Учебно-методический комплекс дисциплины «Теплотехнический эксперимент» для специальности «6М071700» — «Теплоэнергетика» (стр. 6 )

Кроме описанных способов формирования групп есть еще кластерная и квотная выборки. Первая используется в случае, когда получение полной информации о выборочной рамке затруднено из-за ее размеров. Тогда выборка формируется из нескольких групп, входящих в популяцию. Вторая - квотная - аналогична стратифицированной выборке, но здесь распределение объектов не соответствует таковому в популяции.

Возвращаясь к объему выборки, следует сказать, что он тесно связан с вероятностью статистических ошибок первого и второго рода. Статистические ошибки могут быть обусловлены тем, что в исследовании изучается не вся популяция, а ее часть. Ошибка первого рода - это ошибочное отклонение нулевой гипотезы. В свою очередь, нулевая гипотеза - это предположение о том, что все изучаемые группы взяты из одной генеральной совокупности, а значит, различия либо связи между ними случайны. Если провести аналогию с диагностическими тестами, то ошибка первого рода представляет собой ложноположительный результат.

Ошибка второго рода - это неверное отклонение альтернативной гипотезы, смысл которой заключается в том, что различия либо связи между группами обусловлены не случайным совпадением, а влиянием изучаемых факторов. И снова аналогия с диагностикой: ошибка второго рода - это ложноотрицательный результат. С этой ошибкой связано понятие мощности, которое говорит о том, насколько определенный статистический метод эффективен в данных условиях, о его чувствительности. Мощность вычисляется по формуле: 1-в, где в - это вероятность ошибки второго рода. Данный показатель зависит преимущественно от объема выборки. Чем больше размеры групп, тем меньше вероятность ошибки второго рода и выше мощность статистических критериев. Зависимость эта как минимум квадратичная, то есть уменьшение объема выборка в два раза приведет к падению мощности минимум в четыре раза. Минимально допустимой мощностью считают 80%, а максимально допустимый уровень ошибки первого рода принимают 5%. Однако всегда следует помнить, что эти границы заданы произвольно и могут изменяться в зависимости от характера и целей исследования. Как правило, научным сообществом признается произвольное изменение мощности, однако в подавляющем большинстве случаев уровень ошибки первого рода не может превышать 5%.

Все сказанное выше имеет непосредственное отношение к этапу планирования исследования. Тем не менее, многие исследователи ошибочно относятся к статистической обработке данных только как к неким манипуляциям, выполняемым после завершения основной части работы. Зачастую после окончания никак не спланированного эксперимента, появляется непреодолимое желание заказать анализ статистических данных на стороне. Но из «кучи мусора» даже специалисту по статистике будет очень сложно выудить ожидаемый исследователем результат. Поэтому при недостаточных знаниях биостатистики необходимо обращаться за помощью в статистическом анализе еще до начала эксперимента.

Обращаясь к самой процедуре анализа, следует указать на два основных типа статистических техник: описательные и доказательные (аналитические). Описательные техники включают в себя методы позволяющие представить данные в компактном и легком для восприятия виде. Сюда можно отнести таблицы, графики, частоты (абсолютные и относительные), меры центральной тенденции (средние, медиана, мода) и меры разброса данных (дисперсия, стандартное отклонение, межквартильный интервал и пр.). Другими словами, описательные методы дают характеристику изучаемым выборкам.

Наиболее популярный (хотя и зачастую ошибочный) способ описания имеющихся количественных данных заключается в определении следующих показателей:

количество наблюдений в выборке или ее объем; средняя величина(среднее арифметическое); стандартное отклонение - показатель того, насколько широко изменяются значения переменных.

Важно помнить, что среднее арифметическое и стандартное отклонение - это меры центральной тенденции и разброса в достаточно небольшом числе выборок. В таких выборках значения у большинства объектов с равной вероятностью отклонены от среднего, а их распределение образует симметричный «колокол» (гауссиану или кривую Гаусса-Лапласа). Такое распределение еще называют «нормальным», но в практике медицинского эксперимента оно встречается лишь в 30% случаев. Если же значения переменной распределены несимметрично относительно центра, то группы лучше описывать с помощью медианы и квантилей (процентилей, квартилей, децилей).

Основные понятия, которые необходимо знать после изучения материала данной лекции:

вычисление оценок коэффициентов линейной регрессии методом наименьших квадратов.

Вопросы для самоконтроля

1 Что понимают под генеральной совокупностью и выборкой?

2 Что понимают под методом максимального правдоподобия?

3 Что называется интервальными оценками?

4 Что понимают под методом наименьших квадратов?

Рекомендуемая  литература

Краткий справочник по теплотехническим измерениям. -  М.: Энергоатомиздат,1990. – 320 с.

Теплотехнические измерения  и приборы. – М.: Энергия, 1978. – 704 с. 

Тепло – и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник. Под общей ред. и . – М.: издательство МЭИ, 2007. – 564 с.

