试验设计与数据处理(第6章).ppt

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1、第六章全面试验设计法在试验设计中，为了获得全面的试验信息，正确地判定试验因素及其各级交互作用对试验指标的影响情况，对所选取的试验因素的所有水平组合全部实施一次以上。这种试验设计方法称为全面试验设计法。全面试验设计法主要用于单因素和双因素试验。一、单因素全面试验设计法一、完全随机化单因素试验设计试验中只考察一个因素(假定为A)，选择它的m个水平A1、A2、…，Am，比较这些水平对试验指标的影响，称为单因素试验。在单因素试验中，各水平要重复多次。假定m个水平都要重复r次(各水平的重复数也可以不同)，则总共要进行mr次

2、试验。如果这些试验的实施顺序完全按随机化原则确定，这种试验设计方法就称为完全随机化单因素试验设计。(一)试验方案设计例6-1在无酒精啤酒的研究中，为了了解麦芽汁的浓度对发酵液中双乙酰生成量的影响，在发酵温度7℃，非糖比0.3，二氧化碳压力0.6kg/cm2，发酵时间6天的试验条件下，选定麦芽汁浓度(％)为6(A1)，10(A2)，12(A3)三个水平，每个水平重复5次，进行完全随机化试验，寻找适宜的麦芽汁浓度。在本试验中，要进行mr＝3×5＝15次试验。这15次试验完全按随机顺序进行。随机化可采用抽签的方法，即准

3、备15张纸签，A1，A2，A3各写5个，充分混合后抽签决定试验的顺序。也可以用随机数表(附表6)确定试验顺序。方法是从随机数表上随机地抽取一个数字，如第31行13列的41，从此开始依次往下(也可往上，往左，往右)读15个数(如出现相同的数，就把它跳过去，往后再多读取一个数)，再按从小到大的顺序把这15个数依次编号，这个编号就是试验顺序号。本例编号结果见表6-1(括号内数字为试验顺序号)表6-1完全随机化单因素试验方案水平试验顺序A141(8)27(5)73(14)02(2)66(10)A267(11)29(6)7

4、2(13)63(9)74(15)A300(1)16(4)33(7)69(12)11(3)从表6-1可见，本例的试验顺序为A3A1A3A3A1A2…。(二)试验结果分析试验数据如表6-2所示。表6-2双乙酰含量(mg/l)重复水平12345平均A10.270.280.260.280.250.268A20.210.200.180.190.220.20A30.320.340.300.320.310.318试验数据的方差分析可按第三章中单因素方差分析进行，结果见表6-3。表6-3方差分析表方差来源SfVF显著性因素A0.

5、0350820.0175482.35**误差e0.00256120.000213总和0.0376414F0.01(2,12)＝6.93方差分析结果表明，因素A对试验指标的影响高度显著。即麦芽汁浓度对发酵液中双乙酰含量有高度显著的影响。通过比较因素A各水平的试验数据的平均值，可确定出最佳水平。本例的最佳水平为A2，即麦芽汁浓度为10％时，发酵液中双乙酰的含量最低。二、完全随机区组单因素试验设计完全随机化法比较简单，但是由于它没有遵循局部控制的设计原则，因此不能将试验误差，尤其是由条件因素的差异引起的误差尽量减小。为

6、了克服这个缺点，当条件因素变化较大时，可在试验设计中引入区组，并将区组作为一个因素来考虑，称为区组因素。在区组内将所要比较的一套试验按随机顺序进行。这种试验设计方法称为完全随机区组法。(一)试验方案设计例6-2在大豆蛋白提取的研究中，为了探讨浸泡温度对大豆蛋白提取率的影响，将其他条件固定，提出浸泡温度为试验因素，取40(A1)，50(A2)，60(A3)，70(A4)，80(A5)五个水平，每个水平重复试验三次，以微量凯氏定氮法测定其蛋白质含量(％)。这项试验因测定蛋白质所需的时间长，工作量大，需要三个试验人员共

7、同完成。如果采用完全随机化试验设计法，由哪个试验员做哪个试验完全是随机的，每人做5次试验，可能出现的情况如表6-4所示。表6-4完全随机化单因素试验设计方案试验人员试验安排甲A1A1A2A3A5乙A2A2A3A1A4丙A3A4A4A5A5由表6-4可见，甲做了2次A1，乙做了2次A2，丙做了2次A4。由于试验人员的操作技术和固有习惯可能存在差异，不难看出这种设计得到的试验数据，由于试验人员引入的系统误差的干扰而不可靠。分不清试验数据的波动是由水平不同引起的，还是由试验人员的差异引起的。如果将试验人员看成区组因素，

8、重新设计如表6-5所示的试验方案。在这个方案中，由于每个试验人员对5个水平都操作了，因此消除了操作人员的差异而带入的系统误差。表6-5完全随机区组单因素试验设计方案区组因素B试验因素AB1(甲)A2A3A1A4A5B2(乙)A1A5A3A2A4B3(丙)A4A5A1A3A2这种试验设计方法之所以称为完全随机区组试验设计，是因为区组内的试验个数正好等于处理(水平)数，即在一