51 Cредняя квадратическая погрешность (СКП)

Строительство - Геодезия

 

51 Cредняя квадратическая погрешность (СКП). Формулы Гаусса и Бесселя. Порядок матобработки ряда равноточных измерений. Предельная абсолютная и относительная погрешности.

Наилучшим критерием  оценки  точности  измерений  принято  считать среднюю квадратическую  погрешность  (СКП) измерения,  определяемую по формуле Гаусса:   

где Δi=li-X  (Х - истинное значение измеряемой величины, а li - результат измерения).

Так как,  в большинстве случаях истинное значение  неизвестно,  то СКП определяют по формуле Бесселя:

где ϑi=li-х (х - средняя арифметическое значение или  вероятнейшее значение измеряемой величины, а li - результат измерения).

СКП арифметической середины:

Эта формула показывает, что СКП арифметической середины в √n раз меньше СКП отдельного измерения.

На практике различают предельные и относительные погрешности. Теорией доказывается, а практикой подтверждается, что абсолютное большинство случайных погрешностей находится в интервале от 0 до m - 68% , от 0 до 2m - 95% , от 0 до 3m - 99.7%.

На практике за предельную погрешность принимают 2m, т.е. с вероятностью 95% можно утверждать, что случайные погрешности  не  превысят  величины  равной  2m.  Если  n<10 то ϑi(пред)=tB . M, где tB - коэффициент Стьюдента (таблица)

Таблица коэффициентов Стьюдента

tB

n

tB

tB

4,53

5

2,65

2,37

3,31

6

2,52

2,32

2,87

7

2,43

2,28

Рассмотрим на примере как выполняется математическая обработка результатов ряда равноточных измерений. Пусть длина линии измерена шесть раз (см.  таблицу).  Необходимо найти вероятнейшее значение измеренной величины и оценить результаты измерений.

l'=75.10 м,

x =75.10+0.37/6=75.16 м,

m =√91 / 5=4.2 см,

М = 4.2 / √6=1.7 см,

ϑi(пред)=tB . M = 2.52 . 1.7 = 4.4 см,

L = 75.16 + 0.04 м (P=95%),

Отн.погр.ΔL/L=4.4/7510=1/1700

N

l,м

E,см

ϑ,см

ϑ2

1

75.15

+5

-1

1

2

75.18

+8

+2

4

3

75.20

+10

+4

16

4

75.13

+3

-3

9

5

75.10

0

-6

36

6

75.21

+11

+5

25

Σ

37

+1

91

Матобработка ряда  измерений одной и той же величины выполняется в следующей последовательности:

- определение вероятнейшего значения измеренной величины x=Σli/n;

- оценка точности отдельного измерения

- оценка точности арифметической середины (вероятнейшего значения)

- определение окончательного результата   L = x ± tBM.

51А. Средняя квадратическая погрешность функции измеренных величин.

Пусть известна функция общего вида

z = f (x,y,...,t),

где x,y,...,t - независимые измеренные величины,  полученные с известными средними квадратическими погрешностями (СКП).

Тогда СКП функции независимых аргументов равна z корню квадратному из суммы квадратов произведений частных производных функций по каждому из аргументов на СКП соответствующих аргументов, т.е.

(*)

Если функция имеет вид

z = x + y + ...+ t,

то

Для функции

z = k1x + k2y + ...+knt,

где k1,k2,kn - постоянные величины,

Пример 1.Определить  СКП  превышения,   полученного   по   формуле h=d. tgν,  если горизонтальное проложение d=100.0 м, ν=4? 30', md=0.5 м, mν=1'.

Решение.

1.Находим частные производные

dh/dd = tgν,         dh/dv=d/cos2ν.

2.По формуле (*) получаем

м

Пример 2.  Определите  с какой СКП получена площадь здания прямоугольной формы, если его длина и ширина соответственно равные 36 и 12 м  измерены с СКП 1 см.

Решение.

    Площадь здания  P = a . b.

    Так как (dP/da)=b,

dP/db=a,        ma=mb=ma,b, то

м2