Feldolgozása kísérleti eredmények
A mérési eredmények feldolgozása
§ 1. Mérési módok
Mérési mennyiséget nevezik a műveletet, aminek tudjuk, hogy hány alkalommal a mért érték több (vagy kevesebb) egy megfelelő értéket kell hivatkozni (mértékegység). Minden mérést lehet osztani két típusa van: a közvetlen és közvetett.
STRAIGHT # 150; ilyen mérések, amelyben mi érdekli közvetlenül mért fizikai mennyiség (tömeg, hossz, időközönként, hőmérséklet-változás, stb).
INDIRECT # 150; Ez ilyen méréseket, ahol mi érdekli határozzuk (számított) direkt mérésekkel más változók az eredmények vele kapcsolatos bizonyos funkcionális függőséget. Például, sebességét meghatározó egyenletes mozgás a megtett távolság mérési időköz, mérése test sűrűsége és a testtömeg mérése térfogat, stb
A közös jellemzője mérés # 150; képtelenség megszerezni az igazi érték a mért érték, a mérési eredmény mindig tartalmaz némi hiba (a hiba). Ennek magyarázata a lényegében csak a mérés pontossága, és a természet a mért tárgyak magukat. Ezért, hogy jelezze, hogy az eredmény közel van az igazi érték, valamint a kapott eredmények azt mutatják, a mérési hiba.
Például, mértük a f fókusztávolságú lencse, és azt írta, hogy
F = (256 ± 2) mm (1)
Ez azt jelenti, hogy a fókusztávolság közötti tartományban 254-258 mm. De valójában ez az egyenlet (1) egy valószínűségi jelentését. Nem mondhatjuk, teljes bizonyossággal, hogy az érték rejlik a megadott tartományon belül, van egy bizonyos valószínűséggel, hogy így az (1) egyenlet kell egészíteni tovább részletezi a valószínűsége, amellyel ez a kapcsolat értelme (megfogalmazzuk ez az állítás pontosabb).
Hiba értékelésre van szükség, mert nem tudván, mik azok, lehetetlen, hogy a határozott következtetések kísérletet.
Általában számított abszolút és relatív hiba. abszolút hiba # 916; x a különbség az igazi érték a mérendő # 956; és egy mérési eredmény a x, azaz # 916; X = # 956 - x
Az arány az abszolút hiba az igazi a mérendő # 949; = (956 - x) / # 956; és az úgynevezett relatív hiba.
A abszolút hiba jellemzi a hiba a módszer, amelyet kiválasztott a mérést.
A relatív hiba jellemzi a mérés minőségéről. mérés pontossága az úgynevezett kölcsönös a relatív hiba, azaz a 1 / # 949;.
§ 2. Besorolás hibák
Minden mérési hibák három osztályba sorolhatók: hibák (baklövések), szisztematikus és véletlenszerű hibák.
Miatt elvesztett egy éles sérti a mérési körülmények az egyes megfigyelések. Ez a hiba járó push vagy a készülék meghibásodása esetén baklövés kísérletező váratlan beavatkozás, stb blunder ott általában nem több, mint egy # 150; két dimenzió, és nagyon különböző méretű más hibákat. Elérhetőség miss nagyban torzítják az eredményeket tartalmazó csúszik. A legegyszerűbb módja annak, létrehozza az oka a kisasszony, hogy megszüntesse azt a mérés során. Ha a folyamat mérésére a csúszás nem zárható ki, hogy meg kell tenni a feldolgozási a mérési eredmények felhasználásával egyedi kritériumok objektív azonosítani baklövés minden sor észrevételt, ha van ilyen.
