Метод дисперсионного анализа

Используя данные таблицы №1 выявить наличие переменной систематической погрешности результатов измерений с помощью метода дисперсионного анализа.

Найдем дисперсии для каждой серии измерений.

метод дисперсионного анализа - student2.ru , (4.2.1)

где метод дисперсионного анализа - student2.ru

Среднее арифметическое результатов измерений, для каждой серии известно из раздела 5.1.

метод дисперсионного анализа - student2.ru ; метод дисперсионного анализа - student2.ru ; метод дисперсионного анализа - student2.ru .

Дисперсия первой серии измерений.

метод дисперсионного анализа - student2.ru

метод дисперсионного анализа - student2.ru
метод дисперсионного анализа - student2.ru

Дисперсия второй серии измерений.

метод дисперсионного анализа - student2.ru

метод дисперсионного анализа - student2.ru
метод дисперсионного анализа - student2.ru

Дисперсия третьей серии испытаний.

метод дисперсионного анализа - student2.ru

метод дисперсионного анализа - student2.ru
метод дисперсионного анализа - student2.ru

Дисперсия для всей совокупности измерений, для всех серий.

метод дисперсионного анализа - student2.ru (4.2.2)

Вначале рассчитаем среднее арифметическое для всех измерений во всех сериях.

метод дисперсионного анализа - student2.ru ; (4.2.3)

где s-число серий, N-общее число измерений во всех сериях

метод дисперсионного анализа - student2.ru

метод дисперсионного анализа - student2.ru

метод дисперсионного анализа - student2.ru

метод дисперсионного анализа - student2.ru

метод дисперсионного анализа - student2.ru

метод дисперсионного анализа - student2.ru 37.6218

Теперь рассчитаем дисперсию для всей совокупности измерений во всех сериях.

метод дисперсионного анализа - student2.ru

метод дисперсионного анализа - student2.ru

метод дисперсионного анализа - student2.ru

метод дисперсионного анализа - student2.ru

метод дисперсионного анализа - student2.ru

метод дисперсионного анализа - student2.ru

метод дисперсионного анализа - student2.ru

Вычислим дисперсионный критерий Фишера для каждой серии.

метод дисперсионного анализа - student2.ru ; (4.2.4)

И сравним полученные значения Fj со значениями F(N,S,P), (где N-количество измерений, S-количество серий измерений, P-доверительная вероятность), которые являются табличными.
метод дисперсионного анализа - student2.ru

При F(N,S,P) =5,39 метод дисперсионного анализа - student2.ru следовательно, с вероятностью 0.99 в первой серии измерений переменная систематическая погрешность присутствует

метод дисперсионного анализа - student2.ru

метод дисперсионного анализа - student2.ru следовательно, с вероятностью 0.99 во второй серии измерений переменная систематическая погрешность присутствует.

метод дисперсионного анализа - student2.ru

метод дисперсионного анализа - student2.ru следовательно, с вероятностью 0.99 в третьей серии измерений переменная систематическая погрешность присутствует.

Вывод: так как метод дисперсионного анализа - student2.ru и метод дисперсионного анализа - student2.ru принимается гипотеза о наличии переменной систематической погрешности с вероятностью 0,99 во всех трех сериях измерений.

ВАРИАЦИОННЫЙ МЕТОД

Выявить наличие переменной систематической погрешности с помощью вариационного метода, для первой и второй серии измерений. Доверительная вероятность Рд=0.99.

Составим два вариационных ряда.

Таблица 2

Вариационные ряды

№ измерения
I ряд 37.5679 37.5686 37.5941 37.5993 37.6153
II ряд 37,5789 37,5884 37,5964 37,5996 37,6002
№ измерения
I ряд 37.6234 37.6254 37.6758 37.6876 37.6999
II ряд 37,6276 37,6316 37,6523 37,6566 37,6905

Найдем среднее арифметическое для каждого вариационного ряда.

метод дисперсионного анализа - student2.ru (4.3.1)

метод дисперсионного анализа - student2.ru

метод дисперсионного анализа - student2.ru

Так как метод дисперсионного анализа - student2.ru то составляем общий вариационный ряд, в котором все значения расположены в порядке возрастания.

Таблица 3

Общий вариационный ряд

величина 37.5679 37.5686 37,5789 37,5884 37.5941 37,5964 37.5993
величина 37,5996 37,6002 37.6153 37.6234 37.6254 37,6276 37,6316
 
величина 37,6523 37,6566 37.6758 37.6876 37,6905 37.6999  

Каждому члену вариационного ряда присваиваем номер-ранг.

Проверим выполнение неравенства:

метод дисперсионного анализа - student2.ru , (4.3.2)

где метод дисперсионного анализа - student2.ru ранг члена первого вариационного ряда метод дисперсионного анализа - student2.ru равный его номеру в общем вариационном ряду.

метод дисперсионного анализа - student2.ru

метод дисперсионного анализа - student2.ru доверительной вероятности Рд.

метод дисперсионного анализа - student2.ru

Вывод: неравенство выполнено, отсюда следует, что переменная систематическая погрешность отсутствует с вероятностью метод дисперсионного анализа - student2.ru .

Вывод по четвертому разделу: метод последовательных разностей и вариационный метод показали отсутствие переменной систематической погрешности во всех трех сериях измерений, но метод дисперсного анализа показал наличие данной погрешности. Так как метод дисперсного анализа действует только в случае, если результаты измерений в сериях подчиняются закону нормального распределения, то вывод полученный данным методом может оказаться ошибочным. Для подтверждения или опровержения результатов полученных методом дисперсного анализа необходимо проверить гипотезу о нормальном распределении результатов измерений.

Наши рекомендации