной.
Для выявления такой1систематической ошибки необхо димо увеличивать число опытов, ибо с их увеличением случайная ошибка стремится к нулю, а систематическая
к своему Истинному значению. Если все—таки делается за-
mte
ключенйе,- что X j - %г - систематическая ошибка, то следует оценить вероятность такого вывода. .Для. этого
вычисляется коэффициент при |
6(х _ я \ |
/критерий |
||
Огыодента/ |
|
|
|
|
t |
3 tj~ |
Ха. |
^ |
|
|
**)' |
|
|
который и соответствует искомой доверительной вероятно**
сти, например, если І, = Т, Р » 70%; І> - 2, р « 95%
и т.д.
Общим методом выявления причин систематических ошибок является дисперсионный айапиз /см.Далее/.
Пр й м е р 4.1, Расчет ошибок. Пусть с цепью
■определения всех видов ошибок поставлено две серин опытов, причем необходимо было выяснить, вносит ли
систематическую ошибку смена флѳтомашины.
Номер |
Извлечение, |
Dt |
|
Фпотомашиня |
фл0томаши.на |
||
опыто |
|||
1 |
контрольная |
испытуемая. |
|
79,8 |
79,4. |
||
2- |
82,4 |
77,2 |
|
3 |
81,8 |
■ 79,8 |
|
4 |
78,8 |
80,1 |
|
Б |
8Cf,2 |
80 3 |
|
В |
80,8 |
70,1 |
|
7 |
81.5 |
78,3 |
|
8 |
80,9 |
79,4 |
|
Ѳ |
80,1 |
80,2 |
|
10 |
80,2 . |
80,1 |
as
Заметим, что для контрольной флотом;.шии_ нрідіштгі
данные из примера 2.1. Следовательно X* = 80,51 и
dxjt = Ѵ,із.
а/ Выявление промахов. Для испытуемой мамины ре зультат шестого опыта 70,1 редко выделяется из осталь ных, Подсчитаем среднее арифметическое и среднеквад ратичное отклонение, не включая 70Д в расчеты.
Для этого запишем новый ряд данных, вычтя из исходных 79 +0,.4; -1,8; +0,8; il Д ; Д ,Д; т0,7; +0,4; +1,2;
+1,1. |
|
|
|
|
Х и |
0А -і,і+а,8+1,1+13 - п , г * м м я +11 я м |
- n / о |
||
g |
g |
и,Нь. |
||
|
||||
Следовательно Хи ~ 79,42. |
|
|
||
Среднеквадратичное отклонение |
|
|
||
|
0ЛЯ |
|
1 да. |
|
|
|
|
||
Находим разность |
|
|
||
|
70,і - 79,kZ |
= --9;Ъ2 . |
|
Величина -9,32 по абсолютной величине больше ЗІзеи = 3,24. Следовательно результат опыта №,6 на испытуемой флотомашине - промах, и этот результат следует исключить из рассмотрения. /Если бы резуль
тат не оказался |
промахом, его |
следовало |
бы оставить |
||
9 найти |
значения |
Хц и |
5 хи |
с учетом |
ото. рез;, г.ьѵ.а- |
га/. |
|
|
|
|
|
б/ |
Опреденение случайной погрешности. |
||||
Задавшись доверительной вероятностью 95% ддходни, |
|||||
что спучайиап погрешность: |
|
|
|||
для контрольной фпотомашины |
|
||||
|
В.СК » t 1бхк |
= І,9Б *1,ІЪ - 2,22, |
|||
для испытуемой фпотомашины |
|
|
|||
|
£, сѵ. - t ’ - â x ii |
~ 1,96 • і и % 2,12.. |
зѳ
Относительные случайные погрешности
в/ Определение систематической погрешности
Хи - £,К = 7Ікг - 80,51 = - 1,09 .
