Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Математическая обработка результатов измерений. Ч.1. Основы теории погрешностей измерений. Практикум

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
11.08.2026
Размер:
545 Кб
Скачать

Практическая работа 3

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЯДОВ РЕЗУЛЬТАТОВ РАВНОТОЧНЫХ ДВОЙНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

Задание 1. По результатам двойных линейных измерений, представленных в табл. 3.1, требуется определить среднюю квадратическую погрешность одного измерения и среднюю квадратическую погрешность среднего из пар измерений.

Методические указания

1.На основе MS Office Excel создать электронную таблицу для вычислений по форме, приведенной в табл. 3.2, и ввести данные соответствующего варианта. Вычисления выполнить, используя функциональные возможности MS Office Excel.

Примечание. При необходимости таблицу для вычислений можно расширить, добавив дополнительные строки и (или) столбцы.

2.Если произведен ряд однородных равноточных парных измерений, т.е. l′, l″ – результаты двух измерений одной и той же величины, то определяют их разности:

d = l′ – l″.

(3.1)

3. Для определения значимости (допустимости) систематической погрешности используют критерий

[

 

]

 

 

 

 

 

d

 

≤0,25

d

.

(3.2)

Следует отметить, что выполнение условия 3.2 не является надежной гарантией отсутствия систематических погрешностей измерений.

21

 

 

 

Таблица 3.1

Результаты измерений длин линий стальной рулеткой

 

 

 

 

№ варианта

lпр, м

l обр, м

1

1

29,855

29,861

 

2

49,607

49,597

 

3

82,763

82,780

 

4

11,158

11,156

 

5

93,171

93,190

 

6

25,055

25,050

 

7

32,564

32,571

 

8

70,855

70,841

2

1

21,384

21,380

 

2

45,564

45,573

 

3

74,913

74,898

 

4

97,668

97,688

 

5

19,055

19,051

 

6

58,010

58,022

 

7

86,151

86,134

 

8

65,158

65,171

3

1

23,245

23,250

 

2

54,521

54,510

 

3

95,477

95,496

 

4

16,259

16,256

 

5

69,658

69,672

 

6

39,376

39,368

 

7

50,409

50,419

 

8

77,429

77,414

4

1

22,300

22,296

 

2

69,891

69,905

 

3

13,766

13,763

 

4

91,542

91,560

 

5

23,065

23,060

 

6

86,005

85,978

 

7

22,270

22,266

 

8

34,045

34,038

5

1

32,123

32,129

 

2

46,857

46,848

 

3

36,599

36,606

 

4

96,729

96,748

 

5

17,158

17,161

 

6

68,763

68,749

22

 

 

 

Продолжение табл. 3.1

 

 

 

 

 

№ варианта

lпр, м

 

l обр, м

 

7

76,607

 

76,622

 

8

74,035

 

74,014

6

1

31,375

 

31,381

 

2

55,594

 

55,583

 

3

34,406

 

34,413

 

4

94,033

 

94,014

 

5

30,154

 

30,160

 

6

79,532

 

79,548

 

7

36,323

 

36,330

 

8

52,162

 

52,152

7

1

24,855

 

24,860

 

2

68,599

 

68,585

 

3

24,748

 

24,753

 

4

83,173

 

83,156

 

5

92,763

 

92,782

 

6

33,607

 

33,600

 

7

71,855

 

71,869

 

8

74,035

 

74,014

8

1

76,860

 

76,875

 

2

68,610

 

68,596

 

3

17,766

 

17,770

 

4

96,158

 

96,139

 

5

38,751

 

38,759

 

6

46,600

 

46,591

 

7

32,857

 

32,864

 

8

51,128

 

51,118

9

1

30,489

 

30,483

 

2

51,428

 

51,438

 

3

12,243

 

12,241

 

4

23,536

 

23,541

 

5

84,440

 

84,457

 

6

72,682

 

72,697

 

7

80,638

 

80,622

 

8

74,035

 

74,014

10

1

27,399

 

27,404

 

2

52,162

 

52,152

 

3

18,675

 

18,679

 

4

98,444

 

98,424

 

5

75,536

 

75,551

23

 

 

 

Продолжение табл. 3.1

 

 

 

 

 

№ варианта

lпр, м

 

l обр, м

 

6

87,230

 

87,213

 

7

69,651

 

69,671

 

8

68,599

 

68,585

11

1

25,463

 

25,458

 

 

 

 

 

 

2

48,187

 

48,197

 

 

 

 

 

 

3

89,921

 

89,903

 

 

 

 

 

 

4

37,358

 

37,365

 

 

 

 

 

 

5

80,638

 

80,622

 

 

 

 

 

 

6

29,746

 

29,752

 

 

 

 

 

 

7

83,156

 

83,173

 

 

 

 

 

 

8

51,128

 

51,118

 

 

 

 

 

12

1

30,489

 

30,495

 

 

 

 

 

 

2

51,428

 

51,418

 

 

 

 

 

 

3

12,233

 

12,235

 

 

 

 

 

 

4

23,646

 

23,641

 

 

 

 

 

 

5

84,457

 

84,474

 

 

 

 

 

 

6

72,672

 

72,657

 

 

 

 

 

 

7

68,599

 

68,585

 

 

 

 

 

 

8

24,345

 

24,352

 

 

 

 

 

13

1

39,389

 

39,400

 

 

 

 

 

 

2

77,408

 

77,430

 

 

 

 

 

 

3

50,402

 

50,416

 

 

 

 

 

 

4

69,671

 

69,651

 

 

 

 

 

 

5

16,258

 

16,263

 

 

 

 

 

 

6

95,478

 

95,451

 

 

 

 

 

 

7

54,532

 

54,548

 

 

 

 

 

 

8

83,173

 

83,156

 

 

 

 

 

14

1

72,142

 

72,163

 

 

 

 

 

 

2

84,743

 

84,719

 

 

 

 

 

 

3

24,640

 

24,647

 

 

 

 

 

 

4

12,355

 

12,351

 

 

 

 

 

 

5

51,917

 

51,932

 

 

 

 

 

 

6

30,184

 

30,175

 

 

 

 

 

24

 

 

 

Продолжение табл. 3.1

 

 

 

 

 

№ варианта

lпр, м

 

l обр, м

 

7

26,465

 

26,473

 

 

 

 

 

 

8

35,520

 

35,530

 

 

 

 

 

15

1

71,328

 

71,348

 

 

 

 

 

 

2

33,120

 

33,111

 

 

 

 

 

 

3

92,178

 

92,204

 

 

 

 

 

 

4

83,038

 

83,014

 

 

 

 

 

 

5

24,401

 

24,408

 

 

 

 

 

 

6

68,591

 

68,571

 

 

 

 

 

 

7

24,345

 

24,352

 

 

 

 

 

 

8

51,128

 

51,118

 

 

 

 

 

16

1

19,387

 

19,393

 

 

 

 

 

 

2

58,596

 

58,579

 

 

 

 

 

 

3

97,436

 

97,408

 

 

 

 

 

 

4

74,035

 

74,014

 

 

 

 

 

 

5

45,156

 

45,169

 

 

 

 

 

 

6

21,536

 

21,530

 

 

 

 

 

 

7

34,323

 

34,333

 

 

 

 

 

 

8

72,328

 

72,348

 

 

 

 

 

17

1

73,553

 

73,574

 

 

 

 

 

 

2

91,913

 

91,887

 

 

 

 

 

 

3

13,668

 

13,672

 

 

 

 

 

 

4

69,010

 

68,990

 

 

 

 

 

 

5

22,055

 

22,061

 

 

 

 

 

 

6

27,151

 

27,143

 

 

 

 

 

 

7

91,887

 

91,913

 

 

 

 

 

 

8

54,596

 

54,579

 

 

 

 

 

18

1

32,144

 

32,135

 

 

 

 

 

 

2

25,067

 

25,074

 

 

 

 

 

 

3

93,018

 

92,991

 

 

 

 

 

 

4

11,666

 

11,669

 

 

 

 

 

 

5

82,908

 

82,884

 

 

 

 

 

 

6

49,176

 

49,190

 

 

 

 

 

25

 

 

 

Продолжение табл. 3.1

 

 

 

 

 

№ варианта

lпр, м

 

l обр, м

 

7

84,039

 

84,063

 

 

 

 

 

 

8

51,917

 

51,901

 

 

 

 

 

19

1

35,520

 

35,530

 

 

 

 

 

 

2

73,177

 

73,156

 

 

 

 

 

 

3

84,039

 

84,063

 

 

 

 

 

 

4

23,403

 

23,396

 

 

 

 

 

 

5

12,592

 

12,596

 

 

 

 

 

 

6

51,387

 

51,372

 

 

 

 

 

 

7

86,127

 

86,152

 

 

 

 

 

 

8

69,671

 

69,651

 

 

 

 

 

20

1

67,413

 

67,395

 

 

 

 

 

 

2

87,251

 

87,276

 

 

 

 

 

 

3

75,537

 

75,515

 

 

 

 

 

 

4

98,445

 

98,473

 

 

 

 

 

 

5

18,686

 

18,681

 

 

 

 