Szisztematikus hibák hívott komponens mérési hiba állandó marad, és változik rendszeresen ismétlődő mérések azonos nagyságrendű. Szisztematikus hibák fordulnak elő, ha nem veszik figyelembe, például, a hőtágulás, amikor mérjük a fluidum térfogatát vagy gáz, elő, amikor a lassan változó hőmérséklet; ha a súlymérés nem veszi figyelembe a levegő hatására felhajtóerő a test és mérlegelni a súlyok, stb
Szisztematikus hibák figyelhetők, ha pontatlanul alkalmazott vonalzó skála (egyenetlen); kapilláris hőmérő különböző szakaszain eltérő keresztmetszetű; hiányában az elektromos áram segítségével a ampermérőn tű eszköz nem nulla, stb
Mint látható a példákból, szisztematikus hiba okozza bizonyos tényezők, értéke állandó marad (eltolás nulla a skála, neravnoplechnost súlyok), vagy megváltozott egy bizonyos (néha meglehetősen bonyolult) jog (skála egyenetlenségek, egyenetlen rész a kapilláris hőmérő, stb.)
Azt mondhatjuk, hogy a rendszeres hiba # 150; Ez a nyugodt kifejezés, helyettesítse az „a kísérletező hiba.”
Ilyen hibák fordulnak elő annak a ténynek köszönhető, hogy:- pontatlan mérőeszközök;
- A tényleges telepítése valamit eltér az ideális;
- nem egészen helyes elmélet a jelenség, azaz a Ez nem tartalmaz semmilyen hatást.
Mi a teendő az első esetben, mint tudjuk, # 150; szüksége kalibrálás vagy osztályozás. Két másik esetben, nincs terv. Minél jobban ismeri a fizika, a több tapasztalattal rendelkezik, annál valószínűbb, hogy megtalálja hasonló hatást, és ezért azok megszüntetésére. Általános szabályai receptek feltárása és megszüntetése szisztematikus hibák vannak, de a besorolás tehető. Mi megkülönböztetni négyféle szisztematikus hibákat.
- Szisztematikus hibák, amelyek természete tudja, és az is lehet értéket találni, ezért kizárt, és a módosítások bevezetése. Példa. Mérleg neravnoplechnyh. Hagyja, hogy a különbség a karok hosszát # 150; 0,001 mm. Amikor a hossza a himba 70 mm és tömege lemért 200 g testtömeg torzítás lesz 2,86 mg. Szisztematikus mérési hiba is kiküszöbölhető speciális súlyozási módszerek (Gauss módszer, az időszakos, stb).
- Szisztematikus hibák, amelyekről ismert, hogy őket, hogy az érték nem haladja meg egy bizonyos értéket. Ebben az esetben, lehet, hogy meghatározott maximális értéket, ha a válasz rekordot. Példa. Az útlevél kísérő mikrométer van írva „megengedhető hiba ± 0,004 mm. A +20 ± 4 ° C-on Ez azt jelenti, hogy a mérési adatok mikrométer nagyságrendű, egy test a megjelölt hőmérsékleten az útlevélben, mi abszolút hiba nem haladja meg a ± 0,004 mm bármely mért adatok.
Gyakran előfordul, hogy a maximális abszolút hiba adják a készülék jelzi osztálya műszer pontosságát, ami megjelenik a készüléken tárcsázza a megfelelő számú, gyakran tett egy kört.
A jelölő szám pontossági osztályú maximumot mutat abszolút hiba a készülék, százalékában kifejezve a legmagasabb mért érték a felső határ a skála.
Tegyük fel, a használt méréseket voltmérő, amelynek a skálája 0-250 V. A pontossági osztály ő # 150; 1. Ez azt jelenti, hogy a maximális abszolút hiba lehet tolerálható mérési ennek voltmérővel nem több, mint 1% a maximális feszültség értéke mérhető a skálán az eszköz, más szóval:
Pontossági osztály elektromos készülékek meghatározza a maximális hiba, amelyek értéke nem változik az átmenet során az elejétől a végéig a skála. A relatív hiba ebben a gyorsan változó, mert eszközök biztosítják a jó pontossággal alakváltozás szinte az egész skála, és nem ad neki a mérések elején a skála. Ezért a következő ajánlásokat: adja meg az eszköz (vagy eszköz mnogopredelnogo skála) úgy, hogy a nyíl a készülék mérésekor jel a közepén a skála.
