实验设计与数据处理.

整理文档很辛苦,赏杯茶钱您下走!

免费阅读已结束,点击下载阅读编辑剩下 ...

阅读已结束,您可以下载文档离线阅读编辑

资源描述

文库专用1实验设计与数据处理教师:邵青文库专用2第一章概论•一、《实验设计与数据处理》课程的目的、意义•任何自然科学都离不开实验,大多数学科(化工、化学、轻工、材料、环境、医药、热工等)中的概念、原理和规律大多由实验推导和论证的。如最佳的配方、工艺条件,产品性能的优化,对产品质量、环境质量作出评价等。•“实验设计与数据处理”课程是以概率论数理统计、专业技术知识和实践经验为基础,经济、科学地安排试验,并对试验数据进行计算分析,最终达到减少试验次数、缩短试验周期、迅速找到优化方案的一种科学计算方法。它主要应用于工农业生产和科学研究过程中的科学试验,是产品设计、质量管理和科学研究的重要工具和方法。•通过本课程的教学,使学生掌握试验数据统计分析的基本原理,并能针对实际问题正确地运用。学好本课程,为将来从事各专业科学研究打下基础。文库专用3农业领域文库专用4道路文库专用5文库专用6桥梁文库专用7工业产品文库专用8文库专用9文库专用10(一)实验的分类•验证性实验:对已知的理论进行验证,以加深对理论的认识•探索性实验:为了揭示尚未完全认识的事物,发现其发生与发展的规律,以完成工程与科研任务,具有很强的探索性(工程中经常碰到)文库专用11(二)实验过程•实验准备→实验→实验数据分析处理•1.实验准备①提出问题,弄清实验目标②设计实验方案(实验设计)③拟订实验大纲④实验设备、测试仪器的准备•2.实验(1)测试(2)记录•3.实验数据的分析、处理通过一定的方法对实验数据进行整理、分析,去伪存真,提炼出我们需要的信息,以发现事物的规律。•4.提交实验报告或科研报告文库专用12二、本课程讲授内容•1.实验设计①单因素实验设计(均分法,对分法,0.618法,分数法)②双因素实验设计③多因素实验设计(正交实验设计)•2.数据处理①实验误差分析②实验数据整理③实验数据分析(直观分析法、方差分析、回归分析)文库专用13参考文献•①郑少华、姜奉华《试验设计与数据处理》,中国建材工业出版社,2004年3月第1版,51.727/Z429•(适合材料科学与工程、化工、机械、农业、医药等专业)•②方萍、何延《试验设计与统计》,浙江大学出版社,2003年6月第1版•(适合环境与资源相关专业、生命科学、农业科学、医学)•③[美]DouglasC.Montgomery著《实验设计与分析》•中国统计出版社,1998年6月第1版(电工等专业)•④杨德《试验设计与分析》,中国农业出版社•⑤王万中《试验的设计与分析》,高等教育出版社文库专用14第二章实验设计•第一节概论•实验设计——是指为节省人力、财力、迅速找到最佳条件,揭示事物内在规律,根据实验中不同问题,在实验前利用数学原理科学编排实验的过程。•以概率论与数理统计学为理论基础,为获得可靠试验结果和有用信息,科学安排试验的一种方法论,亦是研究如何高效而经济地获取所需要的数据与信息的方法。•正确的实验设计不仅节省人力,物力和时间,并且是得到可信的实验结果的重要保证。即经过设计的实验,效果大大提高,与不经过设计的实验相比,情况大不相同。•广义上说,实验设计包括明确实验目的,确定测定参数,确定需要控制或改变的条件,选择实验方法和测试仪器,确定实测精度要求,实验方案设计和数据处理步骤等。文库专用151.实验设计的发展过程•20世纪初:英国生物统计学家费歇尔(1890-1962)首次提出了“试验设计”术语。•实验设计方法最早应用于农业、生物学、遗传学方面。在农业方面主要是进行品种对比、施肥对比等。•20世纪40年代,英美两国开始在工业生产中应用,如改变原料配比或工艺生产条件,寻找最佳工况。•50、60年代:日本田口玄—博士创造了正交试验设计法。•日本电讯研究所研制的“线形弹簧继电器”,使电话机收听效果大为改进,为日本电讯事业的发展起到了不可估量的作用。50年代:我国中科院数学研究所在正交实验设计的观点、理论和方法上有了新的创见,编制了一套较为适用的正交表,简化了实验程序和实验结果分析方法。