Опенка достоверности найденной систематической ошибки
(Проверяем, больше ли по абсолютной величине систе-
Следоватепыю, с 88% вероятностью мож но утверж дать, что использование испытуемой фнотомашины вносит
в результат систематическую погрешность, равную 1,08%. Правда, точность установления этого факта по имею щимся данным невелика, ибо среднеквадратичная погреш ность самой систематической ошибки равна 0,508. Если необходимо определить систематическую ошибку с боль
шей точностью, необходимо увеличивать число опытов.
г / |
Определение суммарной погрешности |
||||
Л Х и |
сум = ( * и - |
З Д * £ |
ей = |
і ,. 0 + |
= Д 21'. |
Относительная' суммарная' погрешность |
|||||
, |
S w |
- № |
І |
- |
, |
п/ Определение доверитэльй.<х интервалов
. Для испытуемой флотомашигіЫ Среднее арифметическое будет находиться в интервале
3tä - t |
- Ш |
< Хи < |
, |
npit rt = 9 |
£ |
== 2',3’t , поэтому |
|
7 9 № - z M - ^ f < Z a <
1i,éd < ± Ü < ëû.êS'
Абсолютная сЙСт^емаТййеская погрешность йяхоДИТсй
в интервале
- i ß Q ' t
- Ш < ( £ * - £ * ) < - f f ,26 . •
4,6. Ошибка’ сводного показатели
Часто отцельйые ДанШе Опытов йе позволяют ПрйнятЬ
решение. Необходимо ВычИсчйтЬ Некоторый более сложный показатель jÇ , который связан с результатами опыта, пябе измерений некоторой Зависимостью, ВапрИМер
|
|
|
|
^ |
~ f |
(•*■’ %) |
/4.10/ |
|
где |
* |
* ÿ |
|
- Некоторые резуДьтатЫ опытов; |
|
|||
|
|
|
|
~ сводный |
показатель |
|
||
Результаты |
X |
и |
^ |
найдены со случайной ошибкой |
||||
£;е |
и |
|
, в |
результате |
чего показатель 3; |
будет |
||
найден со |
случайной ошибкой |
|
|
£ о |
~J" (ТС.о+ £>х ) ijo+ |
’ |
/4.11/ |
Если функцию можно разложить в ряд Тейлора, то
рассматривая линеДцціе -шены ряда, получим
Отсюда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/4.14/ |
При этом долагаем, |
н.тр |
^.S,xS,v = 0 |
, если |
ошибки |
||
нормально ^распределены. |
L |
* |
|
|
||
П р |
и ,м е .р д.2, |Нус,ть извлечешіе |
находят |
по формуле |
|||
< - |
j(ß. . J L |
црдчем получены данные; содержание |
^&
металда (В ,руде |
Я- |
= 10,0%; в концентрате |
Jb |
= 0О,(%; |
|||||
и в хвос.тах |
= 0,70% и известны среднеквадратичные |
||||||||
ошибки определения |
SJL = 0,3%; |
S,$ |
= 1% и |
0,00%, |
|||||
Найдем ошибку вычисления извлечения, предварительно |
|||||||||
вычислив частные |
производные |
|
|
|
|
||||
Э £ |
^ |
ß ■Ѵ‘____ |
в |
60 -Q.7 |
Q,Gü708 |
I |
|
||
dpi |
|
'Ä F iß -tf |
|
= |
|
||||
|
|
І0*-(ба-О,і) |
|
|
|
|
|||
3% |
|
ß ( * - ~ ß ) |
|
_ |
60 Üfl-Ütl) |
_ _ |
p ß o e . |
|
|
dlT |
|
d - l ß - n ) 1 |
|
Ю‘(60- 0,7)* |
- |
“I |
» |
|
|
3 t |
= |
У С У Ы.) |
|
Ж 0,7‘ (0,7 Ій) |
= _ g 000185 . |
||||
djb |
|
d ( ß - & ) i |
|
І 0‘( м ~ 0 7)1 |
|
|
|