1.6. Оформлення і перевірка вірогідності результатів дослідження

Складовою частиною організації експерименту є підготовка відповідної документації для реєстрації і перевірки вірогідності початкових дослідних даних з подальшою їх обробкою. Головним вихідним документом експериментального дослідження є журнал, у якому записують дату, об’єкт вимірювання, обладнання і прилади. Окрім того, за необхідності до нього заносять і інші дані: температуру і вологість повітря, коливання напруги в мережі, тиск в гідросистемі, тривалість дослідження і т. ін.

Форму журналу вибирають залежно від експериментального методу, способу реєстрації і обробки дослідних даних. Цю роботу проводять до початку досліджень. Інколи, під час проведення досліду, необхідно з коректувати форму журналу.

У будь-якому, навіть ретельно підготовленому і спланованому експерименті можливі випадкові похибки, які викликані роботою вимірювальної і реєструвальної апаратури, впливом не врахованих при плануванні факторів, помилок обслуговуючого персоналу і т. ін. Це викликає необхідність проведення перевірок точності і достовірності отримуваних даних. Наприклад, в механіці твердого деформівного тіла такі перевірки ґрунтуються на використанні інваріантів напружено-деформованого стану і рівнянь рівноваги, збереження енергії, сумісності деформацій. В деяких випадках, доцільно включати в вимірювальну схему один чи декілька додаткових приладів, які дають можливість провести перевірку експерименту. Наприклад, при вивченні контактних напружень рекомендується також вимірювати повне зусилля чи крутний момент. Повторні дослідження за тих же умов є найбільш надійним способом перевірки експериментальних даних і апаратури. Для оцінки результатів слід використовувати теоретичні й фізичні твердження, що дають можливість окреслити порядок, знак і граничні значення вимірюваних величин. Не слід вважати, що всі значення, які різко відрізняються від очікуваних, є помилковими. При їх аналізі необхідно використовувати відповідні фізичні й статистичні критерії. Існують статистичні методи аналізу підозріло неадекватних результатів вимірювань.??????????????????????

Результати досліджень можуть бути подані у вигляді емпіричних формул, таблиць чи графіків. Графічний матеріал у порівнянні з іншими має більшу наочність і потребує найменшої обробки. За певних умов графік є дійовим засобом представлення і аналізу даних, що дає можливість відобразити максимальну інформацію на мінімальній площі.

При побудові графіків слід керуватися такими правилами:

а) мінімальний поділ шкали наближено повинен дорівнювати похибці вимірюваної величини (рис. 1.2, крива 2). Якщо ця умова не виконується, то при можливий дуже великий розкид даних (рис. 1.2, крива 1), а при відбувається істотне зглажування випадкових відхилень (рис. 1.2, крива 3). У першому випадку досить складно виявити характер зміни основних закономірностей, а у другому – не вдається виявити похибки вимірювань;

Рис. 1.2. Вплив масштабу на графічне зображення функції: масштаб шкали набагато менший (крива 1), рівний (крива 2) і набагато більший (крива 3) похибки вимірювань

б) дуже зручно, коли експериментальні дані подані у вигляді прямої. Це дає можливість спростити статистичну обробку даних, полегшує знаходження випадкових відхилень і екстраполяцію чи інтерполяцію даних. Подекуди для цього застосовують функційну (скажімо логарифмічну) шкалу;

в) і на кінець, масштаб шкал повинен забезпечувати максимальне використання площі графіка; при цьому рекомендують такі масштаби: , , ,

де . Кожна шкала повинна мати свою назву та розмірність вимірюваних величин. Для більшої інформативності на графіку слід показувати не менше трьох залежностей, а позначення експериментальних точок для різних функцій, повинні різнитися. Масштаб слід вибирати таким, щоб графіки мали якнайменшу кількість точок перетину. Виконання цих правил дає можливість будувати графічні залежності з мінімальною випадковою похибкою і невизначеністю при зчитуванні даних.

Розглянемо деякі особливості графічного представлення даних, які базуються на використанні електронних реєструвальних пристроїв, в даному випадку графопобудовувачів, що працюють разом з комп’ютером. Для прикладу розглянемо стандартні дослідження на розтяг, під час яких реєструють дві величини: навантаження і видовження зразка. Можливі графічні представлення вихідних сигналів зображені на рис. 1.3. Перша форма (рис. 1.3, а) ілюструє видовження зразка від навантаження в часі; друга – класична діаграма розтягу (рис. 1.3, б) - достатньо часто використовується в інженерній практиці. Третьому графіку (рис. 1.3, в) надають перевагу, коли експериментатора цікавить дотичний модуль. І на кінець, четвертий (рис. 1.3, г) дає можливість провести оцінку січного модуля. Такі форми зображення даних особливо корисні при вивченні стійкості деформування матеріалу в пружно-пластичній зоні. Ці приклади свідчать, що раціональне подання отриманих даних дає можливість проводити оцінку різноманітних характеристик за допомогою прямих вимірів, а в деяких випадках, також безпосередньо перевіряти різні гіпотези.

Рис. 1.3. Форми подання дослідних даних, отримуваних при дослідженні на розтяг:

а і ; б ; в ; г

Таблична форма подання дослідних даних дає можливість у компактному вигляді записати велику кількість даних. Ця форма є менш наочною, але вона є точнішою порівняно з графічною, а тому головні висновки рекомендується оформлювати у вигляді графіків, а фактичний матеріал представляти у вигляді таблиць. Табличні дані легко зіставляти між собою. Як правило, їх подають у додатках. При складанні таблиць потрібно звернути увагу на значущі цифри, оскільки вони несуть інформацію про точність вимірюваної величини. Для більшості випадків вимірювання механічних величин слід записувати не більше трьох значущих цифр (більше не доцільно). При малій кількості значущих цифр погіршується точність і подеколи губляться значущі цифри. Зайві значущі цифри дають неправильну уяву про точність експерименту.