Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву
Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Методика обработки результатов прямых равноточных видов измеренийСодержание книги
Похожие статьи вашей тематики
Поиск на нашем сайте Методика обработки результатов прямых равноточных видов измерений К прямым видам относятся измерения, результаты которых получаются из опытных данных одного измерения. Прямые виды измерений бывают равноточные и неравноточные. Результаты равноточных измерений получаются при многократных измерениях одного и того же истинного значения
где
Обычно величина
т.е. получается исправленный результат
Задача обработки результатов найти оценку (приближенная характеристика) истинного значения
Для оценки результата измерений, являющегося случайной величиной находят его характеристики: оценку математического ожидания
А Точечная оценка
При обработке результатов измерений необходимо воспользоваться свойствами математического ожидания и дисперсии. Оценка называется точечной, если ее значения можно представить на числовой оси геометрически в виде точки. 1 Исправленный ряд результатов ранжируется
2 Находится среднее арифметическое
3 Проверяется правильность вычислений
4 Определяется оценка среднего квадратического отклонения (с. к. о.) а) Оценка с. к. о. отдельного результата наблюдения (формула Бесселя)
Полученные точечные оценки по формулам (1.5) и (1.7) являются случайными, т.к. при повторных измерениях получим другую группу результатов, а для нее другие значения б) Оценка с. к. о. среднего арифметического
В полученной группе результатов измерений один или два наблюдения (обычно это крайние результаты в ряде) могут резко отличаться от остальных. Поэтому их следует проверить на наличие в них грубых погрешностей с целью их исключения из ряда измерений, т.к. они могут сильно искажать
В Интервальная оценка
При интервальной оценке определяется доверительный интервал, который накрывает истинное значение измеряемой величины (истинное значение оказывается внутри этого интервала) с заданной доверительной вероятностью pД где J (pД) = 2e - доверительный интервал; ( 7 Оценка доверительного интервала математического ожидания а) при нормальном законе распределения погрешностей
где t = f (pД) - коэффициент стандартного нормального закона распределения находится по таблице функций Лапласа
Ф(t) = 0,5pД.
б) при распределении Стьюдента
где tp = f(q; k) - коэффициент Стьюдента находится по таблице распределения Стьюдента. При оценке доверительного интервала случайной погрешности
если
то опытное распределение считается нормальным. В противном случае пользуются распределением Стьюдента. В практике измерений доверительную вероятность при оценке доверительного интервала 8 Оценка доверительного интервала с. к. о.
где
c2В = f (k; qВ); c2Н = f (k; qН); qВ = 1– pВ; qН = 1– pН; pВ = (1 + pД)/2; pН = (1 – pД)/2; k = (n –1) – число степеней свободы ряда результатов измерений. Значения c2 находят по таблице распределения Пирсона 9 Записываются результаты измерения
При расчёте погрешностей необходимо пользоваться следующими правилами округления: 1)погрешность результата измерения указывается двумя значащими цифрами, если первая из них равна 1 или 2; и одной - если первая цифра равна 3 и более; 2)результат измерения округляется до того же десятичного разряда, которым оканчивается округленное значение абсолютной погрешности; 3)округление производится лишь в окончательном ответе, а все предварительные вычисления проводят с одним - двумя лишними знаками.
1.2 Варианты заданий к разделу 1.1 (результаты измерений исправлены)
Примечания: 1) обработку результатов измерений необходимо провести с учётом свойств математического ожидания M(x) и дисперсии D(x); 2) номер варианта задания соответствует порядковому номеру фамилии студента в списке группы по зачётной ведомости.
1.3 Свойства математического ожидания и дисперсии
Математическое ожидание Дисперсией
В связи с тем, что единица дисперсии (единица ФВ возведённая в квадрат) неудобна для применения, на практике при точечной оценке случайной величины используется среднее квадратическое отклонение (с. к. о.)
1 Если все значения случайной величины q, не меняя их вероятности уменьшить (увеличить) на некоторое число a, то: а) математическое ожидание
б) дисперсия
2 Если все значения случайной величины q, не меняя их вероятности, умножить на некоторый множитель b (> 1 или < 1), то: а) математическое ожидание
б) дисперсия D (q) умножится на квадрат этого множителя
3 а) математическое ожидание
б) дисперсия
4 а) математическое ожидание
б) дисперсия постоянной величины a равна 0
Пример: При измерении случайной величины q с математическим ожиданием
Каждый результат уменьшается на одно и то же постоянное число a и умножается на один и тот же постоянный множитель b. Получается случайная величина
для другого ряда результатов
По формулам раздела 1.1 находится математическое ожидание Исходя из первого и второго свойств математического ожидания и дисперсии, определяются а)
б)
Величины a и b выбираются исходя из максимального уменьшения разрядов чисел первого ряда для получения второго ряда с целью упрощения вычислений.
