Большинство измерений являются косвенными. В этом случае искомая величина Х является функцией нескольких переменных а, b, c…, значения которых можно найти прямыми измерениями: Х = f(a,b,c …).
Среднее арифметическое результата косвенных измерений будет равно:
<X> = f(< a >,< b >,< c >…).
Одним из способов вычисления погрешности является способ дифференцирования натурального логарифма функции Х = f(a,b,c …). Если, например, искомая величина Х определяется соотношением Х = , то после логарифмирования получаем: lnX = ln a + ln b + ln(c+d).
Дифференциал этого выражения имеет вид:
.
Применительно к вычислению приближенных значений его можно записать для относительной погрешности в виде:
e = . (4)
Абсолютная погрешность при этом рассчитывается по формуле:
DХ = <Х>×e (5)
Таким образом, расчет погрешностей и вычисление результата при косвенных измерениях производят в следующем порядке:
1) Проводят измерения всех величин, входящих в исходную формулу для вычисления конечного результата.
|
|
2) Вычисляют средние арифметические значения каждой измеряемой величины и их абсолютные погрешности.
3) Подставляют в исходную формулу средние значения всех измеренных величин и вычисляют среднее значение искомой величины:
<X> = f(< a >,< b >,< c >…).
4) Логарифмируют исходную формулу Х = f(a,b,c …) и записывают выражение для относительной погрешности в виде формулы (4).
5) Рассчитывают относительную погрешность e = .
6) Рассчитывают абсолютную погрешность результата по формуле (5).
7) Окончательный результат записывают в виде:
Х = Хср ± DХ e = …% |
Абсолютные и относительные погрешности простейших функций приведены в таблице:
Функция | Абсолютная погрешность | Относительная погрешность |
a+b | Da+Db | |
a-b | Da+Db | |
a×b | aDb+bDa | |
sin a | ||
cos a |
Правила округления
1. Если первая из отбрасываемых цифр в среднем значении измеряемой величины равна или больше пяти, то предшествующая цифра увеличивается на единицу, в противном случае последняя цифра остается без изменения.
2. Значение погрешностей округляется в сторону увеличения до одной значащей цифры (до двух – в случае, если первая цифра равна единице).
3. В среднем значении измеряемой величины указываются все цифры до последнего разряда, указанного в значении погрешности.
Пример 1:Абсолютная погрешность при измерении длины l составила Dl= 25,32м, среднее значение величины l ср=335,89м. Результат измерений представляется следующим образом:
l = (340 ± 30)м e = 9% |
Неправильные записи: , .
Пример 2: Абсолютная погрешность при измерении массы m составила
Dm = 0,0567кг, среднее значение величины m ср = 0,438кг. Результат измерений представляется следующим образом:
|
|
m = (0,44 ± 0,06)кг e = 14% |
Неправильные записи: , .