Использование микрокалькулятора при расчете погрешностиВо всех современных инженерных и научных (scientific) микрокалькуляторах (МК) есть встроенные в память калькулятора программы для расчета погрешности статистического набора чисел (что является дополнительным доказательством важности этого вопроса в работе инженера). Порядок работы в режиме статистических расчетов в микрокалькуляторах может быть разным, поэтому ниже рассмотрим лишь одинаковые для большинства МК действия. Непосредственно после ввода данных в память калькулятора на экран можно вывести среднее (наиболее вероятное) значение измеренной величины (обычно обозначается или ) и стандартное отклонение отдельного измерения ( или s). При этом среднее значение рассчитывается по обычной формуле (2), а для вычисления стандартного отклонения отдельного измерения используется формула: . (8) Стандартное отклонение отдельного измерения связано со случайной погрешностью простым соотношением: (9) где – коэффициент Стьюдента, зависящий от коэффициента доверительной вероятности a (показывает, какая часть измеренных данных в среднем должна оказаться внутри интервала ) и числа измерений n. Для a равного 0,95 (это значит, что 95 чисел из 100 в среднем должны оказаться внутри названного выше интервала) значения коэффициента Стьюдента в зависимости от числа измерений n приведены в табл. 1. Таблица 1 Значения коэффициента Стьюдента
Анализ данных табл. 1 показывает, во-первых, что отсутствует число n, равное единице. Действительно, при однократном измерении ни о какой оценке погрешности не может быть и речи. Во-вторых, если проводятся пять – семь измерений, то отношение , (10) поэтому в таких случаях вообще можно считать, что . В качестве примера рассмотрим процедуру расчета погрешности прямых измерений на микрокалькуляторе CITIZEN SRP-265. Пусть в результате прямых измерений получены значения высоты цилиндра (в см): 2,3; 2,5; 2,6; инструментальная погрешность 0,1 см. Таблица 2 Расчет погрешности прямых измерений на микрокалькуляторе CITIZEN SRP-265
Окончание табл.2
Применив правила округления (см. прил. 2) к полученным на микрокалькуляторе значениям, запишем результат измерения высоты цилиндра: h = (2,47 ± 0,48) см с eh = 19 % В заключение заметим, что формулы (8), (9) для вычисления D x сл являются более общими по сравнению с упрощенными формулами подразд. 2.2. 3. обработка результатов косвенных измерений
Большинство физических величин обычно нельзя измерить непосредственно, и их определение состоит из двух этапов – прямые измерения одной (x) величины или более (x, у, z, …) и последующий расчет искомой величины f по формуле: f = f (x, у, z, …). Следовательно, и оценка погрешностей также включает в себя два этапа. Сначала необходимо оценить погрешность каждой из величин x, у, z, …, которые измеряются непосредственно в ходе прямых измерений, а затем определить, как эти погрешности (D x,D у,D z, …) влияют на погрешность конечного результата, т. е. найти D f. Отметим, что среди величин x, у, z, … могут содержаться не только не-посредственно измеряемые величины, но и табличные (значения которых в данном опыте не измеряются, а берутся из таблиц) и так называемые данные установки (некоторые известные ранее характеристики экспериментальной установки, не измеряемые в данном опыте). Способ оценки погрешностей таких величин изложен в прил. 3.
|