实验设计与数据处理

.实验设计和数据处理，第一章概论，第一，实验设计与数据处理课程的目的，意义是任何自然科学都离不开实验，许多学科(化学工业、化学、轻工业、材料、环境、医药、热工等)的概念、原理和规律从许多实验中导出并论证。 最佳配方、工艺条件、产品性能优化、产品质量、环境质量评价等。 “实验设计和数据处理”课程根据概率论数学统计、专业技术知识和实践经验，经济、科学地安排考试，计算分析考试数据，最终减少考试次数，缩短考试周期，迅速找到优化方案。 它主要应用于工农业生产和科研过程中的科学实验，是产品设计、质量管理和科研的重要工具和方法。 通过本课程的教育，让学生掌握考试数据的统计分析的基本原理，对实际问题能正确运用。 掌握本课程，为将来从事各专业科学研究奠定基础。农业领域，道路，桥，工业产品，(1)实验的分类， 验证性实验：验证已知理论，深化对理论的认识探索性实验：为了揭示完全不认识的东西，发现其发生和发展规律，为了完成工程和科研任务，具有很强的探索性. (2)实验过程实验准备实验实验数据分析处理1 .实验准备提出问题，明确实验目标实验方案(实验设计)制定实验大纲实验设备、实验设备的准备2 .实验(1)测试(2)记录3 .实验数据的分析、处理以一定的方法整理实验数据4 .提交实验报告和科学研究报告2、主要内容、1 .实验设计单要素实验设计(平均法、对分法、0.618法、分数法)双要素实验设计多要素实验设计(正交实验设计)2.数据处理实验数据整理实验数据分析(直觉分析法、分散分析、回归分析)、参考文献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 (适用于材料科学和工程、化学工业、机械、农业、医药等专业)方萍，几延试验设计与统计，浙江大学出版社2003年6月第1版(环境和资源相关专业、生命科学、农业科学、 Doulasi.mongomery着实验设计与分析中国统计出版社，1998年6月第一版(电工等专业)杨德试验设计与分析，中国农业出版社王万中试验的设计与分析，高等教育出版社，第二章实验设计第一节概论实验设计节省人力、财力，迅速找到最佳条件以概率论和数理统计学为理论基础，为得到可靠的考试结果和有用的信息，科学地安排考试的方法论也是一种研究有效且经济地获取必要的数据和信息的方法。 正确的实验设计不仅节省人才、物资和时间，也是取得可靠实验结果的重要保证。 即经过设计的实验，效果大大提高，与没有设计的实验相比，情况有很大差异。 广义上，实验设计包括实验目的的明确化、测定参数的确定、需要控制和变更的条件的确定、实验方法和测试设备的选择、实测精度要求的确定、实验方案设计和数据处理顺序等。 1 .实验设计的发展过程，20世纪初：英国生物统计学家费舍尔(1890-1962 )首次提出了“实验设计”一词。 实验设计方法最初应用于农业、生物学和遗传学。 农业主要进行品种比较、施肥比较等。 20世纪40年代，英美两国开始应用于工业生产，改变原料的配比和技术生产条件，开始寻找最佳情况。50、60年代：日本田口玄博士创造了正交试验设计法。 日本电信研究所开发的“线性弹簧继电器”，大幅度改善了电话机的收听效果，对日本电信事业的发展起到了不可估量的作用。 50年代：中国科学院数学研究所对正交实验设计的观点、理论和方法有新的创见，编制了比较适用的正交表，简化了实验步骤和实验结果的分析方法。 目前，实验设计广泛应用于各种领域。 2 .实验设计的基本宗旨，最大限度地提高实验效率最大限度地提高实验精度。 3、实验设计的基本要素，指标是测量实验效果好坏的特征值。 因素影响实验指标的原因或因素。 水平的因素根据实验中的状态，有可能引起指标的变化。1 )指标是测定试验效果好坏的特征值，指标分类： a )定量指标(数量指标，如强度、重量、产量、合格率、合格率、次品率、转化率等。 ) b )定性指标(非数量指标，例如颜色、味道、光泽等)指标的选择要求：选择客观性强的指标，选择容易量化，即选择用机器测量的指标，选择灵敏度高的指标，以高精度的参数作为指标。 (2)因素影响实验指标的原因、因素、因素也被称为因素，是进行实验时重点考察的内容。 元素用大写的ABC表示，如元素a、元素b、元素c等。 要素分类： a )可控制的要素(温度、时间、种类、浓度)不可控制的要素(风速、气温，选择要素的原则，a )抓住主要要素(选择影响大的要素作为试验)同时考虑要素间的相互作用。 b )发现非主要因素，在实验中也不变，消除干扰作用。 (3)等级的要素在实验中选择不同的状态、等级的原则：等级应该取三个等级等级应该等间隔的原则等级必须具体等级的选择在技术上是现实的。例1 :某化工技术人员想研究化学反应温度(60、70、80)、反应时间(1h、1.5h、2h )、催化剂使用量(2kg、2.5kg、3kg )对产品产量(指标)的影响，根据求出的规则，建立最佳生产条件。 例2 :考察三种不同类型电路对某自动开关响应时间(ms )的影响指标：响应时间因素：电路类型水平：、例3 :研究纸浆中木材浓度的分数、容器压力、煮时间对纸强度的影响。 指标：纸的强度要素和水平：纸浆中木材浓度的分数(%)2、4、8容器的压力(kPa)400、500、650煮时间(h)3、4、例4 :直接过滤实验中，絮凝剂硫酸铝用量、助剂聚丙烯酰胺用量、过滤速度达到过滤周期平均出水浊度实验指标：过滤周期平均出水浊度因子和水平：凝集剂给量(mg/l ) (10，12，1 )凝集剂给量(mg/l ) (0. 08，0.15，0.30 )过滤速度(m/h ) (8，10，12 ).4 .实验设计方法根据情况有不同的实验设计方法。 单要素试验设计双要素试验设计正交实验设计各试验方法的目的、出发点各不相同。5 .实验方案设计的步骤，明确实验目的，确定实验指标。 选择要素，选择等级。 选定实验设计方