《实验设计与数据处理》大作业xx

实验设计与数据处理大作业XX 实验设计与数据处理大作业及答案 班级：姓名： 学号： 1、 用Excel作出下表数据带数据点的折线散点图： （1）分别作出加药量和余浊、总氮T-N、总磷T-P、COD的变化关系图（共四张图，要求它们的格式大小一致，并以两张图并列的形式排版到Word中，注意调整图形的大小）； （2）在一张图中作出加药量和浊度去除率、总氮T-N去除率、总磷T-P去除率、COD去除率的变化关系折线散点图。 2、对离心泵性能进行测试的实验中，得到流量Qv、压头H和效率的数据如表所示，绘制离心泵特性曲线。将扬程曲线和效率曲线均拟合成多项式。（要求作双Y轴图） 流量Qv、压头H和效率的关系数据 序号 1 0.0 15.00 2 0.4 14.84 3 0.8 14.56 4 1.2 14.33 5 1.6 13.96 6 2.0 13.65 Qv(m3/h) H/m 序号 0.0 7 2.4 13.28 0.385 0.085 8 2.8 12.81 0.416 0.156 9 3.2 12.45 0.446 0.224 10 3.6 11.98 0.468 0.277 11 4.0 11.30 0.469 0.333 12 4.4 10.53 0.431 Qv(m3/h) H/m 3、用荧光法测定阿司匹林中的水杨酸（SA），测得的工作曲线和样品溶液的数据如下表: （1） 列出一元线性回归方程，求出相关系数，并给出回归方程的精度； （2） 求出液（样品）的水杨酸（SA）浓度。 4、对某矿中的13个相邻矿点的某种伴生金属含量进行测定，得到如下一组数据： 试找出某伴生金属c与含量距离x之间的关系(要求有分析过程、计算表格以及回归图形)。 提示：作实验点的散点图，分析cx之间可能的函数关系，如对数函数y=a+blgx、双曲函数(1/y)=a+(b/x)或幂函数y=dxb等；对各函数关系分别建立数学模型逐步讨论，即分别将非线性关系转化成线性模型进行回归分析，分析相关系数：如果R0.553，则建立的回归方程无意义，否则选取标准差SD最小（或R最大）的一种模型作为某伴生金属c与含量距离x之间经验公式。 5、在玻璃防雾剂的配方研究中，考察了三种主要成分用量对玻璃防雾性能的影 响，三个因素的水平取值如下： 因素 PVA x1/g ZC x2/g LAS x3/g 试验结果y 1 0.5 3.5 0.1 3.8 2 1.0 4.5 0.5 2.5 3 1.5 5.5 0.9 3.9 4 2.0 6.5 1.3 4.0 5 2.5 7.5 1.7 5.1 6 3.0 8.5 2.1 3.1 7 3.5 9.5 2.5 5.6 已知试验指标y与x1 、x2 、x3间近似满足关系式：ya+b1x1+b3x3+b23 x2x3 。试求待定系数，并给出方程精度。 6、测定某铜合金中铜含量，五次平行测定的结果是：27.22%、27.20%、27.24%、27.25%、27.15%，计算：（1）平均值；平均偏差；相对平均偏差；标准偏差；相对标准偏差；（2）若已知铜的标准含量为27.20%，计算以上结果的绝对误差和相对误差。 9、阅读下列材料： 在高层建筑基础(如钻孔灌注桩和地下连续墙) 的施工过程中通常采用泥浆护壁技术,因此而产生大量的废弃泥浆,泥浆中含有大量的蒙脱石等粘土矿物和岩屑,稠度大,既不能直接排放,又难于自然沉降。 若不及时处理,不但影响施工,而且会造成环境污染或水质污染等二次公害。废泥浆处理已成为施工单位和环卫部门十分关注的问题。 我们采用正交法安排试验,正交试验法是一种科学安排与分析多因素试验的方法。 通过正交试验法所特有的科学分析方法,用少数试验所获得试验数据,可推导出具有说服力的正确结论。 如:因素的主次关系、最优参数组合、指标与因素的关系等。 首先让泥浆固液分离,然后对固相进行强制脱水或化学固化。 本文着重讨论废泥浆固液分离的正交试验。 固液分离中固相凝聚与絮凝的机理 由于泥浆中的固相膨润土的吸水率强,颗粒表面积大,吸附阴离子而形成负溶胶。 向泥浆中投放混凝剂,通过物理的或化学的反应,使泥浆胶体脱稳而凝聚,从而达到泥水分离的目的。 混凝剂主要包括凝聚剂和絮凝剂。 所谓凝聚剂就是在分散体系中加入无机电解质,通过电性中和、压缩双电层、降低Zeta 电位,减少微粒间的排斥能,从而达到聚凝的目的。 常用的无机凝聚剂有FeCl3Al2(SO4)3 、Ca(OH)2等。 所谓絮凝剂就是带有许多活性官能团的高分子线状化合物;通过架桥作用,高分子絮凝剂能将许多微粒聚集在一起,形成一些较大体积的松散絮团,从而达到絮凝的目的。 常见的高分子絮凝剂有聚丙烯酰胺、聚乙烯胺等。 凝聚剂与絮凝剂两者可分别单独使用,也可根据各自性质组合使用。 泥浆配制 用膨润土制备不同浓度的泥浆,并加入增粘剂(为水重的0。05%) 、分散剂(为水重的0。2%) ,配成性能稳定的泥浆(接近工程用浆) 。 本次试验配备了3 个浓度泥浆(膨润土的含量为5%、8%、10%) 。 混凝试验在玻璃量筒中进行。 正交试验方案设计 正交试验设计就是利用一种规格化的表格正交表来合理安排试验,其特点: 每个不同水平在试验中出现相同次数; 任何两个因素的任一水平 搭配都出现一次,它具有因素搭配均衡的特点。 因此,正交试验法安排的试验是具有代表性的,能够较全面地反映各水平对指标影响。 