实验设计与数据处理

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1、实验设计与数据处理引言新产品、新工艺、新材料、新品种及其他科研成果产生流程多次反复试验试验数据分析规律研究提高产量提高产品性能降低成本能耗实验已知某个结论去验证已知方法的操作验证性实验和试验试验未知某个结论去探索未知方法的探索探索性科研工作的必要手段——试验1980s美国引进田口方法1920s193519491980s试验设计方法起源1935“DesignofExperiments”试验设计成为应用技术科学1930~40s英、美、苏用于工业1940s末美国Deming传播SED至日本1949日本GenichiTaguechi(田口玄一)以SED为基础建立“正

2、交试验设计”法1952应用L27(313)于日本东海电报公司1952~1962应用100万项，1/3成效明显1955~1970日本借此推行全面质量管理1920sFisher用于田间试验StatisticalExperimentDesign1920sTippett将SED用于棉纺1924~我国试验设计方法发展197819701948范福仁《田间试验之统计与分析》1970.4华罗庚推广优选法、统筹法1978优选法用于五粮液获成功方开泰、王元创建均匀设计法华罗庚1910~1985方开泰1940~王元1930~课程性质与任务试验设计方法是一项通用技术，是当代科技和工

3、程技术人员必须掌握的技术方法。试验设计方法是自然科学研究方法论领域中的一个成熟分支学科。让学生熟悉并掌握近代最常用、最有效的几种优化试验设计方法的基本原理及其应用。什么叫做（优化）试验设计方法？把数学上优化理论、技术应用于试验设计中，科学的安排试验、处理试验结果的方法。采用科学的方法去安排试验，处理试验结果，以最少的人力和物力消费，在最短的时间内取得更多、更好的生产和科研成果的最有效的技术方法。数理统计现有数据的分析优化试验设计在科学研究中的地位与意义：1.试验设计方法是一项通用技术，是当代科技和工程技术人员必须掌握的技术方法。2.科学地安排实验，以最少的人

4、力和物力消费，在最短的时间内取得更多、更好的生产和科研成果。简称为：多、快、好、省。试验设计试验实施数据整理数据分析试验研究如何进行科学合理的试验设计优良的试验方案遵循试验设计基本原则，控制试验误差简单计算获取有价值试验规律试验研究结果可推广和重复试验设计效果BECDA因素对指标影响规律因素对指标影响大小因素间是否相互影响优选最佳条件，估计指标值估计和控制试验误差本课程《试验设计方法》可以解决以上5个问题实验设计基本要素1.指标：用来衡量实验效果好坏的特征值。（1）指标的分类：A.定量指标，数量指标，如重量、转化率、收率、成活率、合格率等。B.定性指标，非数

5、量指标，如颜色、味道、光泽等。（2）指标的选择原则：A.客观性强B.易于量化C.灵敏度高D.精确性强2.因素：对试验指标有影响的原因或要素，又称因子，在试验时重点考察的内容，一般用大写字母A、B、C标记。（1）分类：A.可控因素：温度、时间、浓度等B.不可控因素：风速、气压、气温等（2）选择原则：A.抓住主要因素，并且考虑各因素之间的交互作用。B.找出非主要因素，使其在试验中保持不变，以消除其干扰作用。3.水平：因素在试验中所处的不同状态，可能引起指标的变化。选择原则：宜选择三水平；水平是等间隔的；水平是具体的；在技术上现实可行。试验设计的方法针对不同的具体

6、情况，有不同的试验设计方法。单因素试验设计多因素试验设计正交试验设计各种试验方法的目的、出发点各不相同。试验设计方案的步骤1.明确试验目的，确定试验指标。2.挑选因素，选取水平。3.确定试验设计方法。4.安排试验点。数据处理的目的通过误差分析，评判试验数据的可靠性；确定影响试验结果的因素主次，抓住主要矛盾，提高试验效率；确定试验因素与试验结果之间存在的近似函数关系，并能对试验结果进行预测和优化；试验因素对试验结果的影响规律，为控制试验提供思路；确定最优试验方案或配方。参考文献水处理实验技术.李燕城.中国建筑工业出版社.试验设计与数据处理.李云雁等.化学工业出

7、版社:2005.2O212.6-43/2实验设计与数据处理.刘振学等.化学工业出版社:2005.3O212.6-43/1实验设计与数据处理.田胜元.中国建筑工业出版社.TU83-43第一章实验数据的误差分析误差分析（erroranalysis）：对原始数据的可靠性进行客观的评定误差（error）：试验中获得的试验值与它的客观真实值在数值上的不一致试验结果都具有误差，误差自始至终存在于一切科学实验过程中客观真实值——真值1.1真值与平均值1.1.1真值（truevalue）真值：在某一时刻和某一状态下，某量的客观值或实际值真值一般是未知的相对的意义上来说，真值

8、又是已知的平面三角形三内角之和恒为180°国家标准样