II. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЛУЧАЙНЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ
Случайные погрешности рассчитываются с помощью методов теории вероятностей. При большой серии измерений случайная ошибка характеризуется величиной средней квадратичной ошибки среднего арифметического ;
. (2)
При небольшом числе измерений для обеспечения заданной доверительной вероятности приходится брать более широкие доверительные интервалы.
Погрешность определяется в этом случае по формуле
, (3)
где - коэффициент Стьюдента, зависящий от доверительной вероятности и числа опытов .
Значения коэффициентов Стьюдента для приведены в таблице 1.
Таблица 1.
2,0 | 1,3 | 1,3 | 1,2 | 1,2 | 1,1 | 1,1 | 1,1 | 1,1 | 1,1 | 1,1 | 1,1 | 1,1 | 1,1 |
III. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИСТЕМАТИЧЕСКОЙ ПОГРЕШНОСТИ
Систематическую погрешность прямого измерения можно оценить, руководствуясь следующими правилами:
1. Для большинства приборов величина систематической погрешности равна половине цены деления прибора.
ПРИМЕРЫ: 1) измерительная линейка с ценой деления 1 мм,
= 0,5 мм.
2) Весы торговые с ценой деления 5 г,
= 2,5 г.
2. Для приборов, имеющих нониус (штангенциркуль, микрометр) - точность нониуса.
ПРИМЕРЫ: 1) Микрометр с точностью нониуса 0,01 мм,
= 0,01 мм.
2) Штангенциркуль с точность нониуса 0,1 мм,
= 0,1 мм.
3. Для электроизмерительных приборов рассчитывается по классу точности прибора:
.
Класс точности указывается на лицевой панели прибора. Наиболее часто используются электроизмерительные приборы с классами точности: 0,5; 0,1; 1,5; 2,0; 2,5.
Для большинства электроизмерительных приборов (амперметры, вольтметры) значение соответствует конечному (предельному) значению рабочей части шкалы.
Для магазинов сопротивлений, ёмкостей, индуктивностей за берётся набранное на магазине значение соответствующей величины.
ПРИМЕРЫ: 1) Для измерения силы тока используется амперметр с классом точности = 1,0 и пределом измерений 1,5 А, следовательно,
А.
2) Класс точности магазина сопротивлений = 0,2, на магазине набрано значение сопротивления = 1200 Ом, следовательно,
Ом.
4. Систематическая погрешность табличной или заданной величины принимается равной половине единицы последнего разряда числа.
ПРИМЕРЫ: 1) На установке приведена масса баллистического маятника = 960 г, следовательно,
= 0,5 г. ;
2) Табличное значение удельной теплоемкости плавления олова = 58,2 кДж/кг, следовательно,
= 0,05 кДж/кг.
5. Систематическая погрешность, связанная с округлением какой-либо величины, принимается равной разности между её точным значением и приближенным значением, используемым в расчёте.
ПРИМЕРЫ: 1) Погрешность числа ,
= 3,1416-3,14=0,0016.
2) Погрешность ускорения свободного падения,
= 9,81 - 9,8 = 0,01 м/с2.
3) Погрешность массы электрона,
= (9,11 – 9,1)·10-31= 0,01·10-31кг.