Циклический алгоритм исследования. Типы измерений и характер ошибок в них, страница 8

(2). Доверительной вероятностью (коэффициентом надежности), которая характеризует степень достоверности (надежности) результатов. Чаще всего используют значение γ=0,95; реже γ=0,9 и γ=0,99; и совсем редко γ=0,8 или γ=0,999.

Интервальная оценка может быть записана в виде вероятностного утверждения

   или

где сам доверительный интервал это (- D;+ D).

Обычно для получения доверительной оценки истинного значения измеряемой величины рассчитывают ширину доверительного интервала Δ при заданной надежности  γ  (довери-тельной  вероятности).          

Как это делается?

Ширина доверительного интервала Δ это и есть ни что иное как суммарная погрешность измерения DS, которая, как уже обсуждалось ранее, чаще всего состоит из двух погрешностей: систематической DС и случайной DСЛ. Рассмотрим расчет DS для случаев прямых и косвенных измерений.

I.  Расчет DS для прямого измерения

1.1 Расчет систематической ошибки DС для прямого измерения

При суммировании всех составляющих систематической погрешности (δі) они рассматриваются как случайные величины. Если данные о виде их функции распределения отсутствуют, то их принимают за равномерные, при которых вероятность появления данной величины постоянна на всем интервале значений. Поэтому суммарную систематическую ошибку рассчитывают по формуле:

В простейшем случае, когда учитывается только одна погрешность средств измерений δср.изм :

gn – приведенная погрешность прибора (класс точности);

А – верхний предел измерения прибора.

   1.2 Расчет DСЛ для прямого измерения

Случайная ошибка DСЛ рассчитывается как ошибка выборки из n измерений по формуле, которая упоминалась уже ранее:

.

Т.о., чтобы определить случайную ошибку нам нужно для заданной надежности a найти коэффициент tna (по специальным таблицам t–распределения Стьюдента) и по результатам n измерений рассчитать среднеквадратическое отклонение S по известной формуле:

.

После того как  систематическая и случайная ошибки определены, необходимо произвести их сравнение. Если DС и DСЛ сопоставимы, т.е. отличаются не более чем на порядок, то DS определяется как сумма DС и DСЛ. Если DС << DСЛ или наоборот, то несущественной величиной пренебрегают, и вместо DS записывают одну из погрешностей (существенную величину).

Примечание: значения DСЛ и DС необходимо определять при одном и том же значении вероятности.

II.        Расчет DS для косвенного измерения

Для косвенных измерений принимается приближение D2S = Д(y), т.е. D2S равна дисперсии функции y = f(x):

.

Где  - суммарные погрешности прямых измерений, вычисляемые по п.1.1 – 1.2 и включающие как случайную так и систематическую составляющие.

Определение суммарной погрешности для прямых и косвенных измерений можно рассмотреть на примере расчета электрического сопротивления R (Ом), измеряя ток (I, A) и напряжение (U, В) (см. таблицу).

Таблица

Расчет суммарной погрешности для прямого и косвенного измерения

Фактор хi

Номер опыта j

Ошибка D

Значе

ние откли

ка

Y

1

2

…

n

Случайная

Систематическая

Суммарная

Прямые измерения

X1

X11

X12

…

X1n

Dx1сл

Dx1с

Dx1S

(I, A)

X2

X21

X22

...

X2n

Dx2сл

Dx2с

Dx2S

(U, B)

...

...

...

...

...

…

…

...

Xm

Xm1

Xm2

...

xmn

Dxmсл

Dxmс

DxmS

Косвенные

Y

Y1

Y2

...

Yn

–

–

(R, Ом) R = U / I

Окончательно результат измерения или истинное значение измеряемой величины В представляется в виде:

, вероятность Р = g.

В общем случае В – символ примеряемой величины,  - ее точечная оценка (результат измерения вычисленный по формуле), D = DS - суммарная погрешность.

Примечания: