Материал: Obr_eksp_rez

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

25

Таким чином, шукані параметри a і b можна отримати, розв'язавши систему рівнянь:

 

 

axi2 + bxi = xi yi , (34)

 

 

 

i

 

i

i

 

 

 

axi + b n = yi .

(35)

 

 

 

i

 

 

i

 

Друге рівняння (35) показує, що найкраща пряма проходить через точку з

 

1

xi , y =

1

 

 

через центр тяжіння всіх

координатами: x =

n

n

yi , тобто

 

i

 

i

 

 

експериментальних точок. Розв'язуючи систему рівнянь (34) та (35), маємо:

 

(xi x)(yi y)

 

n xi yi xi yi

 

 

x y

 

 

a =

=

=

xy

,

(36)

(xi x )2

n xi2 (xi )2

 

σx2

 

 

 

 

 

 

b = y ax .

 

 

 

 

 

 

(37)

Якщо залежність y = f (x) параболічна,

то

задача

зводиться до

знаходження трійки параметрів. Справді, в цьому випадку: y = ax2 +bx +c .

Отже, сума квадратів відхилень рівна:

 

S(a,b,c)= (yi axi2 bxi

c)2 .

 

(38)

i

 

 

 

 

 

Диференціюючи (38) по a,b,c , отримаємо систему рівнянь для

знаходження найбільш ймовірних параметрів:

 

axi2 + bxi + c n = yi ;

 

 

i

i

 

i

 

 

 

 

 

= xi yi ;

(39)

axi3 + bxi2 + cxi

 

i

i

i

i

 

axi4 + bxi3 + cxi2 = xi2 yi .

 

 

i

i

i

i

 

Ми отримали робочі співвідношення для апроксимації експериментальної залежності поліномами першого та другого степеня. Аналогічно можна отримати формули для знаходження оптимальної кривої (в сенсі найменших квадратів) для довільної фізично обумовленої залежності.

Для прикладу розглянемо визначення параметрів лінійної залежності a і b вольтамперної характеристики лінійного елементу.

Оскільки елемент лінійний, то вольтамперна характеристика матиме вигляд:

U = aI +b .

Отримані експериментальні дані наведені в таблиці.

I, мA

U, B

 

 

12.1

2.7

21.8

3.2

I, мA

U, B

 

 

82.4

7.2

90.1

7.5

29.8

3.5

38.3

4.0

46.6

5.1

61.1

5.8

70.3

5.9

26

97.0

7.7

107.3

8.7

115.2

9.0

126.6

9.5

140.0

10.2

 

За допомогою калькулятора знаходимо (I x,U y)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 7.92 102 А;

y 6.73 В

 

 

 

 

 

xi

yi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

=

xy

0.632 В А;

 

 

x2 7.95 103 А2;

 

 

 

y2 51.2 В2

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

σx2 =1.68 103 А2;

σy2 =5.95 В2.

 

 

 

 

Використовуючи формули (36), (37), знаходимо:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a =

 

xy

x y

=

0.632 7.92 102 6.73

59.2

B

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

σx2

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.68 103

 

 

 

 

b = y a x = 6.73 59.2 7.92 102 = 2.04 В. Отже, U = 59.2 I + 2.04 .

 

 

 

 

 

Додаток

 

 

 

 

 

 

27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z2

 

 

 

 

z

t 2

Таблиця 1. Розподіл Гауса:

f (z)=

1

 

 

2

;

F(z)=

2

2 dt

 

e

e

 

 

 

 

 

 

2π

 

 

 

 

 

 

π

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

f(z)

 

F(z)

 

 

 

 

 

z

 

 

f(z)

 

 

F(z)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.0

0.399

 

0.0

 

 

 

 

 

1.6

 

0.111

 

 

0.890

 

 

0.2

0.391

 

0.159

 

 

 

 

 

1.8

 

0.079

 

 

0.928

 

 

0.4

0.368

 

0.311

 

 

 

 

 

2.0

 

0.054

 

 

0.954

 

 

0.6

0.333

 

0.451

 

 

 

 

 

2.2

 

0.035

 

 

0.972

 

 

0.8

0.290

 

0.576

 

 

 

 

 

2.4

 

0.022

 

 

0.984

 

 

1.0

0.242

 

0.683

 

 

 

 

 

2.6

 

0.014

 

 

0.991

 

 

1.2

0.194

 

0.770

 

 

 

 

 

2.8

 

0.008

 

 

0.995

 

 

1.4

0.150

 

0.833

 

 

 

 

 

3.0

 

0.0044

 

0.9973

 

Таблиця 2. Коефіцієнти Стьюдента tp,k.

 

k

 

 

 

 

P

 

 

 

 

0.90

 

0.95

0.98

0.99

0.999

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

2.132

 

2.776

3.747

4.604

8.610

 

 

5

2.015

 

2.571

3.365

4.032

6.859

 

 

6

1.943

 

2.447

3.143

3.707

5.959

 

 

7

1.895

 

2.365

2.998

3.499

5.405

 

 

8

1.860

 

2.306

2.896

3.355

5.041

 

 

9

1.833

 

2.262

2.821

3.250

4.781

 

 

10

1.812

 

2.228

2.764

3.169

4.587

 

 

11

1.796

 

2.201

2.718

3.106

4.487

 

 

12

1.782

 

2.179

2.681

3.055

4.318

 

 

13

1.771

 

2.160

2.650

3.012

4.221

 

 

14

1.761

 

2.145

2.624

2.977

4.140

 

 

15

1.753

 

2.131

2.602

2.947

4.073

 

 

16

1.746

 

2.120

2.583

2.921

4.015

 

 

18

1.734

 

2.103

2.552

2.878

3.922

 

Таблиця 3. Коефіцієнти tp.

 

 

 

 

P

 

 

 

tp

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.52

 

 

 

0.7

 

 

 

 

0.68

 

 

 

1.0

 

 

 

 

0.83

 

 

 

1.3

 

 

 

 

0.89

 

 

 

1.6

 

 

 

 

0.95

 

 

 

2.0

 

 

P

k 0.90 0.95 0.98 0.99 0.999

20 1.725 2.086 2.528 2.845 3.850

25 1.708 2.060 2.485 2.787 3.725

30 1.697 2.042 2.457 2.750 3.646

35 1.689 2.030 2.437 2.724 3.591

40 1.684 2.021 2.423 2.704 3.551

45 1.679 2.014 2.412 2.689 3.522

50 1.676 2.008 2.403 2.677 3.497

60 1.671 2.000 2.390 2.660 3.460

70 1.667 1.995 2.381 2.648 3.436

80 1.664 1.990 2.374 2.639 3.416

90 1.662 1.987 2.368 2.632 3.401

100 1.660 1.984 2.364 2.626 3.391

1.645 1.960 2.326 2.576 3.291

P

tp

0.97

 

2.2

0.98

2.4

0.991

2.6

0.995

2.8

0.997

3.0

28

Література

1.ГОСТ 8.417-81/СТ СЭВ 1052-78/. Единицы физических величин.

2.ГОСТ 8.11-72 ГСИ. Показатели точности измерений и формулы представления результатов измерения.

3. ГОСТ 8.207-76 ГСИ. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения.

4.Пугачев В.С. Теория вероятностей и математическая статистика.- М.:

Наука, 1979.- 496с.

5.Сквайрс Дж. Практическая физика. М.: Мир, 1971. 246с.

6. Деденко Л.Г., Кершенцев В.В. Математическая обработка и оформление результатов эксперимента. М.: Изд. Моск. ун-та, 1977.- 112с.

7.Зайдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений.- Ленинград:

Наука, 1968.- 96с.

8.Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные мотоды.- М.:

Наука, 1987.- 600с.

9.Орлов А. И. Прикладная статистика. Учебник. - М.: Экзамен, 2006. -

671с.

10.Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. Том 1. (2-е изд.). - М.: Мир, 1964 - 511c.

11.Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. Том 2. -

М.: Мир, 1967 - 765c.

12.Володарський Є.Т., Кошева Л.О. Статистична обробка даних. Навчальний посібник. – К.: “НАУ друк”, 2008. - 308с.

13.Баховець Б.О., Ковальчук Д.М. Практикум з метрології і основ вимірювань. – Рівне: НУВГП, 2004. – 131с.