Критерий Шарлье.
Критерий
используют при числе наблюдений больше
20. сначала определяется
,
где
- значение нормированной функции Лапласа
для
.
Если значение
в ряду
превосходит по модулю значение
,
то результат отбрасывается . Значение
в зависимости от числа измерений
приводятся в табл.
Таблица
Критические значения критерия Шарлье
|
5 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
100 |
|
1,3 |
1,65 |
1,96 |
2,13 |
2,24 |
2,32 |
2,58 |
Критерий Шовине.
Критерий применяют при числе измерений менее 20. сначала определяют значение по зависимости
,
а
затем
,
значение которого приводится в табл.
Таблица
Значения критерия Шовине
|
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
1,38 |
1,53 |
1,65 |
1,73 |
1,80 |
1,86 |
1,92 |
1,96 |
|
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
25 |
30 |
50 |
|
2,03 |
2,10 |
2,15 |
2,20 |
2,24 |
2,32 |
2,39 |
2,57 |
Если
разность между сомнительным результатом
и средним арифметическим значением
(остаточная погрешность) превосходит
по модулю величину
,
то результат отбрасывается как промах.
Критерий Райта.
Если
остаточная погрешность
больше
,
то результат отбрасывается как грубая
погрешность (
- сомнительный результат).
Критерий применяется при большом числе измреений.
Иногда
пользуются критерием
.
Если разность
>
,
то результат
принимают за грубую погрешность и
отбрасывают.
Проверка нормальности результатов наблюдений
При числе результатов наблюдений <50 нормальность распределения проверяют при помощи составного критерия.
Критерий 1.
Вычисляют отношение :
,
где
– смещенная оценка среднеквадратического
отклонения, которая вычисляется по
формуле
.
Результаты наблюдений считаются нормально распределенными, если
<
<
,
где и - квантили распределения, получаемые из таблицы; – заранее выбранный уровень значимости.
Таблица
Статистика
|
|
|
||
1% |
5% |
95% |
99% |
|
16 |
0,9137 |
0,8884 |
0,7236 |
0,6829 |
21 |
0,9001 |
0,8768 |
0,7304 |
0,6950 |
26 |
0,8901 |
0,8686 |
0,7360 |
0,7040 |
31 |
0,8826 |
0,8625 |
0,7404 |
0,7110 |
36 |
0,8769 |
0,8578 |
0,7440 |
0,7167 |
41 |
0,8722 |
0,8540 |
0,7470 |
0,7216 |
46 |
0,8682 |
0,8508 |
0,7496 |
0,7256 |
51 |
0,8648 |
0,8481 |
0,7518 |
0,7291 |
Критерий 2.
По
этому критерию результаты наблюдений
принадлежат нормальному распределению,
если не более
разностей
превзошли значение
,
где
определяется по формуле
,
– верхняя
квантиль распределения нормированной
функции Лапласа, отвечающая вероятности
.
Значения
определяются из таблицы по выбранному
уровню значимости
и числу результатов наблюдений
.
Если
при проверке нормальности распределения
для критерия 1 выбран уровень значимости
,
а для критерия 2 –
,
то результирующий уровень значимости
составного критерия будет
.
Распределение результатов наблюдений не соответствует нормальному в том случае, если не соблюдается хотя бы один из критериев.
Таблица
Значения
для вычисления
|
|
|
||
1% |
2% |
5% |
||
10 |
1 |
0,98 |
0,98 |
0,96 |
11 – 14 |
1 |
0,99 |
0,98 |
0,97 |
15 – 20 |
1 |
0,99 |
0,99 |
0,98 |
21 – 22 |
2 |
0,98 |
0,97 |
0,96 |
23 |
2 |
0,98 |
0,98 |
0,96 |
24 – 27 |
2 |
0,98 |
0,98 |
0,97 |
28 – 32 |
2 |
0,99 |
0,98 |
0,97 |
33 – 35 |
2 |
0,99 |
0,98 |
0,98 |
36 – 49 |
2 |
0,99 |
0,99 |
0,98 |
Проверку гипотезы о том, что результаты наблюдений принадлежат нормальному распределению, следует проводить с уровнем значимости от 10 до 2%.
При
большом числе наблюдений (более 50)
используются критерий согласия К.Пирсона
(критерий
)
для группированных наблюдений и критерий
Р.Мизеса – Н.В.Смирнова (критерий
)
для негруппированных наблюдений.
Метод заключается в контроле отклонений гистограммы экспериментальных данных от гистограммы с таким же числом наблюдений, построенной на основе нормального распределения.
Порядок вычислений следующий:
Вычисляют среднее арифметическое результата измерений и оценку среднеквадратического результата наблюдений.
