IV. Доверительный интервал в общем случае
В общем случае необходимо учитывать как случайные, так и систематические неопределенности (погрешности) измерений. Тогда границы доверительного интервала для суммарной неопределенности можно вычислить по формуле:
, (6)
где – граница доверительного интервала, обусловленного случайными ошибками измерений; – граница доверительного интервала, вызванная систематическими ошибками измерений.
При определении границ доверительного интервала неопределенности (погрешности) измерений, обусловленных вкладом как случайных, так и систематических ошибок, вычисление DхАи DхВ следует проводить при одном и том же значении доверительной вероятности р.
В практике учебных лабораторных работ обычно принято брать значение доверительной вероятности р = 0,68, тогда коэффициент Стьюдента при n = 10 составляет t = 1,1, а при n = ¥ t ¥ = 1,0. Вероятность р = 0,68 означает, что результат измерения величины х с вероятностью 68 % попадает в интервал (хср - Dx)…( хср + Dx), т.е. примерно каждое третье измерение дает результат за пределами данного интервала.
ОБРАБОТКА результатов косвенных измерений
1. Косвенными являются измерения, при которых искомую физическую величину Z определяют путем вычислений по результатам прямых измерений других величин. Поэтому после проведения прямых измерений и оценки их неопределенностей (погрешностей) необходимо вычислить среднее значение искомой величины (Zср) по рабочей формуле, в которую подставляют средние значения величин, полученных из прямых измерений.
2. Для оценки неопределенностей (погрешностей) косвенных измерений величины Z необходимо вывести формулу для ее относительной погрешности g. Пусть искомая величина Z является функцией нескольких переменных: .
Тогда
(7)
где – частные производные, которые вычисляются при средних значениях результатов прямых измерений ;
D – граница доверительного интервала для прямого измерения .
Формула для расчета относительной неопределенности косвенных измерений в некоторых простейших случаях представлена в табл. 2,
где символы D обозначают границы доверительного интервала для измеряемых величин .
Таблица 2
Вид функциональной зависимости | Относительная стандартная неопределенность |
3. После вывода формулы относительной погрешности необходимо по ней вычислить значение g, а затем определить доверительный интервал DZ искомой величины:
DZ = Zср . g.
Окончательный результат следует представить в стандартной форме:
(Zср– D Z)…(Zср + D Z).