Diagnostics of the high-precise ballistic measured gravity acceleration by methods of non-classical errors theory

Abstract

Мета дослідження: показати необхідність використання сучасних уявлень про закон розподілу похибок спостережень, задіяних в категоріях “Некласичної теорії вимірів” (НТПВ) при проведенні високоточних балістичних визначень гравітаційного прискорення. Ці визначення характеризуються великими обсягами, що, відповідно до теорії професора Кембриджського університету Г. Джеффріса, автоматично виводить їх за межі дії класичних уявлень про закон похибок вимірів. Ці застарілі уявлення про закон розподілу похибок вимірів великого обсягу є головною перешкодою на шляху вдосконалення методики цих дуже важливих визначень. Методика дослідження забезпечується процедурами НТПВ, які розроблені з метою контролю ймовірнісної форми статистичних розподілів високоточних абсолютних балістичних вимірів із великими обсягами вибірок на основі рекомендацій Г. Джеффріса і на принципах теорії перевірки гіпотез. Основним результатом дослідження є проведення НТПВ- діагностики метрологічної ситуації високоточних вимірів балістичним гравіметром FG-5, виконаних після деяких удосконалень програми спостережень. Цей метод діагностики ґрунтується на використанні довірчих інтервалів для оцінок асиметрії і ексцесу отриманої вибірки вимірів g з наступним застосуванням -тесту Пірсона для визначення значимості відхилень їх розподілів від встановлених норм. У відповідності з категоріями НТПВ такими нормами є закони Гауса і Пірсона-Джеффріса, оскільки саме вони забезпечують несингулярність вагової функції вибірки і можливість отримання невироджених оцінок g при математичній обробці вимірів. Наукова новизна: задіяні можливості нового інструмента в області “Data Analysis” – НТПВ з метою вдосконалення методики високоточних вимірів g, які виконуються в складній метрологічній ситуації і необхідністю врахування ряду нестаціонарних джерел систематичних похибок. Практична значущість дослідження полягає в застосуванні НТПВ – діагностики ймовірнісної форми розподілу вимірів g з метою вдосконалення методики цих високоточних визначень. Дослідження причин відхилень розподілів похибок від встановлених норм забезпечує метрологічну грамотність проведення високоточних вимірів великого обсягу.

The purpose of the investigation is to show the necessity of using modern ideas about the law of error distribution for observations involved in the categories of the “Non-classical error theory of measurements” (NETM) in the process of performing high-precision ballistic definitions of gravitational acceleration. These definitions are characterized by large volumes, which according to the H. Jeffreys’ theory, professor at the University of Cambridge, automatically takes them beyond the bounds of the classical concepts about the errors of measurements law. These outdated views about the distribution law of errors of large volume measurements are the main obstacles to improve the methodology of these highly precise and important definitions. The research methodology is provided by the NETM-procedures that was designed to control the probabilistic from of the statistical distribution of absolute high-precise ballistic measurements g with large sample volumes based on H. Jeffreys’ recommendations and on the principles of hypothesis testing theory. The main result of the research is to carry out NETM-diagnostics of a metrological situation with the ballistic gravimeter FG-5 after some improvements of the program of the observation. This method of diagnostics is based on the use confidence intervals to the estimates of asymmetry and kurtosis of the obtained samples of measurements g with the following application of the Pearson’s -test to determine the significance of the deviations of its distribution from the established norms. In accordance with the categories of the NETM, such norms are the Gauss’s and Person-Jeffreys’s laws, since only they ensure the non-singularity of the weight function of the sample, and therefore the possibility of obtaining non generate estimates g during the mathematical processing of measurements. Scientific novelty: using the possibilities of the new important tool in the field “Data analysis” using the NETM to improve the technique of the high-precise measurements g, which are performed in a complicated metrological situation with the necessity of taking into account a number of non-stationary sources of systematic errors. The practical significance of the research is in use of NETM-diagnostics of the probabilistic form of the distribution of measurements g in order to improve the methodology of these highly precise determinations. The investigation seeks reasons for the deviations of errors distributions from established norms providing metrological literacy of the high-precise large-scale measurements.