Группируют наблюдения по интервалам. Для каждого интервала вычисляют середину
и подсчитывают эмпирическое число
наблюдений
,
попавшее в каждый интервал. При числе
наблюдений 40 – 100 принимают 5 – 9
интервалов.Вычисляют теоретически соответствующее нормальному распределению число наблюдений
для каждого интервала. Для этого из
реальных середин интервалов
переходят к нормированным
:
.
Затем
для каждого значения
находят значение функции плотности
вероятностей
:
.
Вычисляют ту часть общего числа имеющихся наблюдений, которая теоретически должна была быть в каждом из интервалов:
,
где
- общее число наблюдений;
- длина интервала, принятая при построении
гистограммы.
Если в какой-либо интервал теоретически попадает меньше наблюдений, то его в обеих гистограммах соединяют с соседним интервалом.
Определяют число степеней свободы
,
где
– общее число интервалов после
укрупнения.Вычисляют показатель разности частот :
,
где
.
8.
Выбирают уровень значимости (от
0,02≤
≤0,1%).
По уровню значимости и числу степеней
свободы
находят границу критической области
.
Если оказывается, что
>
,
то гипотеза о нормальности отвергается.
Определение доверительных границ случайной и неисключенной систематической погрешности результата измерения
Доверительные границы случайной погрешности результата измерения устанавливаются для результатов наблюдений, принадлежащих нормальному распределению. Они без учета знака определяются выражением
,
где
– коэффициент Стьюдента, который зависит
от заданной доверительной вероятности
и числа результатов наблюдений.
Доверительную вероятность
принимают равной 0,95; допускается
указывать границы для
.
Доверительные
границы неисключенной систематической
погрешности
результата измерений вычисляют путем
построения композиции распределения
составляющих неисключенных систематических
погрешностей. При равномерном распределении
эти границы вычисляются по формуле
,
где
– коэффициент, определяемый принятой
доверительной вероятностью, равный 1,1
при
и 1,4 – при
и
>
4;
– число суммируемых неисключенных
погрешностей.
Если
<
4, то коэффициент
определяют по данному графику зависимости
,
.
За
принимается наиболее отличающаяся от
других составляющая, в качестве
следует принимать ближайшую в составляющую.
При определении границы погрешности результата измерения рассматривают соотношение неисключенной систематической и случайной погрешностей.
Если
неисключенные систематические погрешности
пренебрежимо малы по сравнению со
случайными (
<
0,8), то погрешность результата измерения
можно характеризовать только доверительными
границами случайной погрешности, т.е.
.
Если
пренебрежимо малы случайные погрешности
(
>
8), то погрешность результата измерения
характеризуется неисключенными
систематическими погрешностями
.
Если
0,8 <
<8,
то граница погрешности результата
измерения вычисляется по формуле
,
где
– коэффициент, зависящий от соотношения
случайной и неисключенной систематической
погрешностей;
– оценка суммарного среднеквадратического
отклонения результата измерения,
вычисляемая по формуле
.
Коэффициент определяют по зависимости
.
Результаты
измерения должны быть представлены в
стандартной форме. Так, при симметричной
доверительной погрешности указывают:
результат
,
граница погрешности
и вероятность
:
.
Численное значение результата должно оканчиваться цифрой того же разряда, что и значение погрешности.
При
необходимости дальнейшей обработки
результатов или анализа погрешности
результаты измерения представляются
в форме
,
,
,
.
Иногда указывают и доверительную
вероятность
.
Обработка результатов прямых многократных неравноточных измерений
Часто в практике измерений встречаются случаи. Когда оценки измеряемой величины получены путем обработки результатов наблюдений, выполненных в различных условиях: различными наблюдателями, разными приборами, в разное время. Степень доверия к таким измерениям может быть различна, например, из-за различия точностных характеристик средств измерений. В этом случае для оценки наиболее вероятного значения величины каждому результату необходимо приписать некоторый вес, характеризующий степень доверия к результату. При этом, чем больше вес измерения, тем больше степень доверия к результату. За результат измерения в этом случае принимается среднее взвешенное значение, определяемое по формуле
,
где
– средние значения отдельных рядов
наблюдений;
– соответствующие им веса измерений,
которые чаще всего устанавливают обратно
пропорциональными дисперсии (
).
Если
теоретические дисперсии
неизвестны, то пользуются их оценками,
с помощью которых определяют их веса:
.
Другим
критерием для определения весов
результатов измерений являются числа
наблюдений
в каждой группе при
.
В этом случае среднее взвешенное будет
определяться по формуле
.
Оценка
среднего квадратического отклонения
принимается в качестве точечной
характеристики случайной погрешности
результата и рассчитывается по формуле
,
где – число рядов.
Иногда при расчетах пользуются и другой зависимостью, связывая среднеквадратическое отклонение со средним взвешенным значением:
.
Доверительный интервал результата измерения можно представить формулой
<
<
,
где коэффициент Стьюдента определяется в зависимости от заданной доверительной вероятности и числа степеней свободы .
