Messungen und Fehler

Ich habe mehrere Werte von gemessen v Und ICH in einer einfachen Schaltung, um den Wert eines Widerstands zu bestimmen R :

R = v ICH

Ich habe eine Punkteliste ( v , ICH ) mit ihrem entsprechenden Fehler (aus dem Handbuch des Multimeters), den ich gezeichnet und eine lineare Regression gemacht habe. Die Steigung der Linie gibt mir den Wert von R .

Was wäre der richtige Weg, um die Unsicherheit im Wert von zu berechnen? R ? Ich weiß nicht, wie ich die Instrumentenfehler berechnen soll. Jeder Punkt hat eine δ v und ein δ ICH , aber wie würde ich sie alle kombinieren, um den Instrumentenfehler zu erhalten?

Antworten (1)

Der herkömmliche Weg der Anpassung nach der Methode der kleinsten Quadrate oder der Chi-Quadrat-Minimierung zum Anpassen einer geraden Linie macht die implizite Annahme, dass die Fehler auf der x-Achsengröße vernachlässigbar sind. Wenn dem so ist, gibt es keinen Grund, warum Sie die Unsicherheit im Gradienten nicht als Unsicherheit in verwenden können R .

Ich vermute jedoch aus Ihrer Frage, dass dies nicht der Fall ist und das R δ ICH ist eigentlich vergleichbar mit δ v .

Eine ungefähre Vorgehensweise wäre, die Anpassung in zwei Schritten durchzuführen. Erhöhen Sie nach dem ersten Schritt die Fehler auf der y-Achsengröße so, dass sie sind ( ( δ v ) 2 + ( R δ ICH ) 2 ) 1 / 2 . Führen Sie die Anpassung erneut aus, und Sie erhalten einen neuen Wert von R und seine Ungewissheit.

Abschnitt 15.3 von Numerical Recipes von Press et al. gibt einen vielleicht weniger ungefähren Weg durch Verallgemeinerung der Chi-Quadrat-Anpassung.

Cameron Reed (2010) beschreibt eine Spreadsheet-Implementierung einer iterativen Methode der kleinsten Quadrate, die York (1966) zuzuschreiben ist.

Gull (1989) beschreibt einen bayesschen Ansatz für das Problem, bei dem die Ausgabe die spätere Wahrscheinlichkeitsverteilung für den Widerstand wäre.

Abschließend biete ich folgendes an: je Paar v Und ICH Werte gibt eine unabhängige Schätzung von R mit einer Unsicherheit, die unter Verwendung von Standardfehlerfortpflanzungsformeln berechnet werden könnte. Sie könnten dann das gewichtete Mittel und die Unsicherheit im gewichteten Mittel dieser Schätzungen finden. Referenz .