Методы обработки результатов прямых измерений

Основные положения методов обработки результатов прямых измерений с многократными наблюдениями определены в ГОСТ 8.207-76.

За результат измерения принимают среднее арифметическое данных n наблюдений, из которых исключены систематические погрешности. При этом предполагается, что результаты наблюдений после исключения из них систематических погрешностей принадлежат нормальному распределению. Для вычисления результата измерения следует из каждого наблюдения исключить систематическую погрешность и получить в итоге исправленный результат i–го наблюдения. Затем вычисляется среднее арифметическое этих исправленных результатов, которое принимается за результат измерения. Среднее арифметическое является состоятельной, несмещенной и эффективной оценкой измеряемой величины при нормальном распределении данных наблюдений.

Следует отметить, что иногда в литературе вместо термина результат наблюдения иногда применяют термин результат отдельного измерения, из которого исключены систематические погрешности. При этом за результат измерения в данной серии из нескольких измерений понимают среднее арифметическое значение. Это не меняет сути излагаемых ниже процедур обработки результатов.

При статистической обработке групп результатов наблюдений следует выполнять следующие операции:

1. Исключить из каждого наблюдения известную систематическую погрешность и получить исправленный результат отдельного наблюдения x.

2. Вычислить среднее арифметическое исправленных результатов наблюдений, принимаемое за результат измерения:

ТМетоды обработки результатов прямых измерений Методы обработки результатов прямых измерений

3. Вычислить оценку Методы обработки результатов прямых измерений среднего квадратического отклонения

группы наблюдений:

Методы обработки результатов прямых измерений

Проверить наличие грубых погрешностей – нет ли значений Методы обработки результатов прямых измерений , которые выходят за пределы ±3S. При нормальном законе распределений с вероятностью, практически равной 1 (0,997), ни одно из значений этой разности не должно выйти за указанные пределы. Если они имеются, то следует исключить из рассмотрения соответствующие значения Методы обработки результатов прямых измерений и заново повторить вычисления Методы обработки результатов прямых измерений и оценку S.

4. Вычислить оценку СКО Методы обработки результатов прямых измерений результата измерения (среднего

арифметического)

Методы обработки результатов прямых измерений

5. Проверить гипотезу о нормальности распределения результатов наблюдений.

Существуют различные приближенные методы проверки нормальности распределения результатов наблюдений. Некоторые из них приведены в ГОСТ 8.207-76. При числе наблюдений меньше 15 в соответствии с этим ГОСТ принадлежность их к нормальному распределению не проверяют. Доверительные границы случайной погрешности определяют лишь в том случае, если заранее известно, что результаты наблюдений принадлежат этому распределению. Приближенно о характере распределения можно судить, построив гистограмму результатов наблюдений. Математические методы проверки нормальности распределения рассматриваются в специальной литературе.

6. Вычислить доверительные границы e случайной погрешности (случайной составляющей погрешности) результата измерения

Методы обработки результатов прямых измерений

где tq — коэффициент Стьюдента, зависящий от числа наблюдений и доверительной вероятности. Например, при n = 14, P = 0,95 tq = 2,16. Значения этого коэффициента приведены в приложении к указанному стандарту.

7. Вычислить границы суммарной неисключенной систематической погрешности (НСП) результата измерений Q (по формулам раздела 4.6).

8. Проанализировать соотношение Q и Методы обработки результатов прямых измерений :

Если Методы обработки результатов прямых измерений , то НСП по сравнению со случайными погрешностями пренебрегают, и граница погрешности результата D = e.. Если Методы обработки результатов прямых измерений8, то случайной погрешностью можно пренебречь и граница погрешности результата D = ?. Если оба неравенства не выполняются, то границу погрешности результата находят путем построения композиции распределений случайных погрешностей и НСП по формуле: Методы обработки результатов прямых измерений , где К – коэффициент, зависящий от соотношения случайной погрешности и НСП; Sa — оценка суммарного СКО результата измерения. Оценку суммарного СКО вычисляют по формуле:

Методы обработки результатов прямых измерений .

Коэффициент К вычисляют по эмпирической формуле:

Методы обработки результатов прямых измерений .

Доверительная вероятность для вычисления Методы обработки результатов прямых измерений и Методы обработки результатов прямых измерений должна быть одной и той же.

Погрешность от применения последней формулы для композиции равномерного (для НСП) и нормального (для случайной погрешности) распределений достигает 12 % при доверительной вероятности 0,99.

9. Записать результат измерений. Написание результата измерений предусмотрено в двух вариантах, так как следует различать измерения, когда получение значения измеряемой величины является конечной целью, и измерения, результаты которых будут использоваться для дальнейших вычислений или анализа.

Методы обработки результатов прямых измерений В первом случае достаточно знать общую погрешность результата измерения и при симметричной доверительной погрешности результаты измерений представляют в форме: , где

где Методы обработки результатов прямых измерений – результат измерения.

Во втором случае должны быть известны характеристики составляющих погрешности измерения – оценка среднего квадратического отклонения результата измерения Методы обработки результатов прямых измерений , границы НСП Методы обработки результатов прямых измерений , число выполненных наблюдений Методы обработки результатов прямых измерений . При отсутствии данных о виде функций распределения составляющих погрешности результата и необходимости дальнейшей обработки результатов или анализа погрешностей, результаты измерений представляют в форме:

Методы обработки результатов прямых измерений

Если границы НСП вычислены в соответствии с п.4.6, то дополнительно указывают доверительную вероятность Р.

Оценки Методы обработки результатов прямых измерений , Методы обработки результатов прямых измерений и производные от их величины могут быть выражены как в абсолютной форме, то есть в единицах измеряемой величины, так и относительной, то есть как отношение абсолютного значения данной величины к результату измерения. При этом вычисления по формулам настоящего раздела следует проводить с использованием величин, выраженных только в абсолютной или в относительной форме.

Случайные записи:

Урок 3. Погрешность прямых измерений


Похожие статьи:

Добавьте постоянную ссылку в закладки. Вы можете следить за комментариями через RSS-ленту этой статьи.
Комментарии и трекбеки сейчас закрыты.