Запись и округление результата измерения

Погрешность результата рассчитывается по случайной выборке, и сама содержит погрешность. Новое измерение (новая выборка) даст новую погрешность, отличную от первой. Можно считать, что объек­тивную информацию о величине погрешности несут лишь одна – две зна­чащие цифры в её численном выражении. Остальные значащие цифры можно считать случайными. Результат измерения также содержит лишь ограниченное число значащих цифр, несущих информацию о величине этого результата. В связи с этим числовые значения результата и погрешности должны быть округлены. При округлении используют сле­дующие правила:

1. Предварительно результат и погрешность записывают в нор­мальном виде: общий показатель степени выносят за скобку или за­меняют соответствующей приставкой: микро, милли, кило, мега и др. Например,

x = 0.22 ± 0.03 м = (22 ± 3)·10^–2 м = 22 ± 3 см.

Запрещены записи вида x = 22·10^–2 ± 30·10^–3 м или x = 0.22 ± 3·10^–2 м. Показатель 10¹ не выносится.

2. Если результат будет в дальнейшем использован в вычислениях, то во избежание накопления погрешностей за счет округлений пог­решность округляют до двух значащих цифр при любой первой. При промежуточных вычислениях величин и (из которых впоследствии будет извлекаться квадратный корень для нахождения и ) следует сохранять не менее четырех значащих цифр.

3. Если результат измерения является окончательным и не будет использован в вычислениях других величин, то доверительную пог­решность Dx округляют до первой значащей цифры, если она равна или больше 2, или до двух значащих цифр, если первая равна 1.

4. Среднее значение x округляют до того разряда, которым оканчивается округленная погрешность Dx:

Если погрешность округляется до двух значащих цифр, но вто­рая из них равна нулю, то этот нуль сохраняется, а в соответствующем ему разряде результата записывается получающаяся там значащая цифра: x = 3.48 ± 0.10.

2.11. Алгоритм обработки данных прямых измерений
по выборке

1. Устранить из выборки очевидные промахи (описки).

2. Из результатов измерений исключить известные систематические погрешности.

3. Упорядочить выборку в порядке возрастания ее элементов.

4. Провести проверку выборки на наличие грубых погрешностей и ее связность по размаху выборки: x_i+1–x_i < U_{P, N} R, i=1…N–1 или только на наличие грубых погрешностей по отклонению наиболее отстоящего результата наблюдения x₁ от среднего значения : |x₁ – | > v_{P, N} S_x, где .

5. Вычислить выборочное среднее .

6. Вычислить выборочное СКО среднего: .

7. Задаться доверительной вероятностью P в диапазоне 0.9…0.99. Как правило, для технических приложений (в том числе в данном курсе) принято выбирать P = 0.95.

8. Определить случайную погрешность Dx = t_{P, N} S , где t_{P, N} – коэффициент Стьюдента. Значения t_{95 %, N} для некоторых N приведены в приложении.

9. Определить оценочное значение случайной погрешности по размаху выборки Dx = b_{P, N} R. Значения случайных погрешностей, рассчитанные разными способами, должны примерно совпадать.

10. Определить верхнюю границу погрешности прибора .

11. Рассчитать полную погрешность результата измерения: .

12. Вычислить относительную погрешность dx = (Dx/ )×100 %.

13. Округлить числовые значения полной погрешности и результата измерения.

14. Записать окончательный результат в виде:

.

15. Свести результаты расчетов в таблицу.

xi	15.8	15.7	16.1	16.0	15.9	θx = 0.2
x↑i	15.7	15.8	15.9	16.0	16.1	= 15.9, R = x↑N –x↑1 = 0.4
Ui = xi+1 – xi	0.1	0.1	0.1	0.1	Ui < UP, N R = 0.64.0.4 = 0.256
Δxi = xi –	–0.2	–0.1		0.1	0.2	∑Δxi = 0
(Δxi)2	0.04	0.01		0.01	0.04	∑(Δxi)2 = 0.1000

= 0.0707,

, , ,

, ,

.

Контрольные вопросы

1. Что такое наблюдение и результат наблюдения?

2. Что такое выборка и объем выборки?

3. Что такое генеральная совокупность?

4. Что понимают под выборочным средним, под результатом измерения?

5. Как рассчитываются среднеквадратичное отклонение результата наблюдения и СКО среднего? Что эти величины характеризуют?

6. Какую выборку называют ранжированной (упорядоченной)? Имеет ли смысл проверять некрайние элементы упорядоченной выборки на промахи?

7. Как рассчитывают приборную погрешность при известном и неизвестном классах точности прибора? Что понимают под классом точности прибора?

8. Как определяются приборные погрешности, когда на приборе класс точности указан числом, обведенным в кружок? Как определяются приборные погрешности, когда на приборе класс точности указан просто числом?

9. Какие величины задаются произвольно экспериментатором в процессе расчета случайной погрешности?

10. Что произойдет с доверительным интервалом при выборе большей доверительной вероятности?

11. Как складываются друг с другом случайные и приборные погрешности?