 

 

6

52,173

 

52,188

 

 

 

 

 

 

7

27,400

 

27,392

 

 

 

 

 

 

8

65,159

 

65,178

 

 

 

 

 

21

1

25,300

 

25,308

 

 

 

 

 

 

2

34,891

 

34,880

 

 

 

 

 

 

3

99,766

 

99,797

 

 

 

 

 

 

4

36,542

 

36,531

 

 

 

 

 

 

5

51,065

 

51,081

 

 

 

 

 

 

6

51,128

 

51,118

 

 

 

 

 

 

7

91,913

 

91,887

 

 

 

 

 

 

8

84,039

 

84,063

 

 

 

 

 

22

1

71,148

 

71,126

 

 

 

 

 

 

2

33,747

 

33,758

 

 

 

 

 

 

3

92,639

 

92,610

 

 

 

 

 

 

4

83,355

 

83,381

 

 

 

 

 

 

5

24,922

 

24,914

 

 

 

 

 

 

6

34,323

 

34,333

 

 

 

 

 

26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Окончание табл. 3.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№ варианта

 

 

 

 

 

lпр, м

 

 

l обр, м

 

 

 

 

 

7

 

 

 

35,520

 

 

35,530

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

51,917

 

 

51,932

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23

 

 

 

1

 

 

 

28,173

 

 

28,164

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

66,142

 

 

66,163

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

14,065

 

 

14,061

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

81,016

 

 

81,041

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

28,664

 

 

28,655

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

84,063

 

 

84,039

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

75,536

 

 

75,551

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

82,908

 

 

82,884

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.2

 

 

Форма для создания таблицы вычислений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№ п/п

Длина линии, м

d, м

d2

 

d, м

 

d2

|d|, м

Формулы

l

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

3

4

5

 

6

 

7

8

 

9

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сумма:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Если условие (3.2) выполняется, то влиянием систематических погрешностей можно пренебречь и рассматривать значения разностей как истинные погрешности самих разностей на основании того, что истинное значение разностей равно нулю. В этом случае среднюю квадратическую погрешность одной такой разности можно вычислить по формуле Гаусса:

 

 

d2

 

 

 

m = ±

 

 

(3.3)

 

 

d

k

 

 

 

 

 

 

 

 

где k – число равноточных разностей d1, d2, ..., dk.

27

Далее вычисляют погрешность отдельного результата измерений:

 

m

 

 

 

 

d2

 

 

 

m = ±

d

 

= ±

 

 

 

.

(3.4)

 

 

 

2k

 

2

 

 

 

 

 

 

 

Принимая во внимание, что измерения равноточны, вычисляют среднюю квадратическую погрешность наиболее надежных значений определяемых величин:

 

 

m

 

 

1

 

 

d2

 

 

 

m

=

 

= ±

 

 

 

 

.

(3.5)

 

 

 

 

 

 

 

ср

2

2

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Если условие (3.2) не выполняется, т.е. влияние систематических погрешностей на результаты измерений значительно, то определяют среднее значение систематической погрешности в каждой отдельной разности:

d = [d].

(3.6)

0

k

 

 

 

Далее из каждой разности исключают величину d0 по формуле

d1 =d1 d0

 

 

d2 =d2 d0

 

 

 

(3.7)

...................

 

 

 

dk =dk d0

 

 

 

 

где di – разности, освобожденные от влияния систематической составляющей.

В этом случае вычисление средней квадратической погрешности md одной разности d определяют по формуле Бесселя:

 

 

 

d2

 

 

m

= ±

 

 

 

 

(3.8)

 

 

 

d

 

 

k 1

 

 

 

 

 

28

Среднюю квадратическую погрешность отдельного измерения (освобожденную от систематического влияния) вычисляют по формуле

 

m

 

 

 

 

d2

 

 

 

m =

d

 

= ±

 

 

 

.

(3.9)

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2(k −1)

 

Среднюю квадратическую погрешность среднего арифметического значения двойного измерения (освобожденная от систематического влияния) вычисляют по формуле

 

 

m

 

1

 

 

d2

 

 

 

m

=

= ±

 

 

 

 

.

(3.10)

 

 

 

 

 

 

ср

2

2

 

 

k −1

 

 

 

 

 

6. Контроль вычислений производят по формуле

d2

 

= d2

 

[d]2 .

(3.11)

 

 

 

 

 

k

 

Задание 2. По результатам геометрического нивелирования трассы, представленным в табл. 3.3, требуется определить среднюю квадратическую погрешность одного превышения и среднюю квадратическую погрешность среднего из превышений на станции.