Ha a pontosság az eszköz osztály nincs megadva, és nem az útlevél adatait, a maximális berendezés hibája készítették fél áron a legkevésbé részlege a skála.
Néhány szó a pontosság az uralkodók. Fém vonalak nagyon pontos: milliméter Division alkalmazott pontossággal jobb, mint ± 0,05 mm. centiméter, és nem rosszabb, mint egy precíziós 0,1 mm. A hiba mérést végzünk egy precíziós ilyen vonalak lényegében egyenlő hiba számíthat a szem (≤0.5 mm). Fa és műanyag vonalzó jobb, ha nem használja a hibák is meglepően nagy.
Hibás MIC biztosítja a 0,01 mm pontossággal. vastagsága mérési hiba által meghatározott pontossággal, amellyel a száma lehet, azaz precíziós nóniuszos (tipikusan 0,1 mm-es vagy 0,05 mm).
RANDOM hívott komponens mérési hiba változik véletlenszerűen ismétlődő mérések azonos nagyságrendű.
Elvégzése során ugyanolyan gondossággal és azonos körülmények között az ismételt mérések ugyanazon állandó változatlan értékeket megkapjuk mérések # 150; némelyik egymástól eltérő, és néhány azonos. Ezek az eltérések a mérések eredményeit jelzik bennük való jelenléte véletlen hiba komponensek.
A véletlen hiba történik, miközben a hatását számos forrásból, amelyek mindegyike önmagában is észrevétlen befolyásolja az eredményt a mérés, de a kumulatív hatása valamennyi forrás lehet elég erős.
A véletlen hiba is eltarthat a különböző abszolút érték, amelyet nem lehet előre egy adott mérőműszer. Ez a hiba egyaránt lehet pozitív vagy negatív. Véletlen hibák mindig jelen vannak a kísérletben. Ennek hiányában a rendszeres hibák, ezek az oka variáció az ismételt mérések tekintetében a valódi érték (14. ábra).
Ha ezen kívül van még egy szisztematikus hiba, a mérési eredmények elterjedt viszonylag igaz, és az eltolás értékét (15. ábra).
Ábra. 14 ábra. 15
Ha nincs más hibát, akkor néhány eredmény némileg eltúlzott, míg mások kissé alábecsülték. De ha ezen felül, az óra még mindig elmarad, akkor az összes eredmény túlságosan alacsony lesz. Ez a torzítás.
Számos tényező okozhatja a szisztematikus és véletlenszerű hibák. Például bekapcsolása és kikapcsolása nézni, mi is létrehozhatunk egy kis szabálytalan variáció kiindulási pontot és az óra leállítása képest az inga mozgása és hogy a legtöbb véletlen hiba. De ha ugyanaz minden alkalommal, amikor az idő, hogy tartalmazza a stopper, és néhány olyan későn, hogy kapcsolja ki, ez vezet a szisztematikus hiba.
Véletlen hibák okozta parallaxis hiba, ha a számlálást a megosztottság a skála, rázza az alapja az épület, a hatása enyhe légmozgás, stb
Bár kizárni alkalmi hibák az egyes mérések nem lehetséges, a matematikai elmélet a véletlen jelenségek hatásainak csökkentése ezeket a hibákat a végső mérési eredményt. Az alábbiakban látni fogjuk, hogy ez szükséges ahhoz, hogy nem egy, hanem több dimenzióban, és minél kisebb az érték a hiba, azt akarjuk, hogy a több mérés meg kell tölteni.
Meg kell jegyezni, hogy ha egy véletlen hiba nyert mérési adatok lesz sokkal kisebb, mint a hiba által meghatározott pontossággal az eszköz, akkor nyilvánvaló, hogy nincs értelme megpróbálni tovább csökkenti a véletlen hiba # 150; Még mindig a mérési eredmény nem lesz ezen a pontosabb.
Ezzel szemben, ha a véletlen hiba az eszköz (rendszeres), a mérést kell végezni többször annak érdekében, hogy csökkentsék a hiba értéke egy adott mérési sorozat, és a hiba kisebb, vagy azonos nagyságrendű pontosságot a készülék.