Обработка результатов измерения физических величин. Серопян Г.М - 7 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

13
ПОГРЕШНОСТЬ КОСВЕННОГО ИЗМЕРЕНИЯ
Обрабатывая прямые измерения, мы находим их выборочные
средние значения
z
y
x
,
,
, являющиеся, как было показано выше,
случайными величинами. Очевидно, что и величина
WW =
(
z
y
x
,
,
), представляющая собой выборочное среднее
искомой функции, будет также случайной величиной. Задача, как и
в случае прямых измерений, состоит в том, чтобы определить, с
какой вероятностью искомая величина W может быть заключена в
некотором заданном интервале W±ΔW.
В общем случае эта задача весьма сложна, и мы ограничимся
лишь ее приближенным решением.
2
2
2
2
2
2
Z
z
W
Y
y
W
X
x
W
W
+
+
= . (8)
Очень часто бывает удобно вычислить относительную по-
грешность результата косвенного измерения
W
dW
W
=ε .
Если W = W(x) функция одной переменой, тогда относи-
тельная погрешность определяется как
)(ln Wd
W
dW
W
==ε , (9)
т. е. для нахождения ε
W
необходимо сначала прологарифмировать
выражение W(x), а затем продифференцировать его по х. В случае
многих переменных можно, как и для абсолютных погрешностей,
ввести частные относительные погрешности, равные:
xW
х
x
= lnε ;
yW
х
y
= lnε ; (10)
14
zW
х
z
= lnε .
Тогда общая относительная погрешность определится как
222
zyxW
εεεε ++= . (11)
Расчет погрешности по формулам (10) и (11) особенно удоб-
но производить в случае, когда функция имеет одночленную (ло-
гарифмическую) формулу. Пусть, например,
y
x
AW
4
=
, где А
константа. Используя правило (10), имеем:
,ylnxlnAlnWln
2
1
4 +=
y
y
,
x
x
yx
=
=
2
14
εε ;
2
2
2
2
4
116
y
y
x
x
+=ε ;
Замечание. Прежде чем сделать расчет по формуле (11),
произведите оценку относительных погрешностей по отдельным
аргументам, вычисленных по формулам (10). Если при этом от-
дельные частные погрешности меньше максимальной хотя бы в
три раза, ими можно пренебречь. В таком случае общая формула
(11) значительно упростится.
Определив относительную погрешность η
W
, можно рассчи-
тать абсолютную погрешность (точность) по формуле:
WW
W
ε= . (12)
       ПОГРЕШНОСТЬ КОСВЕННОГО ИЗМЕРЕНИЯ                                                                 ∂
                                                                                                 εz =      ln W ⋅ ∆z .
                                                                                                        ∂х
     Обрабатывая прямые измерения, мы находим их выборочные               Тогда общая относительная погрешность определится как
средние значения x , y , z …, являющиеся, как было показано выше,
случайными     величинами.       Очевидно,    что   и    величина
                                                                                              ε W = ε x2 + ε y2 + ε z2 .         (11)

W = W ( x , y , z …), представляющая собой выборочное среднее            Расчет погрешности по формулам (10) и (11) особенно удоб-
                                                                    но производить в случае, когда функция имеет одночленную (ло-
искомой функции, будет также случайной величиной. Задача, как и
                                                                    гарифмическую) формулу. Пусть, например, W = A x , где А –
                                                                                                                       4
в случае прямых измерений, состоит в том, чтобы определить, с
                                                                                                                             y
какой вероятностью искомая величина W может быть заключена в
некотором заданном интервале W±ΔW.                                  константа. Используя правило (10), имеем:
      В общем случае эта задача весьма сложна, и мы ограничимся                         ln W = ln A + 4 ln x − 12 ln y ,
лишь ее приближенным решением.                                                                     4∆x          1 ∆y
                                     2
                                                                                            εx =       , εy = −      ;
           ∂W 
                    2
                        ∂W           ∂W 
                                                 2                                                  x           2 y
     ∆W =      ∆X +      ∆Y 2 +      ∆Z .
                   2                           2
                                                            (8)
           ∂x         ∂y           ∂z                                                 ε=
                                                                                                   16           1
                                                                                                       ⋅ ∆x 2 + 2 ⋅ ∆y 2 ;
                                                                                                     2
     Очень часто бывает удобно вычислить относительную по-                                         x           4y
грешность результата косвенного измерения
                                  dW                                      Замечание. Прежде чем сделать расчет по формуле (11),
                           εW =      .
                                  W                                 произведите оценку относительных погрешностей по отдельным
     Если W = W(x) – функция одной переменой, тогда относи-         аргументам, вычисленных по формулам (10). Если при этом от-
тельная погрешность определяется как                                дельные частные погрешности меньше максимальной хотя бы в
                           dW                                       три раза, ими можно пренебречь. В таком случае общая формула
                    εW =      = d (lnW ) ,                  (9)     (11) значительно упростится.
                           W
                                                                          Определив относительную погрешность ηW, можно рассчи-
т. е. для нахождения εW необходимо сначала прологарифмировать
                                                                    тать абсолютную погрешность (точность) по формуле:
выражение W(x), а затем продифференцировать его по х. В случае
многих переменных можно, как и для абсолютных погрешностей,                                        ∆W = ε W W .                  (12)
ввести частные относительные погрешности, равные:
                             ∂
                        εx =    ln W ⋅ ∆x ;
                             ∂х
                              ∂
                        ε y = ln W ⋅ ∆y ;                   (10)
                             ∂х

                                13                                                                        14