Файл: Гришин В.К. Статистические методы анализа результатов измерений учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 26.07.2024

Просмотров: 99

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

их оценкам.

 

 

 

 

 

 

 

Однако

в эксперименте на определение

V

отводится

не бесконечное, а конечное время,

поэтому его необходимо

так распределить

между отдельными

операциями, чтобы

 

 

 

2>(Y)

-

тт..

 

 

Если бы слагаемые, входящие

в (26.3),

оказались равными

между собой

(при

£ £

=1),

полное время можно было бы

распределить равномерно между всеми измерениями. Тогда дис­

персия

3)(Y)

минимизировалась бы только

за счет увели­

чения

суммарного

времени.

2

г

 

В общем олучае, величины (дУ/ду^)

• Кі

не равны

между собой.Поэтому наблюдения становятся не равнозначными,

и больнее внимание следует уделять

тем измерениям, вклад ко­

торых в диопероию

£)(Y)

максимален.

 

Положим

 

п.

 

 

 

 

 

 

 

Т =

J^iL

 

(26.5)

и будем искать

минимум дисперсии

Х>(У)

при общем условии

X " Const.

Обычно при решении такого рода задач (на условный экстре­ мум ) попользуют метод Лагранжа , в котором все величины ~t

очитаютоя независимыми, но ищется минимум функции


где параметр

Л

определяется затем о помощью (26.5).

Иопользуя

эту процедуру,

находим

 

f

J

і

Ы

L ,

(26.7)

а затем

 

 

 

 

 

 

t

. «

 

т

 

 

 

4

Окончательно диспероия равна

в среднее квадратичное отклонение

W - ^ j J i Y

, d

t i K -

{ 2 6 ю ,

В эксперименте значение

к'Л ,

оценивается

с помощью

предварительных измерений, но ошибка, овнзанная с неточностью

ананий

(ь.

, в общем невелика,

так как

обычно больший от­

носительный

разброс

в fiL

2

наблюдаетоя1

в тех точках, вклад

которых

в дисперсию

Z)(Y)

 

минимален.

 

Чтобы оценить эффективность полученного соотношения,

сравним

результаты

изиерения

У

по двум методикам: онтк-


пального н равномерного распределений времени между наблю­ дениями. Допустим, что одно из слагаемых в (26.3), например, первое, преобладает. Тогда ив (26.10) следует, что погреш­ ность измерений

При равномерном распределении времени мы имели бы

Пример.

Оценим время, необходимое

для определения ин­

тенсивности

о требуемой

точностью

8

. Пусть

V

и Va -

предварительные

оценки

интенсивноотей

источника

с фоном и

отдельно фона. Тогда У - V - У. ,

h.

= У

и

раопреде-

ление времени определяется соотношением

 

 

а общее время Т

определяется ив выражения

 

 

Так, если

V,

«100 ч/мин,

Vft

=25 ч/мин, а

$ = 3%,

то

 

 

 

 

 

 

Т*

=

J -

4 5 мин

 

при

t f

» 30

мин и

t 2

=

15 мин.

 

 

Этот

пример еще раз подтверждает основной вывод ив

предшествующего

анализа,

что с

наибольшим вниманием оледует

измерять

точки,

вклад

которых

в общую дисперсию максимален.

 

 

 

З А Д А Ч А

 

 

 

Оценить время, необходимое для определения отношения

интенсивноотей

двух источников

о точностью

<5\

 

Решение. Пусть

V

-> интенсивности

источников. Тог-

да

' *

V ^ x

'

^

j

Распределение

времени оптималь-

но,

если

 

 

 

 

 

 

 

и полное время равно

При

\)f

=400 ч/мин;

V>4 =100

ч/мин;

<5" =5%

 

 

 

 

 

имеем

Т

=9 мин.

 

 

 

 

§ 27.

Выбор точек наблюдений

 

 

 

Дальнейшая минимизация дисперсии исследуемой функции

У~

V f ^ , ^ с о в е р ш а е т с я

с помощью подбора оптимальной

комбинации

вспомогательных

величин

^ . .

 

 

Некоторые рекомендации здесь

довольно

очевидны* Tax,

уже

в опыте

по определению

интенсивности

источника точнооть


измерения можно повыоить, добившиоь снижения фона; для изме­

рения амплитуды резонанса наблюдения целесообразно проводить

врайоне пика и т . д .

Ксожалению, не всегда мовно следовать даже очевидным рекомендациям. Обратимся к весьма характерному в этом отноие-

нии примеру с определением эффективноми обратного * Тс)

рассеяния потока частиц на мишени. Чтобы измерить эту вели­ чину, детектор следует поставить на пути следования оаного пучка, что делать довольно бессмысленно. Другими словами, функция трудности измерения в точке Ж становится бес­

конечно большой.

Обратное рассеяние можно измерить иным способом, понимая точку 1^ = ТС как предельную точку на кривой, описывающей поведение дифференциального сечения рассеяния как функцию

угла

Для экстраполяции кривой в область с повышенной труд­

ностью измерения мы должны быть уверенными в том, что о по­ мощь» измерений в других точках достаточно "уловили" общий

характер поведения кривой. Таким образом, возникает проблема наиболее удачной расстановки точек во воем интервале измене­ ния аргунента.

Здесь следует иметь ввиду также другие "труднодоступ­

ные" точки. При исследовании дифференциального сечения рао-

сеяния к таким точкам относится также положение X? =0, в

котором детектор сможет отметить лишь оумнврную эффективность

рассеяния под всеми углами, кроме 1? • 0 (ослабление

пучка).

Учитывая довольно общий характер рассмотренного примера,

проанализируем проблему оптимального выбора величин

Ljt,

подразумевая

под исследуемой функцией У = У(у^ • •• >ул) кри­

вую регрессии, уравновешиваемую по заданным точкам.

 

 

Мы определили,

что кривую регрессии целесообразнее вое-

го описывать с

помощью ортогональных

функций

 

 

 

 

 

 

/71-У

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Х)

 

(27.1)

Тогда дисперсия

функции VYx)

в некоторой точке

X

оце­

нивается из

соотношения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(27.2)

где параметр

G*

, так же, как и оаыи функции

 

, за ­

висит от дисперсий

измерений

Ljt

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(27.3)

а функции

 

 

выбираются, исходя из соотношений

 

п.

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

t-i

 

 

 

 

(S*(Y)

 

 

 

Проблема минимизации дисперсии

оводитоя,

та­

ким образом,

к оптимальному выбору числа точек

у .

и их

положения, (исходя из некоторых

предварительных

измерений б* ).

 

 

 

 

 

 

 

 

el