2.4. Грубые погрешности

Грубая погрешность (промах) - случайная погрешность, резко отличающаяся в данном ряду и в данных условиях от остальных результатов измерений. Как правило, она возникает от неправильных действий оператора, непредвиденных резких кратковременных изменений условий проведения измерений и т.д. Такие результаты обычно отбрасываются. Для обоснованного выделения их существуют критерии Райта, Романовского, Шарлье, Диксона и др. [1,2].

2.4.1. Критерии исключения грубых погрешностей.

Вопрос о том, содержит ли результат измерений грубую погрешность, решается общими методами проверки статистических гипотез. Проверяемая гипотеза состоит в том, что результат наблюдения х_i не содержит грубой погрешности, т.е. является одним из значений измеряемой величины. Пользуясь статистическими критериями, пытаются опровергнуть выдвинутую гипотезу. Если это удается, то в результатах измерений содержится грубая погрешность и этот результат исключают.

Для выявления грубых погрешностей задаются вероятностью q (уровнем значимости) того, что сомнительный результат действительно мог иметь место. Рассмотрим некоторые критерии исключения грубых погрешностей измерений.

Критерий “трех сигм”(критерий Райта) применяется для результатов измерений, распределенных по нормальному закону. По этому критерию результат с вероятностью q < 0,003 маловероятен и его можно считать промахом, если |- х_i| > 3S_x , где S_x оценка СКО измерений. Величины , S_x вычисляются без учета экстремальных значений х_i .Данный критерий надежен при числе измерений n  20...30.

Это правило считается слишком жестким, рекомендуется 1, 2 граница цензурирования в зависимости от объема выборки: при 6<n<100 она равна 4S_x ; при 100<n<1000 − 4,5S_x ; при 1000 <n <10000 − 5S_x .

В общем случае границы цензурирования t_гр выборки зависят от объема и распределения.

Критерий Романовского применяется, если число измерений n < 20. При этом вычисляется соотношение |(- х_i)/S_x| = β и сравнивается с критерием β_Т, выбранным по таблице. Если β > β_Т, результат х_i считается промахом и отбрасывается.

Табл.1

Значения критерия Романовского

	n = 4	n = 6	n = 8	n = 10	n = 12	n = 15	n = 20
0,01	1,73	2,16	2,43	2,62	2,75	2,90	3,08
0,02	1,72	2,13	2,37	2,54	2,66	2,80	2,96
0,05	1,71	2,10	2,27	2,41	2,52	2,64	2,78
0,1	1,69	2,00	2,17	2,29	2,39	2,49	2,62

Применение данных критериев требует осмотрительности и учета объективных условий измерений. В сомнительных случаях лучше сделать дополнительные измерения (не взамен, а кроме них) и далее привлечь на помощь статистику.

3. Условия проведения измерений

В процессе измерений важную роль играют условия проведения измерений, что проявляется в изменении метрологических характеристик средств измерения. При этом следует ввести понятие влияющей физической величины.

Влияющая физическая величина – это физическая величина не измеряемая данным средством измерения, однако влияющая на результат и погрешность измерения.

Влияющие величины подразделяются на следующие группы:

• климатические (температура окружающей среды, относительная влажность, атмосферное давление);

• электрические и магнитные (колебания электрического тока, напряжение в электрической сети, частота переменного тока, магнитное поле и др.);

• внешние нагрузки (вибрации, ударные нагрузки, внешние касания деталей приборов, ионизирующее излучение, газовый состав атмосферы и т. д.).

Для конкретных областей измерений устанавливают единые условия, называемые нормальными. Значение физической величины, соответствующее нормальным условиям, называют номинальным значением влияющей величины.

Различают нормальные, рабочие и предельные условия измерений.

В нормальных условиях изменением результата измерений под воздействием влияющей величины можно пренебречь. Нормальные условия задаются в нормативно-технических документах на средства измерения. При нормальных условиях определяется основная погрешность данного средства измерения.

Рабочими называются условия измерений, при которых влияющие величины находятся в пределах своих рабочих областей. В этой области нормируется дополнительная погрешность. Дополнительная погрешность возникает из-за изменения условий измерения. В стандартах на средства измерений данного вида устанавливается область допускаемых значений влияющей величины.

Предельные условия измерений − это условия, характеризуемые экстремальными значениями измеряемой и влияющих величин, которые СИ может выдержать без разрушений и ухудшения метрологических характеристик (МХ). Совместно с результатом измерений, при необходимости, приводят данные об условиях измерений.