Обработка результатов косвенных измерений

При косвенных измерениях физической величины её вычисляют по результатам прямых измерений других величин, с которыми она связана функциональной зависимостью. Пусть искомая физическая величина Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru функционально зависит от других независимых величин Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru следующим образом

Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru  

где Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru – величины, которые можно получить в процессе прямых измерений.

Требуется определить абсолютную Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru и относительную Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru погрешности измерения величины у.

В теории погрешностей доказывается, что абсолютная погрешность косвенных измерений Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru рассчитывается по формуле

Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru ,   (12)

где Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru – частная производная функции Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru по переменной Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru ; Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru – абсолютная погрешность отдельного прямого измерения величины Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru .

Абсолютные погрешности измерений Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru , Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru , и др. определяются для одного и того же значения доверительной вероятности Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru с использованием коэффициентов Стьюдента по формуле (6). Среднее значение измеряемой величины рассчитывается по формуле (1). В итоге, абсолютную погрешность вычисляют, используя формулу (12).

Относительную погрешность косвенных измерений рассчитывают по формуле

Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru .   (13)

Во многих случаях удобнее сначала вычислить относительную погрешность, а затем абсолютную погрешность по формуле

Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru (14)

Пример – Искомая величина Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru является функцией одной переменной Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru , т.е. Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru . Абсолютная погрешность Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru . Разделим последнее выражение на Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru . Теперь примем во внимание, что Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru представляет собой производную по переменной Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru натурального логарифма Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru . В результате получим

Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru  

Этой формулой удобно пользоваться, если функция Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru представляет собой дробь или произведение и, следовательно, удобна для логарифмирования.

Таким образом, при обработке результатов косвенных измерений нужно выполнить следующие действия:

– если искомая физическая величина Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru представляет собой сумму или разность физических величин, измеряемых непосредственно, то сначала, применяя формулу (12), находим абсолютную погрешность

Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru (15)

– если искомая физическая величина Обработка результатов косвенных измерений - student2.ru представляет собой произведение или частное независимых аргументов, то легче сначала найти относительную погрешность, которая может быть рассчитана по формуле (13), а затем – абсолютную по формуле (14);

– если в расчетную формулу искомой величины входят величины, которые не измеряются в данном эксперименте и известны с достаточно большой точностью (например, константа π, ускорение свободного падения g и др.), то их значения следует выбирать такими, чтобы относительной погрешностью этих величин можно было пренебречь по сравнению с другими погрешностями. Для этого их относительная погрешность должна быть на порядок (в 10 раз) меньше наибольшей относительной погрешности физических величин, измеряемых непосредственно.

Если табличные или экспериментальные данные приводятся без указания погрешности, то абсолютную погрешность принимают равной половине порядка последней значащей цифры.

Пример – π=3,14, Δπ=0,005.

Наши рекомендации