本次试验选用正交表L27（313）安排试验,如表2 ,通过27次试验可代表81种情况。 正交试验方案设计包括: 确定试验指标、因素和水平; 选定正交表; 设计表头; 列出试验方案。 指标:表征试验研究对象的指标。 本试验选用固相沉降率(上层清液体积与原浆体积之比) 和固相沉降速度为指标,来评定混凝效果。 因素:对试验指标可能会产生影响的要素,本试验中选用泥浆浓度、混凝剂种类、混凝剂的加量和搅拌时间为试验的“因素”。 水平:因素在试验中所选取的具体状态称为“水平”,本试验中均取3 个水平见表1。 xx 试验设计与数据处理 第四章 试验误差 1.误差的、分类，每一类别误差特点及处理方法？ A误差的（4个方面）： （1）设备仪表误差：包括所使用的仪器、器件、引线、传感器及提供检定用的标准器； （2）环境误差：周围环境的温度、湿度、压力振动及各种可能的干扰因素，均能使测量值发生变化，使测量失准，产生误差； （3）人员误差：测量人员分辨能力、测量经验和习惯，影响测量误差的大小； （4）方法、原理误差：研究与试验方法引起的误差（也称系统误差）。 （5）注：测量本身也会造成误差，、 备注： 2.如何进行测量数据的合理性检验，粗大误差或坏值的判断方法和步骤? （1）目的：将测量列中可能存在的坏值剔除。 （2）基本思想：将测量列看作是服从某一分布的随机变量，当绝对值大的误差出现在规定置信概率的区间以外时，即判为粗大误差，则剔除此测量值。 （3）粗大误差的判断方法： a格拉晓夫准则(n0.188，60.35舍弃 2）Q法：Q? x2?x160.50?60.35 ?0.517；Q=0.59。所以，60.35保留 x7?x160.64?60.35 3）Grubbs法：平均值为60.53，s=0.095；T=（60.53-60.35）/0.095=1.89；T=1.938。因此，60.35保留 4）Dixon法：n=7，算法与Q法同，r10=0.52，而r=0.507（95%）、0.637（99%），一般保留 15某铁矿石试样中铁含量（Fe%）的4次测定结果为70.14，70.20，70.04，70.25。如果第5 次测定结果不为Q检验法舍弃，它应该在什么范围内？（P=95%） （平均：70.1575，s=0.0903，Q=0.73，x5=69.47，70.82） 16在生产正常时，某钢铁厂的钢水平均含碳量为4.55%，某一工作日抽查了5炉钢水，测定含碳量分别为4.28，4.40，4.42，4.35，4.37。试问这个工作日生产的钢水质量是否正常？ X=4.364，s=0.0541，t=7.688；t=2.776 19两个实验室用同种方法分析一种黄铜合金（H90）中的铜含量（Cu%）所得结果为：A：91.08， 89.36，89.60，89.91，90.79，90.80，89.03；B：91.95，91.42，90.20，90.46，90.73，92.31，90.94。试问A、B两个实验室的分析结果有无显著性差异（P=95%）？ X1=90.08，s1=0.8065，s12=0.6504 X2=91.14，s2=0.7807，s22=0.6096 F=0.6504/0.6096=1.067，F=4.28 即，二者精密度一致 n=1.8708，s=0.7937，t=2.50，t0.05,12 = 2.179 所以，两个实验室分析结果间存在显著性差异。 1 22F3.49 Sum of Squares Between Groups 81 Within Groups Total 25. Tests of Between-Subjects Effects Type III Sum of Source Squares A 1050.330 B 79.733 A * B 137.273 Error 2.360 Corrected Total 1269.696 df 3 12 15 df 3 4 12 20 39 Mean Square 177 258 27 14.75 41.75 Mean Square 350.110 19.933 11.439 0.118 32.56 F 1.831F 2967.034 168.927 96.944 F0.05,(3,12) 3.49 F0.01, () 4.32 3.84 2.6 显著性 显著性 * * * 27为了改进长效磺胺精制成品的质量，对以下条件进行试验：综合评分法 j 320 290 305 330 325 335 330 j 345 375 360 335 340 330 335 25 85 55 5 15 5 5 Rj A2洗炭水，B2滤后加，C2慢，D2不滤，E2不沸，F1不调pH，G2 80度 溶液色 j j Rj 1.8625 1.8500 0.0125 0.05 2.1125 1.6000 0.5125 2.05 1.9625 1.7500 0.2125 0.85 1.8375 1.8750 0.0375 0.15 1.8375 1.8750 0.0375 0.15 1.8375 1.8750 0.0375 0.15 1.8375 1.8750 0.0375 0.15 外观 j j Rj 2.5000 2.5000 3.2500 3.2500 3.0000 3.5000 3.2500 4.2500 4.2500 3.5000 3.5000 3.7500 3.2500 3.5000 1.75 1.75 0.25 0.25 0.75 0.25 0.25 7 7 1 1 3 1 1 7 8（D） 28为了改进阿糖胞苷合成工艺，研究人员选取如下因素和水平进行试验： 列号 1（A） 2（B） 3(AB) 4（C） 5(AC) 6(BC) j j Rj 24.8125 33.4125 8.60 29.3250 26.8375 28.9000? 