Задача 15 Статистическая обработка результатов измерений

Условия: Выполнить статистическую обработку результатов измерений, приведенных в табл. 15.1.

При статистической обработке следует использовать результаты наблюдений при многократных измерениях для вариантов:

1, 2, 3, 4, 5 - сопротивления резистора R_i одинарным мостом;

6, 7, 8, 9, 10 - напряжения U_i компенсатором;

11, 12, 13, 14, 15 – диаметра d_i микрометром;

16, 17, 18, 19, 20 – массы m_i электронными весами;

21, 22, 23, 24, 25 – тока I_i амперметром;

26, 27, 28, 29, 30 – давления P_i манометром.

Таблица 15.1

Число наблюдений ni	Ri, Ом	Ui, В	di, мм	mi, г	Ii, А	Pi, Па
1	9,791	9,91	33,71	650,64	10,26	40,92
2	9,795	9,95	33,76	650,65	10,25	40,94
3	9,789	9,89	33,72	650,62	10,23	40,91
4	9,784	9,94	33,74	650,68	10,15	40,98
5	9,796	9,96	33,73	650,98	10,24	40,96
6	10,025	9,93	33,79	650,61	10,28	40,37
7	9,793	9,94	33,80	650,68	10,96	40,97
8	9,793	9,99	33,65	650,67	10,38	40,93
9	9,765	9,95	33,82	650,63	10,32	40,95
10	9,794	9,79	33,81	650,66	10,19	40,92
11	9,797	9,97	33,32	650,62	10,22	40,99
12	9,761	9,92	33,75	650,69	10,15	40,96

Таблица 15.2

Вариант	Р	Вариант	Р	Вариант	Р
1	0,90	11	0,95	21	0,99
2	0,95	12	0,98	22	0,998
3	0,98	13	0,95	23	0,98
4	0,99	14	0,90	24	0,95
5	0,998	15	0,999	25	0,90
6	0,999	16	0,90	26	0,999
7	0,90	17	0,95	27	0,95
8	0,95	18	0,98	28	0,90
9	0,95	18	0,998	29	0,95
10	0,98	20	0,99	30	0,98

Значения доверительной вероятности Р выбирается из табл. 15.2. в соответствии с вариантом задачи. Результаты расчета сводятся в табл. 15.3.

Таблица 15.3

Номер наб-людения	Результаты наблюдений		Отклонение от среднего
	первичные	после исключения грубых погрешностей	по первичным наблюдениям	после исключения грубых погрешностей	по первичным наблюдениям	после исключения грубых погрешностей
1 2 3 . . n
n =

Пример. 1. Значения результатов наблюдения упорядочивают по возрастающим значениям в вариационный ряд х₁, х₂, ..., x_n.

Вариационный ряд результатов наблюдений при измерении сопротивления R (число наблюдений n = 10):

9,992; 9,995; 9,997; 9,999; 10,000; 10,001; 10,003; 10,005; 10,007; 10,121 Ом.

2. Определяется среднее арифметическое значение результатов наблюдений как

.

3. Вычисляется оценка среднего квадратичного отклонения результатов наблюдений, то есть

4. Если значения х_i резко отличаются от других членов вариационного ряда (промах, грубая погрешность), то их отбрасывают и в обработке результатов наблюдений не учитывают. Для проверки вида погрешности (грубая или значительная случайная) используется статистический критерий обнаружения грубых погрешностей (ГОСТ 11.002-73).

Суть статистического способа оценки результатов наблюдений заключается в том, что грубыми признают те погрешности, вероятность появления которых не превышает некоторого, заранее выбранного критерия.

Воспользуемся отбраковкой некоторых результатов измерений по критерию превышения отклонения среднего удвоенного значения среднего квадратичного отклонения результатов наблюдений .

В случае обнаружения грубых погрешностей результаты наблюдений, их содержащие, исключаются, и математическая обработка повторяется. Для данного ряда проверим значение R₁₀ = 10,121 Ом.

R_i = 10,121 -10,012=0,109 Ом; R_i = 0,109>20,04.

Отбрасываем R₁₀ , принимаем n = 9 и повторяем пп.2 и 3:

; .

5. Определяется доверительный интервал (границы) случайной погрешности результатов наблюдений как

Е = tS,

где t - коэффициент (квантиль нормального распределения) Стьюдента, который в зависимости от вероятности Р и числа результатов наблюдений берется из табл. 15.4.

Таблица 15.4