實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理

第一章概論一、《實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》課程的目的、意義任何自然科學(xué)都離不開實(shí)驗(yàn)，大多數(shù)學(xué)科（化工、化學(xué)、輕工、材料、環(huán)境、醫(yī)藥、熱工等）中的概念、原理和規(guī)律大多由實(shí)驗(yàn)推導(dǎo)和論證的。如最佳的配方、工藝條件，產(chǎn)品性能的優(yōu)化，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、環(huán)境質(zhì)量作出評(píng)價(jià)等?！皩?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理”課程是以概率論數(shù)理統(tǒng)計(jì)、專業(yè)技術(shù)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)、科學(xué)地安排試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，最終達(dá)到減少試驗(yàn)次數(shù)、縮短試驗(yàn)周期、迅速找到優(yōu)化方案的一種科學(xué)計(jì)算方法。它主要應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究過程中的科學(xué)試驗(yàn)，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)、質(zhì)量管理和科學(xué)研究的重要工具和方法。通過本課程的教學(xué)，使學(xué)生掌握試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的基本原理，并能針對(duì)實(shí)際問題正確地運(yùn)用。學(xué)好本課程，為將來從事各專業(yè)科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。農(nóng)業(yè)領(lǐng)域道路橋梁

工業(yè)產(chǎn)品（一估）實(shí)砍驗(yàn)的璃分類驗(yàn)證闊性實(shí)馳驗(yàn)：對(duì)炸已知貧的理銜論進(jìn)駕行驗(yàn)郊證，逼以加冠深對(duì)占理論奔的認(rèn)域識(shí)探索遭性實(shí)捧驗(yàn)：為默了揭千示尚秤未完艱全認(rèn)識(shí)識(shí)的劫事物道，發(fā)蹄現(xiàn)其做發(fā)生擔(dān)與發(fā)紫展的礎(chǔ)規(guī)律么，以或完成翻工程枝與科卡研任禿務(wù)，業(yè)具有理很強(qiáng)盡的探黎索性欲（工笨程中研經(jīng)常孤碰到工）（二刮）實(shí)茫驗(yàn)過陸程實(shí)驗(yàn)堵準(zhǔn)備封→實(shí)度驗(yàn)→寬實(shí)驗(yàn)滾數(shù)據(jù)赴分析容處理1．實(shí)矩驗(yàn)準(zhǔn)皆備①提果出問刪題，既弄清鍬實(shí)驗(yàn)為目標(biāo)②設(shè)唇計(jì)實(shí)泄驗(yàn)方鈴案（統(tǒng)實(shí)驗(yàn)銅設(shè)計(jì)鉗）③擬率訂實(shí)劍驗(yàn)大拖綱④實(shí)混驗(yàn)設(shè)蛇備、渡測(cè)試抽儀器勒的準(zhǔn)祥備2．實(shí)洋驗(yàn)（1）測(cè)楚試（2）記架錄3．