31.3875? 0.425 4.55 26.9889 28.2375 31.8429? 29.9875? 4.854 1.75 28.3500 29.8750? 1.525 29.3125 36.2000 28.9125? 22.0250? 0.4 14.175 列号 9(AD) 10(BD) 11 28.4875 28.2250 29.5875 j j 29.7375? 30.0000? 28.6375 1.25 1.775 0.95 Rj 12(CD) 28.8750 29.3500? 0.475 4（C） 26.9889 31.8429 4.854 1 13 26.7125 31.5125 4.8 5(AC) 28.2375 29.9875 1.75 14 29.2000 29.0250 0.175 6(BC) 28.35 29.875 1.525 15 31.4625 26.7625 4.7 7 29.3125 28.9125 0.4 总平均 29.1125 列号 j j Rj Qj fj 1（A） 24.8125 33.4125 8.6 4.6225 1 2（B） 29.325 28.9 0.425 1 3(AB) 26.8375 31.3875 4.55 8（D） 36.2 22.025 14.175 1 2 0.011289 1.293906 1.472582 0.191406 0.145352 0.01 12.55816 Sj 4.6225 0.011289 1.472582 12.55816 Fj 10.53117 0.025719 3.354898 28.61053 F,(fj,fe) 4.84 4.84 4.84 4.84 列号 9(AD) 10(BD) 11 12(CD) 13 14 15 总平均 j 28.4875 28.225 29.5875 28.875 26.7125 29.2 31.4625 j 29.7375 30 28.6375 29.35 31.5125 29.025 26.7625 29.1125 Rj 1.25 1.775 0.95 0.475 4.8 0.175 4.7 Qj 0.097656 0.196914 0.056406 0.014102 1.44 0.001914 1.380625 0 Q12、Q9、Q6、Q5、Q10、Q3 Q13 Qe = Q12 + Q9 + Q6 + Q5 + Q10 + Q3 + Q13 + Q7 + Q11 + Q14 + Q15 = 4.828 fe = 11，se = 4.828/11 = 0.438935 29实验测得不同温度（t）下氟化镁的热容量（C）如下： 用最小二乘法求出C与t间关系的近似表达式（通常称为经验公式），并对建立的回归方程进行检验。 y = 0.0129x + 12.788 R2 = 0.9995 查表：0.05,6 = 0.7067 所以，相关关系成立。 35. 右边是七个样品两两之间的欧氏距离矩阵： 试分别用（a）最小距离法，（b）最大距离法进行聚类，并画出谱系图。 ?1234 5 6 最短距离为1，是(5)和(6)的距离，二者合并为一类，即： 1 ?0(8) = (5), (6) 2?3 ? 40(8)与其它类间距离见下表： ?730号 2 3 4 7 8 D?4 ? ?128501 4 7 12 21 18 5 ? 181411602 3 8 17 14 6?19151271035 14 11 7 ? 2117149 3 2 4 9 6 7 2 最短距离为2，是(7)和(8)的距离，二者合并为一类，即： (9) = (7), (8) (9)与其它类间距离见下表： 号 2 3 4 9 1 4 7 12 18 2 3 8 14 35 11 4 6 最短距离为3，是(3)和(2)的距离，二者合并为一类，即： 3 7?0? (10) = (2), (3) (10)与其它类间距离见下表： 号 1 4 9 4 12 9 18 6 10 4 5 11 最短距离为4，是(1)和(10)的距离，二者合并为一类，即： (11) = (1), (10) (11)与其它类间距离见下表： 号 9 11 4 6 5 9 11 最短距离为5，是(4)和(11)的距离，二者合并为一类，即： (12) = (4), (11) (12)与其它类间距离见下表： 号 12 9 6 最后将(9)和(12)聚为一类，聚类过程结束。根据上述聚类过程，可绘出聚类谱系图如下：65 43 21 5672314 最短距离为1，是(5)和(6)的距离，二者合并为一类，即： (8) = (5), (6) (8)与其它类间距离见下表： 号 2 3 4 7 8 1 4 7 12 21 19 2 3 8 17 15 35