7 正交试验法

正交试验设计方法详细步骤正交试验设计是一种高效、科学的试验设计方法，广泛应用于各个领域，如工程、农业、医学、化学等。

它能够在有限的试验次数内，全面地考察多个因素对试验结果的影响，并找到最优的试验条件组合。

下面，我将为您详细介绍正交试验设计的具体步骤。

第一步：明确试验目的和确定考察的因素首先，要明确您进行试验的目的是什么，例如是为了提高产品的质量、降低成本、优化工艺参数等。

然后，确定可能影响试验结果的因素。

这些因素可以是定量的（如温度、压力、时间等），也可以是定性的（如材料的种类、操作方法等）。

第二步：选择合适的正交表正交表是正交试验设计的核心工具。

根据考察因素的个数和水平数，选择合适的正交表。

正交表的选择原则是既要能容纳所有的因素和水平，又要尽量使试验次数最少。

常见的正交表有 L4(2³)、L8(2⁷)、L9(3⁴) 等。

例如，如果您要考察 3 个因素，每个因素有 2 个水平，那么可以选择 L4(2³) 正交表。

第三步：确定因素的水平明确每个因素的取值范围，并将其划分为若干个水平。

水平的设置要具有代表性和实际意义。

假设我们要研究某化学反应中温度（A）、催化剂用量（B）和反应时间（C）对产物收率的影响。

温度设置为 50℃和 80℃两个水平；催化剂用量设置为 1g 和 2g 两个水平；反应时间设置为 1 小时和 2 小时两个水平。

第四步：安排试验方案将因素和水平对应地填入正交表中，得到具体的试验方案。

对于上述例子，使用 L4(2³) 正交表，试验方案如下：｜试验号｜温度（A）｜催化剂用量（B）｜反应时间（C）｜｜｜｜｜｜｜ 1 ｜ 50℃｜ 1g ｜ 1 小时｜｜ 2 ｜ 50℃｜ 2g ｜ 2 小时｜｜ 3 ｜ 80℃｜ 1g ｜ 2 小时｜｜ 4 ｜ 80℃｜ 2g ｜ 1 小时｜第五步：进行试验并记录结果按照设计好的试验方案逐一进行试验，并如实记录试验结果。

第六步：数据分析对试验结果进行分析，常用的方法有直观分析法和方差分析法。

第7章-正交试验设计的极差分析第7章正交试验设计的极差分析正交试验设计和分析⽅法⼤致分为⼆种：⼀种是极差分析法(⼜称直观分析法),另⼀种是⽅差分析法（⼜称统计分析法)。

本章介绍极差分析法,它简单易懂,实⽤性强，在⼯农业⽣产中⼴泛应⽤。

７.1 单指标正交试验设计及其极差分析极差分析法简称R 法。

它包括计算和判断两个步骤,其内容如图7-1所⽰。

图7－１ R 法⽰意图图中，Ｋj ｍ为第ｊ列因素m ⽔平所对应的试验指标和，K ｊm 为Ｋjm 的平均值。

由K jm 的⼤⼩可以判断ｊ因素的优⽔平和各因素的⽔平组合，即最优组合。

R j 为第j 列因素的极差，即第j 列因素各⽔平下平均指标值的最⼤值与最⼩值之差：R j =max(jm j j K K K ,,,21 ）-ｍin(jm j j K K K ,,,21 )R j 反映了第ｊ列因素的⽔平变动时，试验指标的变动幅度。

R j 越⼤,说明该因素对试验指标的影响越⼤，因此也就越重要。

于是依据R j的⼤⼩,就可以判断因素的主次。

极差分析法的计算与判断,可直接在试验结果分析表上进⾏，现以例6-2来说明单指标正交试验结果的极差分析⽅法。

⼀、确定因素的优⽔平和最优⽔平组合例６-2 为提⾼⼭楂原料的利⽤率，某研究组研究了酶法液化⼯艺制造⼭楂精汁。

拟通过正交试验寻找酶法液化⼯艺的最佳⼯艺条件。

在例6-2中，不考虑因素间的交互作⽤(因例6-2是四因素三⽔平试验，故选⽤L9（34）正交表），表头设计如表６-５所⽰,试验⽅案则⽰于表６-6中。

试验结果的极差分析过程，如表7-1所⽰.表6-4 因素⽔平表表6-6 试验⽅案及结果试验指标为液化率，⽤y i 表⽰，列于表6-６和表7-1的最后⼀列。

表7－1 试验⽅案及结果分析计算⽰例：因素A 的第１⽔平Ａ1所对应的试验指标之和及其平均值分别为：K A １=ｙ１+y ２+ｙ3＝0+１７+２4=４1,=1A K 31K A1=１3．7同理，对因素Ａ的第2⽔平Ａ２和第３⽔平A 3，有ＫA2=ｙ4+ｙ5+y 6=１２＋47＋28=87,=2A K 31K Ａ2=2９ K A ３＝y ７+y 8＋y ９=１＋18+42＝61，=3A K 31K Ａ3=20.３由表7－１或表6－６可以看出，考察因素A 进⾏的三组试验中(Ａ1,A 2,Ａ3),B 、Ｃ、D 各⽔平都只出现了⼀次,且由于B 、C 、Ｄ间⽆交互作⽤,所以B 、C 、D 因素的各⽔平的不同组合对试验指标⽆影响，因此，对A 1、Ａ2和A ３来说,三组试验的试验条件是完全⼀样的。

