Проведение эксперимента и обработка результатов

Экспериментам предшествует разработка методики его проведения, предусматривающая следующие этапы:

- формулирование цели и задач;

- выбор варьирующих факторов и диапазона их изменения;

- обоснование потребного количества измерений;

- описание порядка проведения экспериментов и разработка журнала регистрации результатов;

- обоснование способов обработки и анализа результатов и формы их представления.

Цель и задачи эксперимента формулируются в задании на выполнение работы.

Исходя из этого, определяются варьирующие факторы. Диапазон их изменения определяется возможностями экспериментального участка. В общем случае следует стремиться к максимальному использованию располагаемого диапазона изменения параметров.

Учитывая, что точность получаемых результатов измерения зависит от точности измерительных приборов и внимательности экспериментатора, добиться желаемой точности определения параметров можно многократным повторением эксперимента. Необходимое количество повторений (n) определяется соотношением относительных ошибок одного измерения и конечного результата

,

где - относительная ошибка одного измерения;

- требуемая точность измерения.

Ошибку одного прямого измерения позволяют определить класс точности манометра, цена одного деления термометра и точность расходомера.

Полученное значение n следует воспринимать как количество замеров, гарантирующее определение величины с заданной точностью при самом неблагоприятном сочетании факторов. Практическое достаточное количество измерений, обеспечивающее получение желаемой точности, может оказаться в десятки раз меньше теоретического. Реальное значение n целесообразно определять по результатам пробной серии измерений.

С учетом полученных результатов разрабатывается порядок проведения экспериментов и журнал регистрации контролируемых параметров.

Обработка результатов измерений предполагает использование методов математической статистики для оценки достоверности полученных значений и точности их среднеарифметической величины x_ср

.

Мерой точности определения величины может быть среднее квадратическое отклонение σ

.

При заданной достоверности результат не должен выходить за доверительный интервал. Оценку достоверности результата можно произвести, используя понятие гарантийного коэффициента

,

где t_k – критическое значение гарантийного коэффициента.

Критическое значение гарантийного коэффициента является табличной величиной и зависит от количества замеров и вероятности, что отклонение не превысит максимальное значение. При вероятности Р=0,95 в зависимости от количества замеров n гарантийный коэффициент принимает следующие значения:

n=3 t_k=2.735

n=5 t_k=2.571

n=10 t_k=2.228

n=20 t_k=2.086

Все результаты, для которых соблюдается условие , должны признаваться недостоверными и из расчетов исключаться

Статистическая обработка результатов повторяется с оставшимся количеством измерений. Среднеквадратическая ошибка измерения определяется зависимостью

.

Если полученная погрешность превышает требуемую точность, то проводятся дополнительные эксперименты.

Результаты экспериментов представляются в виде таблиц или графиков.