•目前,实验设计已广泛应用于各个领域。文库专用162.实验设计的基本宗旨•①最大限度地提高实验效率•②最大限度地提高实验精度对实验过程优化的方法文库专用173.实验设计基本要素•①指标——用来衡量试验效果好坏的特征值。•②因素——对实验指标有影响的原因或要素。•③水平——因素在实验中所处的不同状态,可能引起指标的变化。文库专用181)指标——用来衡量试验效果好坏的特征值•①指标分类:•a)定量指标(数量指标,如强度、重量、产量、合格率、成活率、废品率、转化率等。)•b)定性指标(非数量指标,如颜色、味道、光泽等)•②指标的选择要求:•选择客观性强的指标,选择易于量化即经过仪器测量而获得的指标;选择灵敏度高的指标,选择精确性强的参数作为指标。文库专用192)因素——对实验指标有影响的原因或要素•因素也称为因子,它是在进行实验时重点考察的内容。•因素一般用大写字母ABC……来标记,如因素A、因素B、因素C等。•①因素分类:a)可控因素(温度、时间、种类、浓度……)b)不可控因素(风速、气温、……)文库专用20②选择因素的原则•a)抓住主要因素(将影响较大的因素选入试验)同时要考虑因素之间的交互作用。•b)找出非主要因素,并使其在实验中保持不变,以消除其干扰作用。文库专用213)水平——因素在实验中所处的不同状态•选择水平的原则:①水平宜取三水平为宜②水平应是等间隔的原则③水平是具体的④水平的选择必须在技术上现实可行。文库专用22举例•例1:某化工工程师欲研究化学反应温度(60℃、70℃、80℃)、反应时间(1h、1.5h、2h)、催化剂用量(2kg、2.5kg、3kg)对产品产量(指标)的影响,根据找出的规律,确立最佳生产条件。•例2:考察3种不同类型的电路对某种自动开关的响应时间(ms)的影响指标:响应时间因素:电路类型水平:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ文库专用23举例•例3:研究纸浆中木材浓度的分率、容器的压强、煮浆时间对纸张强度的影响。指标:纸张强度因素及水平:纸浆中木材浓度的分率(%)2、4、8容器的压强(kPa)400、500、650煮浆时间(h)3、4文库专用24举例•例4:直接过滤实验中,欲考察混凝剂硫酸铝投量,助剂聚丙烯酰胺投量,滤速对过滤周期平均出水浊度的影响。实验指标:过滤周期平均出水浊度因素及水平:混凝剂投量(mg/L)(10、12、1)助凝剂投量(mg/L)(0.08、0.15、0.30)滤速(m/h)(8、10、12)文库专用254.实验设计方法•针对不同的具体情况,有不同的实验设计方法。•单因素试验设计•双因素试验设计•正交实验设计•各种试验方法的目的、出发点各不相同。文库专用265.实验方案设计的步骤•①明确实验目的,确定实验指标。•②挑选因素,选取水平。•③选定实验设计方法。•④实验点安排。文库专用27文库专用28文库专用29文库专用30文库专用31文库专用32文库专用33文库专用34文库专用35文库专用36文库专用37文库专用38文库专用39文库专用40文库专用41文库专用42文库专用43文库专用44文库专用45文库专用46文库专用47文库专用48文库专用49文库专用50文库专用51文库专用52文库专用53文库专用54文库专用55文库专用56文库专用57文库专用58文库专用59文库专用60文库专用61文库专用62文库专用63文库专用64文库专用65文库专用66文库专用67文库专用68文库专用69文库专用70文库专用71文库专用72文库专用73文库专用74文库专用75文库专用76文库专用77文库专用78文库专用79文库专用80文库专用81文库专用82文库专用83文库专用84文库专用85文库专用86文库专用87文库专用88文库专用89文库专用90文库专用91文库专用92文库专用93文库专用94文库专用95文库专用96文库专用97文库专用98文库专用99文库专用100文库专用101文库专用102文库专用103文库专用104文库专用105文库专用106文库专用107文库专用108文库专用109文库专用110文库