Методические указания

1. На основе MS Office Excel создать электронную таблицу для вычислений по форме, приведенной в табл. 3.4, и ввести данные соответствующего варианта. Вычисления выполнить, используя функциональные возможности MS Office Excel.

Примечание. При необходимости таблицу для вычислений можно расширить, добавив дополнительные строки и (или) столбцы.

29

30

Таблица 3.3

Значения превышений на станции по результатам геометрического нивелирования трассы

Варианты

 

1

2

 

3

 

4

 

 

5

6

 

Номер

Превышения, мм

Превышения, мм

Превышения, мм

Превышения, мм

Превышения, мм

Превышения, мм

станции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

h

h

h

h

h

h

h

h

h

h

 

h

1

+1411,5

 

+1408,5

+1508,5

 

+1505,5

+1259,5

+1255,5

+1435,5

+1431,5

 

+1494,5

+1490,5

+1439,5

 

+1435,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

–420,0

 

–416,0

–323,0

–319,0

–572,0

–569,0

–397,0

–393,0

–337,0

–334,0

–393,0

 

–389,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

+403,5

 

+405,0

+500,5

 

+502,0

+450,5

+452,0

+426,5

+428,0

 

+484,5

+487,0

+430,5

 

+432,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

+393,0

 

+395,0

+490,0

 

+492,0

+240,0

+242,0

+417,0

+418,0

 

+474,0

+477,0

+421,0

 

+422,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

–616,0

 

–621,0

–519,5

–524,5

–769,5

–774,5

–593,5

–598,5

–534,5

–539,5

–589,5

 

–594,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

–976,0

 

–978,5

–879,0

–881,5

–1129,0

–1131,5

–953,0

–955,5

–894,0

–896,5

–948,0

 

–951,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

–1568,5

 

–1571,5

–1471,5

–1474,5

–1721,5

–1724,5

–1545,5

–1548,5

–1486,5

–1489,5

–1541,5

 

–1544,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

+1832,5

 

+1837,0

+1932,5

 

+1935,0

+1681,5

+1685,0

+1858,5

+1861,0

 

+1917,5

+1920,0

+1862,5

 

+1865,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

+1374,0

 

+1371,0

+1471,0

 

+1466,0

+1221,0

+1218,0

+1397,0

+1394,0

 

+1456,0

+1453,0

+1401,0

 

+1398,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

+1309,5

 

+1306,0

+1406,5

 

+1403,0

+1156,5

+1153,0

+1333,5

+1329,0

 

+1391,5

+1388,0

+1336,5

 

+1333,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Варианты

 

7

8

 

9

 

10

 

11

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Номер

Превышения, мм

Превышения, мм

Превышения, мм

Превышения, мм

 

Превышения, мм

Превышения, мм

станции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

h

h

 

h

h

h

h

h

 

h

h

h

 

h

1

+1494,5

 

+1490,5

+1461,0

 

+1457,5

+1538,5

+1534,5

+1615,5

+1611,5

 

+1560,0

+1556,0

+1735,5

 

+1731,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

–338,0

 

–334,0

–371,0

 

–367,0

–394,0

–391,0

–417,0

–413,0

 

–572,5

–568,0

–697,0

 

–693,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

+485,5

 

+487,0

+452,5

 

+454,5

+529,5

+531,0

+606,5

+608,0

 

+551,0

+552,5

+726,5

 

+728,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

+475,0

 

+477,0

+442,0

 

+444,0

+519,0

+521,0

+596,0

+598,0

 

+540,5

+542,0

+716,0

 

+718,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

–534,5

 

–539,5

–567,5

 

–572,5

–490,5

–495,5

–413,5

–418,5

 

–469,0

–474,0

–493,5

 

–498,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

–894,0

 

–896,5

–927,0

 

–929,5

–850,0

–852,5

–773,0

–775,5

 

–828,5

–831,0

–653,0

 

–655,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

–1486,5

 

–1489,5

–1519,5

 

–1522,5

–1442,5

–1445,5

–1365,0

–1368,5

 

–1421,0

–1424,0

–1245,5

 

–1248,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

+1917,5

 

+1920,0

+1884,5

 

+1887,0

+1961,5

+1964,0

+2038,0

+2041,0

 

+1983,5

+1985,5

+2158,5

 

+2161,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

+1456,0

 

+1453,0

+1423,0

 

+1420,0

+1500,0

+1497,0

+1577,0

+1574,0

 

+1521,5

+1518,5

+1697,0

 

+1694,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

+1390,5

 

+1388,0

+1358,5

 

+1355,0

+1435,5

+1432,0

+1512,5

+1509,0

 

+1457,0

+1453,5

+1632,5

 

+1629,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]