實(shí)猶驗(yàn)數(shù)原據(jù)的散分析雕、處譜理通過乏一定及的方只法對(duì)煙實(shí)驗(yàn)譯數(shù)據(jù)別進(jìn)行卷整理古、分添析，角去偽速存真轉(zhuǎn)，提樹煉出核我們修需要評(píng)的信巾息，白以發(fā)做現(xiàn)事篇物的堡規(guī)律厘。4．提塘交實(shí)素驗(yàn)報(bào)扔告或僑科研飛報(bào)告二、卻主要茂內(nèi)容1．實(shí)兆驗(yàn)設(shè)澇計(jì)①單杰因素事實(shí)驗(yàn)澇設(shè)計(jì)菊（均百分法蜻，對(duì)瓦分法周，0.我61保8法，左分?jǐn)?shù)擴(kuò)法）②雙部因素諒實(shí)驗(yàn)止設(shè)計(jì)③多臺(tái)因素前實(shí)驗(yàn)癥設(shè)計(jì)暈（正咬交實(shí)誰驗(yàn)設(shè)熔計(jì)）2．?dāng)?shù)言據(jù)處疼理①實(shí)渡驗(yàn)誤那差分奸析②實(shí)缸驗(yàn)數(shù)后據(jù)整心理③實(shí)澆驗(yàn)數(shù)岔?yè)?jù)分杠析（豈直觀蜓分析虜法、愉方差藥分析雨、回曲歸分伶析）參考土文獻(xiàn)①鄭少義華、漫姜奉死華《試驗(yàn)獅設(shè)計(jì)閥與數(shù)詞據(jù)處渴理》，中槐國(guó)建刊材工蠟業(yè)出喂版社鐘，20子04年3月第1版，51襲.7終27捏/Z行42淹9（適判合材劑料科撲學(xué)與愛工程徹、化樂工、抬機(jī)械臭、農(nóng)城業(yè)、獎(jiǎng)醫(yī)藥北等專繁業(yè)）②方砍萍、貌何延《試驗(yàn)墊設(shè)計(jì)堡與統(tǒng)顆計(jì)》，浙本江大譯學(xué)出般版社娃，20暑03年6月第1版（適銀合環(huán)林境與胞資源延相關(guān)柏專業(yè)螺、生福命科倉(cāng)學(xué)、秤農(nóng)業(yè)護(hù)科學(xué)定、醫(yī)助學(xué)）③[美]D淡ou李gl箭as昂C吉.M蠻on占tg巧om械er帆y著《實(shí)驗(yàn)?zāi)显O(shè)計(jì)遮與分稿析》中國(guó)盛統(tǒng)計(jì)嘗出版筒社，19刪98年6月第1版（悉電工膏等專需業(yè)左）④楊劈燕德《試驗(yàn)重設(shè)計(jì)云與分嗽析》，中希國(guó)農(nóng)樣業(yè)出壤版社⑤王啊萬中《試驗(yàn)辰的設(shè)點(diǎn)計(jì)與去分析》，高嫩等教云育出廈版社第二好章術(shù)實(shí)杰驗(yàn)設(shè)晨計(jì)第一鬧節(jié)濟(jì)概番論實(shí)驗(yàn)辟設(shè)計(jì)——是指詳為節(jié)外省人洋力、對(duì)財(cái)力擴(kuò)、迅墨速找讓到最隆佳條菌件，躁揭示終事物長(zhǎng)內(nèi)在級(jí)規(guī)律候，根姿據(jù)實(shí)贈(zèng)驗(yàn)中肥不同箭問題店，在夾實(shí)驗(yàn)他前利腥用數(shù)氏學(xué)原此理科后學(xué)編膚排實(shí)怠驗(yàn)的瘡過程偶。以概沒率論拘與數(shù)紹理統(tǒng)務(wù)計(jì)學(xué)喊為理寧論基查礎(chǔ)，雞為獲舅得可組靠試邪驗(yàn)結(jié)論果和考有用驅(qū)信息恢，科寬學(xué)安己排試犯驗(yàn)的逼一種觀方法碰論，孔亦是堤研究升如何嘩高效疼而經(jīng)考濟(jì)地洋獲取縣所需似要的腹數(shù)據(jù)竟與信心息的茫方法殖。正確凍的實(shí)鋒驗(yàn)設(shè)基計(jì)不展僅節(jié)現(xiàn)省人此力，詳物力腎和時(shí)圖間，領(lǐng)并且給是得嚇到可屯信的穗實(shí)驗(yàn)世結(jié)果撞的重鎮(zhèn)要保戒證。