专用111文库专用112文库专用113文库专用114文库专用115文库专用116文库专用117文库专用118文库专用119文库专用120文库专用121文库专用122文库专用123文库专用124文库专用125文库专用126文库专用127文库专用128文库专用129文库专用130文库专用131文库专用132文库专用133文库专用134文库专用135文库专用136文库专用137文库专用138文库专用139文库专用140文库专用141文库专用142文库专用143文库专用144文库专用145文库专用146文库专用147文库专用148文库专用149文库专用150文库专用151文库专用152文库专用153文库专用154文库专用155文库专用156文库专用157文库专用158文库专用159文库专用160文库专用161文库专用162文库专用163文库专用164文库专用165文库专用166文库专用167文库专用168文库专用169文库专用170文库专用171文库专用172文库专用173文库专用174文库专用175文库专用176文库专用177文库专用178文库专用179文库专用180文库专用181文库专用182文库专用183文库专用184文库专用185文库专用186文库专用187文库专用188文库专用189文库专用190文库专用191文库专用192文库专用193文库专用194文库专用195文库专用196文库专用197文库专用198文库专用199文库专用200文库专用201文库专用202文库专用203文库专用204文库专用205文库专用206文库专用207文库专用208文库专用209文库专用210文库专用211文库专用212文库专用213文库专用214文库专用215文库专用216文库专用217文库专用218文库专用219文库专用220文库专用221文库专用222文库专用223文库专用224文库专用225文库专用226文库专用227文库专用228文库专用229文库专用230文库专用231文库专用232文库专用233文库专用234文库专用235文库专用236文库专用237文库专用238文库专用239文库专用240文库专用241文库专用242文库专用243文库专用244文库专用245文库专用246文库专用247文库专用248文库专用249文库专用250文库专用251文库专用252文库专用253文库专用254文库专用255文库专用256文库专用257文库专用258文库专用259文库专用260文库专用261文库专用262文库专用263文库专用264文库专用265文库专用266文库专用267文库专用268文库专用269文库专用270文库专用271文库专用272文库专用273文库专用274文库专用275文库专用276文库专用277文库专用278文库专用279文库专用280文库专用281文库专用282文库专用283文库专用284文库专用285文库专用286文库专用287文库专用288文库专用289文库专用290文库专用291文库专用292文库专用293文库专用294文库专用295文库专用296文库专用297文库专用298文库专用299文库专用300文库专用301文库专用302文库专用303文库专用304文库专用305文库专用306文库专用307文库专用308文库专用309文库专用310文库专用311文库专用312文库专用313文库专用314文库专用315文库专用316文库专用317文库专用318文库专用319文库专用320文库专用321文库专用322文库专用323文库专用324文库专用325文库专用326文库专用327文库专用328文库专用329文库专用330文库专用331文库专用332文库专用333文库专用334文库专用335文库专用336文库专用337文库专用338文库专用339文库专用340文库专用341文库专用342文库专用343文库专用344文库专用34

1 / 359
下载文档,编辑使用

©2015-2020 m.777doc.com 三七文档.

备案号:鲁ICP备2024069028号-1 客服联系 QQ:2149211541

×
保存成功