ЭКСПЕРИМЕНТ -Эксперимент как предмет исследования - Классификация видов экспериментальных исследований -Погрешности результатов исследований

Эксперимент как предмет исследования Под экспериментом (от латинского experiment, переводится как проба, опыт) понимаем систему операций и воздействий на объект, предназначенных для получения информации об объекте, явлении на основе результатов измерений. Эксперименты и экспериментаторы могут отличаться друг от друга, но фактически планирование, проведение и анализ всех экспериментов осуществляется в одинаковой последовательности. Хотя объекты исследований различны, однако методы экспериментальных исследований имеют много общего: каким бы простым эксперимент не был вначале ставится план его проведения; стремятся уменьшить число переменных, поскольку это упрощает его работу и делает ее более экономичной; все стараются исключить влияние внешних (случайных факторов); необходимо контролировать ход эксперимента; всех интересует точность измерительных приборов и точность получения данных; и наконец, в процессе любого эксперимента необходимо анализировать получаемые результаты и давать их интерпретацию, поскольку без этого решающего этапа весь процесс не имеет смысла

Классификация видов экспериментальных исследований - Качественный эксперимент. Устанавливается факт существования каких-либо явлений, но количественных характеристик при этом не дается. Любой эксперимент, каким бы сложным он не казался, заканчивается представлением результатов, формулировкой выводов, выдачей рекомендаций. Эта информация может быть представлена в виде графиков, чертежей, таблиц, формул, статистических данных или словесных описаний - Количественный эксперимент. Позволяет не только фиксировать существование того или иного явления, но и устанавливать количественные взаимосвязи между факторами, определяющими протекание процесса, а также устанавливать математическую модель влияния этих факторов на то или иное явление.

По условиям проведения различают: Лабораторный эксперимент. В лаборатории меньше влияние случайных погрешностей, обеспечивается большая "стерильность" условий проведения опытов, осуществляется в большинстве случаев и более тщательная подготовка, одним словом выше "культура эксперимента". Как правило, в лабораторных условиях экспериментатор может воспроизвести опыт "одинаково" значительно лучше, чем в промышленности. В промышленных эксперимент ах эти условия обеспечить значительно сложнее. Усложняются измерения и сбор информации, значительно больше влияние различного рода помех на организацию и проведение эксперимента, измерительные приборы, поэтому особенно необходимо использовать специальные методы. Требуется по возможно меньшему числу измерений получить наиболее достоверные результаты.

По виду воздействий на объект различают: Активный эксперимент– это такой эксперимент, когда уровень (значение) фактора для каждого опыта задает исследователь. Он целенаправленно изменяет условия функционирования процесса и наблюдает результаты. Такой эксперимент можно планировать. Пассивный– это эксперимент, в котором уровень факторов регистрирует исследователь в каждом опыте, но не задает его значение. В дальнейшем он обрабатывает результаты такой регистрации и пытается давать рекомендации. Фактор, под которым будем понимать контролируемые переменные объекта (явления), влияющие на количественные характеристики последнего. Количественные характеристики будем оценивать выходными величинами,функцией отклика.

Погрешности результатов исследований Абсолютная погрешность: – это разность x между результатом эксперимента x и истинным значением искомой величины х*: Относительная погрешность : Следует заметить, что истинное значение величины, определяемой в результате эксперимента, всегда остается неизвестным, поэтому и погрешности эксперимента могут быть оценены лишь приближенно.

Приведенной погрешностью называют отношение абсолютной погрешности x к нормирующему значению x н, выраженному в процентах: В качестве нормирующего значения используют условно принятое значение измеряемой величины, выраженное в тех же единицах, в качестве которых, как правило, используют абсолютные значения разности верхнего и нижнего пределов шкалы.

Погрешности принято условно разделять Систематической называется погрешность, которая при повторных экспериментах остается постоянной или изменяется закономерно. Систематические погрешности нельзя уменьшить увеличением числа параллельных опытов. Должны устраняться вызывающие их причины. Общим методом выявления причин систематических погрешностей является калибровка (поверка), которая представляет собой поверку прибора во всем диапазоне измеряемой величины с помощью известного эталона. Прибор может давать очень малый разброс показаний, но результат будет неверным вследствие наличия систематической ошибки. систематические случайные грубые (промахи)

Источники систематических погрешностей. инструментальные (приборные или аппаратурные) погрешности средств измерений называются такие, которые принадлежат данному средству измерений, они могут быть определены при его испытаниях и занесены в его паспорт. методические погрешности – это погрешности, которые не могут быть приписаны данному прибору, не смогут быть указаны в его паспорте, т.е. связаны не с самим прибором, а с методикой проведения измерений. Очень часто причиной возникновения методической погрешности является то, что организуя измерения, измеряют или вынуждены измерять не ту величину, которую в принципе требуется измерять, а некоторую другую, близкую, но не равную ей субъективные погрешности, обусловленные особенностями исследователя (совпадение яркости накала лампы и излучаемого тела в оптических пирометрах, определяемое наблюдателем, и т.п.).

Случайной называется погрешность, обусловленная действием ряда причин, меняющихся случайным образом от эксперимента к эксперименту. Значение этой погрешности не может быть определено в каждом эксперименте и на нее невозможно оказать влияние. Случайные погрешности представляют собой беспорядочные флуктуации показаний прибора относительно истинного значения измеряемой величины. Грубые погрешности (промахи) возникают вследствие непредвиденного изменения условий эксперимента, качества измерений, поломок прибора, неправильной записи в рабочих журналах, механических ударах прибора, неправильном отчете показаний прибора, отключении источника питания и т.п. Результат, содержащий грубую ошибку, резко отличается по величине от остальных измерений. Такие результаты должны быть исключены из рассмотрения до математической обработки результатов эксперимента.