Электронная энциклопедия энергетики.

Модуль 1. Средства измерения и приборы

Лекция 5

(2 часа; 5, 6 недели)

Тема. Теплотехнические приборы и измерения

Вопросы

1 Измерение температуры. Основные сведения о температуре и температурных шкалах. Передача размера единицы температуры от эталонов к образцовым и рабочим средствам измерений. Классификация методов измерения.

2 Механические термометры. Термоэлектрический метод измерения температур. Вторичные приборы для измерения термо-э. д.с. Термометры сопротивления, лабораторные и автоматические мосты для измерения сопротивления. Логометры.

4 Методика измерения температуры контактными методами. Методические погрешности измерения температур контактными методами и способы их снижения.

5 Лазерные, акустические и лазерно-акустические термометры.

6 Измерение температуры на поверхности и внутри твердых тел, измерение температурных полей в потоках и внутри твердых тел.

7 Измерение температуры частиц и несущего газа в дисперсных потоках. Измерение температуры тел по их тепловому излучению. Пирометры излучения. Методика применения пирометров излучения.

8 Измерения давления и перепада давления. Жидкостные приборы давления.  Приборы давления с упругими чувствительными элементами. Электрические приборы давления. Дифференциальные манометры.

9 Методы и средства измерения вакуумметрических давлений, малых избыточных и перепадов давления, быстроизменяющихся давлений.

10 Измерение расхода и количества жидкостей, газа, пара и тепла. Расходомеры переменного перепада давления. Стандартные сужающие устройства. Измерение расхода при малых числах Рейнольдса.

11 Измерение скорости и расхода напорными трубками. Расходомеры постоянного перепада давления. Ротаметры, тахометрические расходомеры и счетчики количества. Тахометрический и терморезисторный анеометры. Индкуционные расходомеры. Какие существуют приборы для измерения уровня?

12 Измерение количества и расхода тепла.

13 Специфика измерения расхода влажного пара. Измерение скорости частиц и несущего газа в дисперсных потоках.

14 Измерение уровня жидкости и сыпучих тел. Механические уровнемеры. Измерение уровня с помощью дифференциальных манометров. Емкостные, акустические и ультразвуковые уровнемеры.

15 Измерение уровня жидкости и сыпучих тел. Механические уровнемеры. Измерение уровня с помощью дифференциальных манометров. Емкостные, акустические и ультразвуковые уровнемеры.

16 Методика измерения уровня в сосудах, работающих подавлением.

17 Приборы для измерения уровня сыпучих тел. Методика и средства для измерения уровня сыпучих тел.

18 Контроль влажности газов, твердых и сыпучих материалов. Основные разновидности психрометров.

19 Высокочастотные, нейтронные, инфракрасные и ЯМР влагомеры. Тепловые и термовакуумные методы измерения влажности.

20 Пробоотборные и пробоформующие устройства периодического и непрерывного действия.

21 Электрические методы измерения некоторых неэлектрических величин.

22 Электрические методы измерения некоторых неэлектрических величин.

23 Измерительные тензопреобразователи, датчики Холлаи Виганда. Оптические датчики.

24 Измерение скоростей и ускорений.

25 Измерение деформаций, напряжений и усилий.

26 Измерение крутящих моментов.

27 Измерение механической мощности и работы.

28 Измерение вибрации и шума.

29 Измерительные преобразователи и схемы дистанционной передачи измерительной информации.

30 Реостатные, дифференциально-трансформаторные, механоэлектрические измерительные преобразователи и схемы дистанционной передачи.

31 Реостатные, дифференциально-трансформаторные, механоэлектрические измерительные преобразователи и схемы дистанционной передачи.

32 Пневмосиловые преобразователи и пневматические системы дистанционной передачи.

33 Электропневматические и пневмоэлектрические преобразователи.

34 Нормирующие преобразователи.

35 Принципы аналого-цифрового и цифроаналогового преобразования измерительной информации. 

Температура является одним из важнейших параметров технологических процессов. Она обладает некоторыми принципиальными особенностями, что обусловливает необходимость применения большого количества методов и технических средств для ее измерения.

Температура может быть определена как параметр теплового состояния. Значение этого параметра обусловливается средней кинетической энергией поступательного движения молекул дан­ного тела. При соприкосновении двух тел, например газообразных, переход тепла от одного тела к другому будет происходить до тех пор, пока значения средней кинетической энергии поступательного движения молекул этих тел не будут равны. С изменением средней кинетической энергии движения молекул тела изменяется степень его нагретости, а вместе с тем изменяются также физические свой­ства тела. При данной температуре кинетическая энергия каждой отдельной молекулы тела может значительно отличаться от его средней кинетической энергии. Поэтому понятие температуры яв­ляется статистическим и применимо только к телу, состоящему из достаточно большого числа молекул; в применении к отдельной молекуле оно бессмысленно.