Б. Пример обработки результатов прямых многократных измерений
Найти диаметр шарика и соответствующую погрешность.
1. Пусть измерения диаметра шарика микрометром дали следующие результаты:
,
,
,
,
, причем инструментальная погрешность микрометра
.
2. Среднеарифметическое из всех т.е.
.
3. Тогда дает
,
,
,
,
и
.
4.Заметим, что . Поэтому
является грубой погрешностью. Следовательно, замер
ошибочен, и мы исключаем из дальнейших расчетов и
, и
. Поэтому
.
5.Снова определяем , а также
,
,
,
.
6. Находим их квадраты ;
;
.
7. Рассчитываем
.
8. Задаемся значением доверительной вероятности и
9. для находим
(см. таблицу на с.20).
10. Получаем .
11. В нашем случае . Поэтому полная погрешность
.
3.12. Окончательный результат:
;
;
;
.
Цифры в третьем десятичном разряде после запятой округляется, так как инструментальная погрешность равна 0,01 мм, т.е. соответствует единице 2 десятичного разряда.
8. Обработка результатов косвенных измерений
Пусть косвенно определяемая величина рассчитана по формуле, выражаемой функцией
, (16)
причем результаты прямых многократных измерений величин уже известны, грубые погрешности исключены и рассчитаны величины
,
,
,
,
,
,..., где
,
,
– полные абсолютные погрешности прямых многократных измерений величин
,
,
,..., рассчитанных в соответствии с п.п. З–10 (см. стр.14) включительно. В качестве наилучшего приближения к истинному значению
принимают
. (17)
Случайные погрешности косвенно определяемой величины рассчитывают методом частных дифференциалов или методом дифференциала логарифма.
А. Метод частных дифференциалов
Частными производными функции нескольких переменных (в нашем случае ) по одной из них называют выражения;
а) при
,
и т.д.;
б) при
,
и т.д.;
в) при
,
и т.д.
Частную производную находят по правилам дифференцирования функций одной переменной, причем остальные переменные, кроме той, по которой берут частную производную, рассматриваются как постоянные. В случае а) роль переменной играет "а", а роль постоянных - "в","с" и т.д.
Частный дифференциал определяют равенством:
и т.д.
Итак, частные дифференциалы функции имеют вид:
при
,
при
,
при
,
В соответствии с этим за абсолютные погрешности принимают приращения ,
,
,...
,
,
, (18)
где - абсолютная погрешность косвенно определяемой величина, обусловленная погрешностью
только величины "а",
- абсолютная погрешность косвенно определяемой величины, обусловленная погрешностью
только величины "в" и т.д.
Таким образом, полная абсолютная погрешность результата косвенных измерений должна быть рассчитана по формуле:
. (19)