正交试验设计方法讲义及举例正交试验设计方法是一种多因素试验设计方法，它能够有效地减少试验所需的样本数量，提高试验结果的精确性和可靠性。

正交试验设计方法是在已知因素水平的情况下选择对试验结果影响最大的因素进行研究的一种方法。

以下是正交试验设计方法的讲义及举例：一、正交试验设计方法的原理及步骤：1.原理：正交试验设计方法通过选择适当的正交表，将多个因素的不同水平组合进行排列，使各因素的变化对试验结果影响均匀化，从而获得准确可靠的试验结果。

2.步骤：a.确定试验因素及其水平：根据试验目的确定需要研究的因素及其水平。

b.选择正交表：根据试验因素的个数和水平确定适用的正交表，正交表能够保证试验结果的均匀性和可靠性。

c.设计试验方案：根据选择的正交表，将试验因素的水平进行组合，获得试验方案。

d.进行试验：按照试验方案进行实际试验。

e.分析试验结果：对试验结果进行统计分析，获得对试验因素的影响程度及其交互作用等信息。

f.微调试验方案：根据试验结果微调试验方案，迭代优化试验过程。

二、正交试验设计方法的优点：1.降低样本数量：正交试验设计方法能够通过对试验水平的排列组合，使试验因素的水平均匀分布，从而减少试验所需的样本数量。

2.提高试验效率：正交试验设计方法能够在有限样本量下获得更多的试验信息，提高试验效率。

3.确保结果可靠：正交试验设计方法通过保证试验因素的均匀分布，减少人为因素的干扰，从而保证试验结果的可靠性和准确性。

4.揭示因素交互作用：正交试验设计方法能够揭示因素之间的交互作用，进一步优化设计过程。

三、正交试验设计方法的举例：例如，公司要研究一种新的洗发水对头发柔顺度的影响，试验主要包括3个因素：洗发水品牌(A、B、C)、洗发水用量(X、Y、Z)和洗发水停留时间(T1、T2、T3)。

根据正交试验设计方法，按照以下步骤进行设计：1.选择正交表：根据3个因素和各因素的水平，选择适用的正交表，如L9正交表。

2.设计试验方案：根据L9正交表，将3个因素的水平进行组合，得到9个试验方案，每个方案分别测试一种组合情况。

w ww.bz xz w .c o mJ30JB/T 7510－1994工 艺 参 数 优 化 方 法正 交 试 验 法1994-12-09 发布1995-10-01 实施中华人民共和国机械工业部 发 布www .b z x z w .c o m1 主题内容与适用范围................................................................................................12 术语.....................................................................................................................13 正交试验的程序与要求.............................................................................................14 应用正交试验法优化工艺参数(条件)示例........................................................................4附录A 常用正交表格式(补充件)....................................................................................5附录B 常用正交表的交互作用表及表头设计(补充件).........................................................15附录C 应用正交试验法优化工艺参数(工艺条件)示例(参考件) (17)JB/T 7510－1994目 次1 主题内容与适用范围本标准规定了应用正交试验法优化工艺参数(工艺条件)的程序与要求。

正交试验设计法测试用例的设计步骤1. 理解正交试验设计法正 orthogonal test，听起来就有点高深，其实就是一个非常聪明的实验设计方法。

用简单的话说，它就是为了帮助我们在众多变量中找到最优组合。

就好比你在选配菜时，想尝试不同的食材组合，最后找出那道味道最棒的菜。

生活中，我们常常需要面对不同的选择，正交试验设计法就是为了让我们能在复杂的情况下找到最简单、最有效的答案。

2. 确定试验目标2.1 明确目标首先，你得明确你想要测试什么，目标是什么。

就像你去一家新餐厅，心里想着今天要吃得开心、吃得好。

那么，试验的目标也得清晰。

是想提高产品的性能，还是想找出最好的生产工艺？无论是什么，目标要明确，不然试验就像大海捞针，费力不讨好。

2.2 确定变量接下来，咱们要列出所有可能的变量。

就好比你在煮汤的时候，想加入什么材料，盐、糖、葱、姜、蒜，统统列出来。

然后，根据你的目标，选择出对试验结果影响最大的几个变量。

不要贪多，三五个就差不多，免得最后搞得稀里糊涂，得不偿失。

3. 设计试验方案3.1 选择正交表然后，接下来就要选择正交表了。

这可是关键一步，正交表就像是我们选菜的菜单，得根据你的需求来选择。

正交表的种类繁多，像满汉全席一样丰富。

要根据你选择的变量和水平，挑一个合适的正交表。

记得，看清楚表里的行数和列数，确保能覆盖所有的变量组合。

3.2 安排试验组选择好正交表后，接下来就得安排试验组。

像是给每道菜分配食材，得精确。

把每组的变量水平填上，确保每组都能体现不同的组合。

这个过程需要点耐心，像是在拼图，得把每个部分都放到正确的位置。

最后，定好试验组，就可以准备开始实验了。

4. 执行试验执行试验就像是在厨房里大显身手，准备好所有材料后，就可以下厨了。

在这个过程中，要注意每一个细节，别让任何小问题影响到最终的结果。

最好能记录下每一步骤，这样能帮助你回顾和总结，绝对不能马虎大意，谁让咱们可是追求完美呢？5. 收集和分析数据5.1 收集结果实验结束后，结果就像是美食出炉，迫不及待想尝一口。