Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
kochetova.pdf
Скачиваний:
349
Добавлен:
08.04.2015
Размер:
3.4 Mб
Скачать

z + ∆z1 = f (x + ∆x1 , y + ∆y1 ,...w + ∆w1 ).

Так как ошибки ∆x, ∆y, ∆w малы, то функцию можно разложить в ряд Тейлора, ограничившись членами первой степени:

z + ∆z1 = f (x, y,...w)+ fx x1 + fy y1 +... + wf w1 +...

Отсюда составим систему уравнений случайных ошибок:

z1 = fx x1 + fy y1 +... + wf w1.

Но ∆x, ∆y…имеют бесконечное число измерений каждая и характеризуются средними квадратическими ошибками. Поэтому можно составить бесконечное число уравнений, аналогичных выше приведенному:

z1

=

..........

.......

 

 

z2

=

..........

.......

 

 

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

 

zn

=

..........

........

 

 

[z

2 ]

 

f 2

[x2 ]

+

n

 

=

 

n

 

 

x

 

Отсюда

Возведем равенства в квадрат, сложим и разделим на n.

 

f 2

[y2 ]

f

2

[w2 ]

 

 

 

 

+... +

 

 

 

+...

 

 

 

 

 

n

w

n

 

 

y

 

0 n→∞

2

 

f 2

2

 

f 2

2

 

f 2

2

2

 

2

2

2

 

mz

=

 

mx

+

 

my

+... +

 

 

mw mz

= (fxmx )

 

+ (f ymy )

+... +(fwmw )

.

 

 

 

x

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

Квадрат средней квадратической ошибки функции общего вида равен сумме квадратов произведений частных производных по каждому аргументу на средние квадратические ошибки соответствующих аргументов.

13.4. Арифметическая середина и ее свойства

Пусть ℓ1, ℓ2,… ℓn – ряд измерений некоторой величины Х. За наилучшее приближение к значению неизвестной величины принимают арифметическую середину ℓ0, то есть среднее арифметическое значение:

0 = 1 + 2 n+... + n = [n].

Арифметическая середина обладает рядом свойств, из которых можно выделить следующие:

1-е свойство: при неограниченном увеличении числа измерений n арифметическая середина ℓ0 стремится к истинному значению Х, то есть является наиболее вероятнейшим значением измеряемой величины.

1 = 1 Х

+2 = 2 Х просуммируем уравнения и разделим на n

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

[n]= [n]Xn n │ 0=ℓ0-Х.

92

0 по свойству компенсации

[ ]

= X ;lim 0 = X

, 0 =

[ ]

.

Поэтому n

 

n

n → ∞

 

 

 

 

 

2-е свойство: сумма отклонений δi измеренных значений ℓi от арифметической середины ℓ0 тождественно равна нулю.

δ1 = 1 0

+

δ2

= 2 0

Это вероятнейшие случайные ошибки.

 

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

 

 

δn

= n 0

 

[δ]= [ ]n 0 , но [ ]= n 0 , поэтому [δ]= 0.

3-е свойство: средняя квадратическая ошибка М арифметической середины в n раз меньше средней квадратической ошибки результата отдельного измерения m.

 

0

=

1 + 2

+... + n

=

1

 

1

+

1

 

2

+... +

1

 

n

.

 

n

n

n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассматривая эту формулу как функцию общего вида, найдем:

M

2

 

1

2

2

1

2

2

1

2

2

. Так как измерения равноточные и

 

=

 

m1

+

 

m2

+... +

 

mn

 

 

 

n

 

 

n

 

 

n

 

 

 

m1 = m2 =... = m,

 

 

 

 

 

 

M =

m

 

.

 

то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13.5. Оценка точности ряда измерений по вероятнейшим ошибкам

Истинные случайные ошибки ∆ обычно остаются неизвестны. Поэтому для оценки точности используют вероятнейшие ошибки, то есть отклонения отдельных результатов измерений от арифметической середины.

Составим уравнения истинных и вероятнейших случайных ошибок:

Ур-я ист. сл. ош.

 

Ур-я вероятн. сл. ош.

1 = 1

 

δ1 = 1 0

 

2 = 2

δ2 = 2 0

, где

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

 

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

 

n = n

 

δn = n 0

 

и

i – измеренные значения; ℓ - истинное значение; ℓ0 – арифметическая середина.

Из первой системы вычтем вторую:

93

1 δ1

= 0

 

 

 

2 δ2

= 0

( 0

)= М

- представляет собой слу-

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

 

 

 

n δn = 0

чайную ошибку арифметической середины. Перепишем равенства:

2

1 = М +δ1

+

2 = М +δ2

Возведем равенства в квадрат и сложим их:

 

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

 

n = M +δn

[∆∆]= 2 +[δδ]+ 2M [δ]

||

0 по второму свойству арифметической середины. Разделив на n полученное равенство, имеем

m2 = M 2 + [δδn ].

Учтем, что M = mn . Тогда

m2 = [δδ]+ m2 ,откуда n n

m = ± n[δδ1] формула Бесселя.

94

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]