吵即經(jīng)過察設(shè)計(jì)踢的實(shí)救驗(yàn)，紀(jì)效果肅大大喝提高殿，與呢不經(jīng)魚過設(shè)割計(jì)的召實(shí)驗(yàn)債相比巡壽，情兼況大斯不相煩同。廣義及上說望，實(shí)張驗(yàn)設(shè)趨計(jì)包澇括明軌確實(shí)常驗(yàn)?zāi)刊偟?，晃確定機(jī)測(cè)定允參數(shù)陸，確芳定需期要控奇制或恒改變春的條挺件，握選擇另實(shí)驗(yàn)針方法煙和測(cè)疑試儀亦器，展確定喬實(shí)測(cè)慎精度駕要求焦，實(shí)垃驗(yàn)方而案設(shè)苦計(jì)和弓數(shù)據(jù)奸處理壁步驟藍(lán)等。1．實(shí)嫁驗(yàn)設(shè)君計(jì)的裝發(fā)展射過程20世紀(jì)拳初：告英國(guó)街生物弄統(tǒng)計(jì)眉學(xué)家耕費(fèi)歇恐爾（18笛90翼-1茅96排2）首侍次提密出了“試驗(yàn)烏設(shè)計(jì)”術(shù)語漫。實(shí)驗(yàn)愛設(shè)計(jì)刮方法根最早壁應(yīng)用距于農(nóng)繼業(yè)、趕生物揀學(xué)、誦遺傳敏學(xué)方惰面。燭在農(nóng)循業(yè)方唱面主另要是級(jí)進(jìn)行魯品種北對(duì)比例、施破肥對(duì)或比等大。20世紀(jì)40年代依，英勾美兩籍國(guó)開奔始在糖工業(yè)啟生產(chǎn)鋪中應(yīng)忽用，痰如改云變?cè)饬吓澍B比或延工藝奮生產(chǎn)船條件食，尋閣找最寇佳工將況。50、60年代搖：日達(dá)本田級(jí)口玄—博士顛創(chuàng)造佳了正姨交試絞驗(yàn)設(shè)鍛計(jì)法側(cè)。日本法電訊論研究憤所研紛制的“線形哪彈簧丟繼電躺器”，使撈電話產(chǎn)機(jī)收笨聽效財(cái)果大縱為改盯進(jìn)，石為日超本電造訊事示業(yè)的器發(fā)展達(dá)起到激了不僚可估鈴量的浮作用默。50年代鵝：我史國(guó)中窯科院議數(shù)學(xué)底研究廈所在正奸交實(shí)網(wǎng)驗(yàn)設(shè)嚇計(jì)的晚觀點(diǎn)撤、理消論和賭方法右上有視了新選的創(chuàng)刑見，編制飲了一套松較為誰適用恩的正交休表，簡(jiǎn)貪化了莖實(shí)驗(yàn)偏程序牌和實(shí)暴驗(yàn)結(jié)文果分酒析方殘法。目前慈，實(shí)面驗(yàn)設(shè)煌計(jì)已池廣泛五應(yīng)用境于各銀個(gè)領(lǐng)屬域。2．實(shí)仰驗(yàn)設(shè)親計(jì)的師基本定宗旨①最大悲限度胡地提辯高實(shí)解驗(yàn)效率②最聾大限次度地講提高或?qū)嶒?yàn)精度3．實(shí)喝驗(yàn)設(shè)晨計(jì)基由本要扶素①指標(biāo)——用來?xiàng)壓饬勘茉囼?yàn)救效果奪好壞縱的特填征值保。②因素——對(duì)實(shí)朱驗(yàn)指老標(biāo)有農(nóng)影響搜的原書因或督要素梨。③水平——因素斑在實(shí)倍驗(yàn)中睜所處持的不唯同狀昌態(tài)，歸可睡能引碗起指恒標(biāo)的店變化財(cái)。1）指誓標(biāo)——用來載衡量恩試驗(yàn)夏效果赤好壞水的特湖征值①指標(biāo)棄分類播：a)定量指標(biāo)悉（數(shù)歪量指柱標(biāo)，納如強(qiáng)鬧度、饅重量殊、產(chǎn)倘量、琴合格詠率、竄成活院率、之廢品乘率、漸轉(zhuǎn)化缺率等記。）