- •Основные понятия
- •Наработка на отказ:
- •Определение погрешностей
- •Закон распределения вероятностей и их числовых значений
- •Влияющий фактор
- •Ситуационное моделирование
- •Обнаружение и исключение ошибки
- •Однократное измерение
- •Многократные измерения с равноточными значениями отсчета
- •Точные оценки числовых характеристик
- •15 Независимых численных значений изменения температуры по шкале приведены во 2-ой графе
- •Проверка нормальности закона распределения вероятности результата измерения
- •100 Независимых численных значений результата измерений напряжения цифровым вольтметром, каждая из которых проводилась 1 раз приведены в 1-ой графе.
- •Обработка экспериментальных данных подчиняющихся нормальному закону распределения
- •Обработка экспериментальных данных не подчиняющихся нормальному закону распределения.
- •Определение требуемой точности измерений.
- •Многократное измерение с неравноточными значениями отсчета.
- •Обработка результатов нескольких серий измерений.
- •Оценка результатов косвенных измерений
- •Определение доверительных границ системной погрешности измерений
- •Определение границ суммарной погрешности измерения
Определение требуемой точности измерений.
Многократное измерение одной и той же величины постоянного размера позволяют обеспечить требуемую точность. Поскольку ширина доверительного интервала зависит от количества экспериментов, то увеличивая n можно добиться выполнения наперед заданного условия .
Пример
Имеется 10 независимых значений результата измерения линейного размера.
Определить длину с вероятностью 0,95. Точность измерения не ниже =2см.
-
1
392
2
391
3
395
…
…
10
394
Решение
-
Используя вспомогательные вычисления получим: =392, =2,5
-
Больше чем на 3=7,5 от среднего не отличается ни одно из значений. Следовательно ошибок нет.
-
Допустим есть основание полагать, что измерения подчиняются нормальному закону.
-
Стандартное отклонение среднего арифметического равно
-
При Р=0,95 по графику распределения Стьюдента находим t=2,3.
-
Так как , то необходимо увеличить количество экспериментальных данных.
-
Пусть =390, следовательно =391,8 и =2,48.
-
Для проверки нормальности закона распределения используем составной критерий: при и ни одно из численных значений не отличается от среднего больше чем на 2,5. Т.о. результат проверки не противоречит гипотезе о нормальности.
-
Стандартное отклонение среднего арифметического
-
При , следовательно необходимо увеличивать количество экспериментальных данных. При таком задании .
На практике беспредельно повышать точность т.о. нельзя, т.к. рано или поздно определяющим становится не рассеяние расчета, а недостаток информации о поправках. Следовательно точность многократных измерений ограничивается дефицитом информации.
Многократное измерение с неравноточными значениями отсчета.
При многократном измерении с неравными значениями отсчета, подчиняющегося нормальному закону, функция правдоподобия может быть представлена в виде
где все значения отсчета, полученные например, с помощью разных средств измерения, являются независимыми.
Для оценки среднего значения результата измерения прологарифмируем эту функцию и, выполнив математические преобразование получим:
Это так называемое среднее взвешенное. В числителе отдельные значения результата измерения суммируются с «весами», обратно пропорциям их дисперсиям. Тем самым, более точным значениям придается больший вес.
Наличием суммы в знаменателе обеспечивается то, что в выражении
Сумма всех весов равна единице: , где нормированный вес каждого значения равен .
Математическое ожидание среднего взвешенного . Т.о. среднее взвешенное является несмещенной оценкой среднего значения результата измерения.