- •6.3. Статистичні методи оцінки вимірювань в експериментальних дослідженнях
- •6.3.1. Інтервальна оцінка за допомогою довірчого інтервалу.
- •6.3.2. Встановлення мінімальної кількості вимірювань.
- •6.3.3. Виключення грубих похибок ряду.
- •6.3.4. Визначення похибки функції.
- •6.3.5. Визначення оптимальної зони вимірювання.
- •6.3.6. Перевірка відтворюваності вимірювань.
- •6.4. Засоби вимірювання в експериментальних дослідженнях. Якість вимірювання
- •Тема 8. Винахідницька робота і її особливості
- •8.2. Винахідництво як творчий процес. Методи пошуку нових технічних рішень
- •Тема 7. Проведення експериментальних досліджень
6.3.3. Виключення грубих похибок ряду.
При
аналізі експерименту необхідно, перш
за все, виключити грубі похибки. Але
спочатку потрібно впевнитись, що це
дійсно груба похибка, а не відхилення
внаслідок статистичного розкиду.
Найбільш простим способом виключення
із ряду вимірювань, які найбільше
виділяються, є правило трьох сигм. Розкид
випадкових величин від середнього
значення не первищує
.
Більш достовірними є методи, що базуються на використанні довірчого інтервалу. Нехай є статистичний ряд малої вибірки, що підлягає нормальному закону розподілу. При наявності грубих помилок критерії їх появи:
;
![]()
,
де
xmax
i xmin
найбільше та найменше значення із n
вимірювань. В спеціальних таблицях
приведені в залежності від довірчої
ймовірності максимальні значення vax,
що виникають внаслідок статистичного
розкиду. Якщо 1
> vax,
то значення хmax
необхідно виключити із статистичного
ряду як грубу похибку. Якщо 2
< vax,
виключається величина хmin.
Після виключення грубих похибок
визначають нові значення
і
із n-1 або n-2 вимірювань.
6.3.4. Визначення похибки функції.
В багатьох випадках в процесі експериментальних досліджень доводиться мати справу із непрямими вимірюваннями, для чого застосовують функцію у=f(х1, … хn). У звязку з тим, що в дану функціюю підставляють не дійсні, а наближені значення, то і кінцевий результат буде наближеним. Тому в ТВП однією із основних задач є визначення похибки функції, якщо відомі похибки їх аргументів.
При дослідженні функції однієї змінної граничні абсолютні пр та відносні пр похибки обчислюються наступним чином:
пр = хf’(x), пр = d ln(x),
де f’(x) похідна функції f(x), d ln диференціал натурального логарифму функції.
Якщо досліджувана функція – функція багатьох змінних, то
;
.
6.3.5. Визначення оптимальної зони вимірювання.
Однією із задач ТВП є установлення оптимальних, тобто найбільш вигідних, умов вимірювання. Оптимальні умови вимірювання мають місце при пр = min. Методика розвязку цієї задачі наступна. Якщо досліджують функцію з однією невідомою змінною, то спочатку беруть першу похідну по х. Прирівнявши її до нуля, визначають х1. Якщо друга похідна по х1 буде додатньою, то функція у випадку х=х1 має мінімум. При наявності кількох змінних чинять аналогічно, але беруть похідні по всіх змінних. В результаті мінімізації функцій встановлюють оптимальну область вимірювання (інтервал температур, напружень,…) кожної функції, при якій похибка вимірювання є мінімальною.
6.3.6. Перевірка відтворюваності вимірювань.
Вище
були розглянуті загальні методи
перевірки експериментальних вимірювань
на точність та достовірність. Відповідальні
експерименти повинні бути перевірені
також на відтворюваність результатів,
тобто на їх повторюваність в певних
межах вимірювань із заданою достовірністю.
Суть такої перевірки зводиться до
наступного. Є кілька паралельних дослідів
(серій). Для кожної серії вираховують
середньоарифметичне значення
.
Потім вираховують дисперсію Ді.
Для того, щоб оцінити відтворюваність,
розраховують критерій Кохрена
(розрахунковий):
,
де
max Ді
найбільше значення дисперсій із числа
розглядуваних паралельних серій m.
сума дисперсій m серій. Рекомендується
m приймати від 2 до 4. Досліди вважають
відтворюваними при Kкр
Ккт,
де Ккт
табличне значення критерія Кохрена, що
приймається залежно від довірчої
ймовірності Рд
і числа степенів вільності q=n-1.
