《实验数据处理》word版

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1、第3章实验数据处理实验数据处理，就是以测量为手段，以研究对象的概念、状态为基础，以数学运算为工具，推断出某量值的真值，并导出某些具有规律性结论的整个过程。因此对实验数据进行处理，可使人们清楚地观察到各变量之间的定量关系，以便进一步分析实验现象，得出规律，指导生产与设计。数据处理的方法有三种：列表法、图示法和回归分析法。3.1列表法将实验数据按自变量和因变量的关系，以一定的顺序列出数据表，即为列表法。列表法有许多优点，如为了不遗漏数据，原始数据记录表会给数据处理带来方便；列出数据使数据易比较；形式紧凑；同一表格内可以表示几

2、个变量间的关系等。列表通常是整理数据的第一步，为标绘曲线图或整理成数学公式打下基础。3.1.1实验数据表的分类实验数据表一般分为两大类：原始数据记录表和整理计算数据表。以阻力实验测定层流λ~Re关系为例进行说明。原始数据记录表是根据实验的具体内容而设计的，以清楚地记录所有待测数据。该表必须在实验前完成。层流阻力实验原始数据记录表如表3-1所示。表3-1层流阻力实验原始数据记录表实验装置编号：第＿＿套管径＿＿m管长＿＿m平均水温＿＿℃实验时间＿＿年＿＿月＿＿日序号水的体积时间压差计示值备注左右12┋n整理计算数据表可细分为

3、中间计算结果表（体现出实验过程主要变量的计算结果）、综合结果表（表达实验过程中得出的结论）和误差分析表（表达实验值与参照值或理论值的误差范围）等，实验报告中要用到几个表，应根据具体实验情况而定。层流阻力实验整理计算数据表见表3-2，误差分析结果表见表3-3。表3-2层流阻力实验整理计算数据表序号流量平均流速层流沿程损失值λ~Re关系式12┋n38表3-3层流阻力实验误差分析结果表层流相对误差％3.1.2设计实验数据表应注意的事项（1）表格设计要力求简明扼要，一目了然，便于阅读和使用。记录、计算项目要满足实验需要，如原始数

4、据记录表格上方要列出实验装置的几何参数以及平均水温等常数项。（2）表头列出物理量的名称、符号和计算单位。符号与计量单位之间用斜线“／”隔开。斜线不能重叠使用。计量单位不宜混在数字之中，造成分辨不清。（3）注意有效数字位数，即记录的数字应与测量仪表的准确度相匹配，不可过多或过少。（4）物理量的数值较大或较小时，要用科学记数法表示。以“物理量的符号×10±n／计量单位”的形式记入表头。注意：表头中的10±n与表中的数据应服从下式：物理量的实际值×10±n＝表中数据（5）为便于引用，每一个数据表都应在表的上方写明表号和表题（表

5、名）。表号应按出现的顺序编写并在正文中有所交代。同一个表尽量不跨页，必须跨页时，在跨页的表上须注“续表×××”。（6）数据书写要清楚整齐。修改时宜用单线将错误的划掉，将正确的写在下面。各种实验条件及作记录者的姓名可作为“表注”，写在表的下方。3.2图示法实验数据图示法就是将整理得到的实验数据或结果标绘成描述因变量和自变量的依从关系的曲线图。该法的优点是直观清晰，便于比较，容易看出数据中的极值点、转折点、周期性、变化率以及其他特性，准确的图形还可以在不知数学表达式的情况下进行微积分运算，因此得到广泛的应用。实验曲线的标绘是

6、实验数据整理的第二步，将在工程实验中正确作图必须遵循如下基本原则，才能得到与实验点位置偏差最小而光滑的曲线图形。3.2.1坐标纸的选择3.2.1.1坐标系化工中常用的坐标系为直角坐标系、单对数坐标系和对数坐标系。下面仅介绍单对数坐标系和对数坐标系。（1）单对数坐标系。如图3-1所示。一个轴是分度均匀的普通坐标轴，另一个轴是分度不均匀的对数坐标轴。（2）对数坐标系。如图3-2所示。两个轴都是对数标度的坐标轴。3.2.1.2选用坐标纸的基本原则　　1．直角坐标纸变量、间的函数关系式为：　　即为直线函数型，将变量、标绘在直角坐

7、标纸上得到一直线图形，系数、38不难由图上求出。2．单对数坐标在下列情况下，建议使用单对数坐标纸：（1）变量之一在所研究的范围内发生了几个数量级的变化。（2）在自变量由零开始逐渐增大的初始阶段，当自变量的少许变化引起因变量极大变化时，采用单对数坐标可使曲线最大变化范围伸长，使图形轮廓清楚。（3）当需要变换某种非线性关系为线性关系时，可用单对数坐标。如将指数型函数变换为直线函数关系。若变量、间存在指数函数型关系，则有：式中、为待定系数。在这种情况下，若把、数据在直角坐标纸上作图，所得图形必为一曲线。若对上式两边同时取对数则

8、令则上式变为经上述处理变成了线性关系，以对在直角坐标纸上作图，其图形也是直线。为了避免对每一个实验数据取对数的麻烦，可以采用单对数坐标纸。因此可以说把实验数据标绘在单对数坐标纸上，如为直线的话，其关联式必为指数函数型。3.双对数坐标在下列情况下，建议使用双对数坐标纸：（1）变量、在数值上均变化了几个数量级。（2）需要