5.2. Экспериментальное исследование и представление численных данных

Иногда одним из элементов дипломной работы является экспериментальное исследование физического явления, средства измерения, технического устройства и т.п. Выскажем несколько общих советов, позволяющих избежать серьезных ошибок, которые могут возникнуть при подобных исследованиях.

Любой эксперимент надо планировать. Планирование должно касаться условий проведения опыта, диапазона изменений измеряемых и влияющих величин, изменений свойств исследуемого объекта и т.д. Заранее следует выбрать и наиболее удобную форму записи результатов измерений.

Если в составе экспериментальной установки имеются серийно выпускаемая продукция (аппаратура), то для нее необходимо указывать тип модели, класс точности, другие метрологические характеристики и паспортные данные, влияющие на точность получаемого результата. Аппаратуру и средства измерений, применяемые впервые, следует описывать детально и приводить результаты испытаний и поверок с указанием методов калибровки, образцовых мер и средств измерений. На установки, описанные ранее, должны быть ссылки на литературу, содержащую их описание.

При использовании ранее опубликованного метода исследования или испытания должны быть указаны его принципиальные отличительные особенности и ссылка на литературный источник. Новый метод следует описывать так, чтобы его можно было воспроизвести. Описания и ссылки на общепринятые методы приводить не обязательно.

При использовании известного способа расчета следует приводить ссылку на источник. Используя новый способ расчета, необходимо описывать методику расчета, теоретическую модель или эмпирическую зависимость.

В процессе проведения экспериментов важно все результаты измерений и условия, в которых проводится опыт, немедленно и без всякой обработки в уме записывать в рабочую тетрадь. Эти записи должны быть такими, чтобы в них можно было легко разобраться спустя некоторое время. Все записи следует датировать, рабочую тетрадь, а также объекты исследования (если это возможно) хранить. Впоследствии, при написании дипломной работы, они могут пригодиться.

Представляя численные данные, необходимо приводить несглаженные численные значения, непосредственно полученные в ходе эксперимента. Количество данных должно быть достаточным для их независимой обработки и оценке достоверности. Основной формой записи экспериментальных данных является таблица с численными данными, которая не должна заменяться графиком и формулами. Графики и формулы являются результатом последующей обработки и анализа результатов экспериментов.

Результаты исследований должны быть представлены в Международной системе единиц (СИ) в соответствии с ГОСТ 8.417-81 (СТ СЭВ 1052-78) /7/.

При представлении результата измерения следует пользоваться нижеследующими правилами записи и округления.

• Погрешность результата измерения позволяет определить цифры результата, которые являются достоверными, поэтому числовое значение результата измерения должно оканчиваться цифрой того же разряда, что и значение погрешности. При этом лишние цифры в целых числах должны замещаться нулями, а в десятичных дробях отбрасываться.

Пример. Напряжение (2212  20) В округляется до (2210  20) В. Ток 12,231  0,12 округляется до 12,23  0,12.

• Если десятичная дробь оканчивается нулями, то при округлении отбрасываются не все нули.

Пример. Напряжение (2,6  0,05) В записывается в виде (2,60  0,05) В.

• В выражении погрешности удерживается не более двух значащих цифр, причем последняя цифра обычно округляется до нуля или пяти. Если полученное число начинается с цифры 1 или 2, то сохраняется два знака, если с цифры 3 и более, сохраняется лишь один знак.

Пример. Нормированные погрешности средств измерений  1,5; 2,5, но 0,5; 4,0 и т.д.

• Если первая из отбрасываемых цифр (считая слева направо) больше или равна пяти, то последняя сохраняемая цифра увеличивается на единицу.

Пример. 44,36  0,5 дает 44,4.

• Если первая из отбрасываемых цифр меньше пяти, то остающиеся цифры не изменяются.

Пример. 44,34  0,5 дает 44,3  0,5.

• Округление производится лишь в окончательном ответе, все промежуточные вычисления выполняются не менее чем с одним-двумя лишними знаками.

• Округление выполняется сразу, а не поэтапно.

Пример. 44,347  0,5 дает 44,3  0,5, но не 44,347  44,35  44,4  0,5.

• Если результат записывается без указания погрешности, то указываются только те цифры, за достоверность которых можно ручаться. Значащими считаются все цифры от первой слева, не равной нулю, до последней записанной справа. Нули, записанные в виде множителя 10ⁿ не учитываются.

Пример. 4400 и 4410²  не тождественные записи. Первая запись означает, что верны единицы. Вторая запись показывает, что верны сотни.