2 Методика обработки косвенных видов измерений
При косвенных видах измерений значение искомой величины Y получают на основании прямых видов измерений величин
где 2.1 Общий случай
В уравнениях связи аргументы
………………….;
………………….;
где
Исходя из уравнений связи (2.1) необходимо найти искомый результат Y. 1 На основании формул (1.5) и (1.8) раздела 1.1 проводится точечная оценка каждого аргумента, т. е. находятся значения
2 Исходя из уравнения связи (2.1) оценивается искомый результат
3 Оценка дисперсии искомого результата
где Следует отметить, что при Произведения частных производных уравнения связи на с. к. о. результатов измерения соответствующих аргументов называются частными погрешностями косвенного измерения
Оценка коэффициента корреляции между каждой парой аргументов определяется по формуле
где Коэффициент корреляции определяет степень связи между случайными величинами. Возможные значения коэффициента корреляции лежат в интервале Коэффициент корреляции Если
Формула (2.8) обычно справедлива, когда рассматриваемые аргументы Корреляция между погрешностями аргументов чаще всего возникает в тех случаях, когда измерения выполняются одновременно и изменения влияющих величин (температуры воздуха, напряжения питания и т.п.), хотя и допустимые сами по себе, оказывают некоторое влияние на результаты наблюдений. Критерием отсутствия корреляции между рассматриваемой парой аргументов
где
4 Оценка погрешности искомого результата: а) Если число результатов, выполненных при измерении всех аргументов, превышает 25 – 30, то
где t = f (рД) - коэффициент стандартного нормального распределения находится по таблице П.1 функции Лапласа. б) При меньшем числе наблюдений пользуются распределением Стьюдента (см. табл. П-4)
где tp=f(q; kэф) - коэффициент Стьюдента. Эффективное число степеней свободы kэф определяется по формуле
где nj – число результатов прямых измерений аргумента При равном числе наблюдений всех аргументов, т.е. при n1= …= nm= n
Эффективное число степеней свободы обычно получается дробным, поэтому для отыскания величины tp данные табл. П-4 приходиться интерполировать. Окончательный результат записывается в виде
2.2 Частный случай
В уравнениях связи (2.1) значения аргументов заданы в виде
т. е. заданы своими доверительными интервалами
где При отсутствии корреляционной зависимости между погрешностями измерений аргументов (коэффициент корреляции
Формула (2.17) получена из равенства (2.8) путём умножения левой и правой частей его на коэффициент
2.4 Погрешности результата косвенного вида измерений для наиболее распространённых уравнений связи
1. 2. 3. 4.
5
6. Если в уравнениях связи (2.28) и (2.29) аргументы заданы своими доверительными интервалами (2.16) и (2.17), то уравнения погрешностей (2.28) и (2.29) соответственно примут вид
Примечания: 1 Во всех формулах для с. к. о. считается, что аргументы некоррелированы (независимы). 2 При возведении в степень значительно увеличивается погрешность результата, поэтому измерение величин, которые при дальнейших вычислениях возвышаются в степень, должно производится с особой точностью. 3 Величины, из которых при дальнейшей обработке извлекаются корни, могут измеряться с меньшей точностью, поскольку погрешность таких величин при обработке уменьшается.
2.5 Варианты первого задания к разделу 2
Провести обработку косвенных видов измерений по заданным уравнениям связи в соответствии с данными таблицы 2.1.
Таблица 2.1 - Уравнения связи
Примечание к табл. 2.1: № варианта уравнения связи соответствует последней цифре № зачётной книжки студента. Варианты заданий аргументов Таблица 2.2 - Варианты заданий аргументов
Примечания к табл. 2.2: 1 № варианта задания соответствует порядковому номеру фамилии студента в зачетной ведомости. 2 № аргументов соответствует номерам вариантов заданий к разделу 1.1.
2.6 Варианты второго задания к разделу 2
По известной расчетной зависимости косвенного метода измерения (искомый результат) и по известным результатам и погрешностям прямых измерений получить формулу и среднеквадратическую оценку погрешности косвенного измерения δуск. Таблица 2.3 – Исходные данные для расчета
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1.Рабинович С.Г. Погрешности измерений. - Л.: Энергия, 1978.- 262с. 2.ГОСТ 8.009-84. Государственная система обеспечения единства измерений. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений. 3.ГОСТ 8.401-80. ГСИ. Классы точности средств измерений. Общие требования. 4.ГОСТ 21.404-85. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации. 5.Клюев А.С. и др. Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля. - М.: Энергоатомиздат, 1983, с.30-49. 6.Прахова М.Ю. Основные принципы построения систем автоматического управления и технологического контроля: Учебное пособие.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 1996.- 112с. 7.Шаловников Э.А. Автоматизация процессов подготовки газа на газодобывающих предприятиях: Конспект лекций. - Уфа: Изд-во УНИ, 1983.- 51 с.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Таблица П 1.1 - Значения нормированной функции Лапласа
Примечание. Значения Ф(t) при t = 3,0 ÷ 4,5 следующие:
Таблица П 1.2 - Значения χ2 - распределения Пирсона c2 = f (q; k)
|