b)定性指標(biāo)瓣（依非數(shù)賓量指枯標(biāo)，急如顏補(bǔ)色、殃味道秒、光搶澤等草）②指帝標(biāo)的稿選擇惰要求溫：選擇客觀脆性強(qiáng)的指唉標(biāo)，某選擇易于制量化即經(jīng)詞過儀續(xù)器測(cè)敬量而耽獲得畫的指托標(biāo)；街選擇靈敏可度高的指至標(biāo)，遣選擇精確蝕性強(qiáng)的參斃數(shù)作擁為指理標(biāo)。2）因酷素——對(duì)實(shí)拴驗(yàn)指戒標(biāo)有汪影響莖的原晴因或晶要素因素掏也稱副為因勵(lì)子，豪它是敢在進(jìn)飾行實(shí)哪驗(yàn)時(shí)拼重點(diǎn)遙考察頭的內(nèi)辮容。因素士一般子用大肯寫字屠母AB泰C……來標(biāo)騎記，組如因兆素A、因啞素B、因掙素C等。①因亂素分贊類：a)可控因素頓（溫讀度、歡時(shí)間字、種摔類、疫濃度……）b)不可速控因素雞（風(fēng)內(nèi)速、長(zhǎng)氣溫屬、……）②選擇障因素淡的原蜘則a）抓再住主攜要因踩素（丑將影覺響較族大的板因素繳選入請(qǐng)?jiān)囼?yàn)丹）同獎(jiǎng)時(shí)要技考慮凱因素狠之間凡的交鴿互作段用。b）找代出非疲主要歉因素羽，并厲使其豬在實(shí)時(shí)驗(yàn)中肯保持沉不變媽，以坊消除押其干團(tuán)擾作米用。3）水平——因素障在實(shí)止驗(yàn)中沙所處巴的不虜同狀襖態(tài)選擇酷水平嚇的原飄則：①水淹平宜設(shè)取三芒水平它為宜②水筑平應(yīng)福是等駐間隔券的原規(guī)則③水澤平是奴具體價(jià)的④水艱平的寒選擇臂必須哪在技漆術(shù)上蔑現(xiàn)實(shí)煤可行蠢。舉例例1：某摟化工序工程收師欲誘研究對(duì)化學(xué)扔反應(yīng)箏溫度色（60玩℃、70碗℃、80午℃）、托反應(yīng)興時(shí)間構(gòu)（1h、1.鋸5h、2h）、堵催化潔劑用太量（2k興g、2.裝5k尼g、3k進(jìn)g）對(duì)語產(chǎn)品旱產(chǎn)量昨（指禾標(biāo)）露的影幼響，驕根據(jù)霞找出姥的規(guī)欺律，渴確立忙最佳眠生產(chǎn)如條件孔。例2：考費(fèi)察3種不顧同類死型的繪電路掃對(duì)某儲(chǔ)種自淡動(dòng)開劍關(guān)的蔽響應(yīng)宅時(shí)間浙（ms）的糞影響指標(biāo)溉：響鎮(zhèn)應(yīng)時(shí)滿間皂因壯素：縫電路丟類型水平儲(chǔ)：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ舉扎例例3：研參究紙初漿中利木材嫌濃度隆的分臨率、潤(rùn)容器密的壓肥強(qiáng)、攀煮漿虛時(shí)間拆對(duì)紙恐張強(qiáng)拜度的爽影響?yīng)z。指標(biāo)：紙萍張強(qiáng)狠度因素顆及水醬平：紙漿欺中木粗材濃頭度的扭分率(%駱)巴2、4、8容器盲的壓撒強(qiáng)(k胸Pa允)摔40集0、50油0、65盆0煮漿緞時(shí)間(h掌)艷3、4舉咸例例4：直投接過沫濾實(shí)狼驗(yàn)中司，欲濤考察斥混凝淺劑硫嗚酸鋁暴投量忽，助癢劑聚章丙烯咬酰胺談投量舟，濾選速對(duì)匯過濾炭周期載平均鴿出水悲濁度絡(luò)的影羽響。實(shí)驗(yàn)指標(biāo)：過拿濾周床期平箭均出參水濁暖度因素悼及水株平：混凝輪劑投靈量（mg溪/L）（10、12、1）助凝達(dá)劑投榮量（mg案/L）（0.螞08、0.采15、0.企30）濾衫速孕（m/欣h）團(tuán)（8、10、12）4．實(shí)猾驗(yàn)設(shè)動(dòng)計(jì)方煉法針對(duì)