实验设计及数据分析课件

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1、第六章 实验设计及数据分析,主要内容,6.1 Excel高级绘图技术 6.2 实验设计及数据处理基础 6.3 简单实验设计及数据分析,6.1 Excel高级绘图技术,6.1.1 内嵌小插图 为了更好的说明问题，有时需要将一个小图嵌入一大图表内。 通常作法是将小图表叠加到主图表上。 但简单的叠加产生的图表不是一个统一的整体，若对这种图表进行复制、移动等操作，则会发现只能选定其中之一。 利用“组合”和“粘贴”可以把两个（或多个）图表融合为一体。,6.1 Excel高级绘图技术,6.1.1 内嵌小插图 示例：在实验值与计算值比较的图里嵌入标准曲线图。 粘贴方式的步骤： 1）按通常方法绘制计算值与实验

2、值的比较图（主图）。 2）按通常方法绘制内嵌的标准曲线小图，调整小图的大小，使之能放入主图内。 3）记住在主图和小图的“图表区格式”和“图形区格式”的“图案”选项卡中的“区域”均选“无”。,6.1 Excel高级绘图技术,6.1.1 内嵌小插图 4）选定小图表，按住Shift键，同时打开“编辑”菜单，选“复制图片”，显现“复制图片”对话框。 5）对话框的“外观”和“大小”均选“如屏幕所示”，指示Excel按对象在屏幕上的外观和大小进行复制。“格式”选“图片”，Excel将图片复制为Windows的图文文件。点击“确定”。 6）选中主图，点击右键，选“粘贴”，小图即被粘贴在主图中，可移动小图至主

3、图内适当位置。 7）此时选中主图图表区，即认为同时选中了主图和小图，可进行移动、复制、粘贴等操作。,6.1 Excel高级绘图技术,6.1 Excel高级绘图技术,6.1 Excel高级绘图技术,6.1.1 内嵌小插图 组合方式的步骤： 1）按要求绘制好大图表和小图表后，将小图表拖曳到主图表内适当位置。 2）光标指向工作表下方绘图工具栏的“选择对象”箭头“ ”，并单击鼠标左键选中。,6.1 Excel高级绘图技术,6.1 Excel高级绘图技术,6.1.1 内嵌小插图 组合方式的步骤： 3）鼠标指向主图表区域左上角适当位置后，按住鼠标左键不放，用拖曳法子大图表四周画出一个矩形。矩形尽量要大一些

4、，一定要完全围住大图表。放开鼠标左键，这时大图表四周有空心选择方柄，小图表四周也有空心选择方柄。,6.1 Excel高级绘图技术,6.1 Excel高级绘图技术,6.1.1 内嵌小插图 组合方式的步骤： 4）鼠标指在图表内任何位置，当光标变成十字双箭头时，单击鼠标右键，出现快捷菜单，选择“组合”子菜单后，选择其中的“组合”指令。大小图表组合为一体。现在只有大图表四周有空心方柄。,6.1 Excel高级绘图技术,6.1 Excel高级绘图技术,粘贴与组合两种方式的区别： 用“复制”和“粘贴”得到的仍是图表。激活大图表，四周出现黑选择方柄。可用图表的相关指令编辑。用“组合”方式得到的是图形，激活大

5、图表，四周出现的是空心方柄，是按图形编辑。用“组合”子菜单里的“取消组合”，可将组合图形重新分成单独的图形。,6.1 Excel高级绘图技术,粘贴,组合,6.1 Excel高级绘图技术,粘贴与组合两种方式的区别： 当删除小图表的数据来源时，对“粘贴”得到的组合图表不受影响，而“组合”方式得到的图形则受影响。（演示） 对“粘贴”方式得到的组合图形，可以在粘贴后移动小图表来使位置合适；对“组合”方式得到的组合图形，在组合前可以移动小图表来使位置合适。,6.1 Excel高级绘图技术,6.1.2 图表中添加图形与文字 Excel可绘制各种图形：直线，曲线，箭头，圆，矩 形等。还可以建立文本框添加文字

6、说明，可以从别 的软件输入图形。但Excel不是专门的图形处理程 序，其图形功能并不强大。,6.1 Excel高级绘图技术,6.1.2 图表中添加图形与文字 1. 显示“绘图”工具栏 方法一：,6.1 Excel高级绘图技术,方法二：鼠标指针指向工作簿的工具栏，单击鼠标 右键，从快捷菜单中选“绘图”。,6.1 Excel高级绘图技术,用Excel绘制独立图形的可能性是很小的。通常图形 仅为Excel图表的附加部分引入。例如在组合图表里 指明图象归属的坐标轴（加箭头），或标明图表数 据的实验条件或性质（加文字说明）。,6.1 Excel高级绘图技术,2. 在某一绘制好的图表中加箭头 1）激活绘制

7、好的图表。鼠标指针指向工作表下方“绘图”工具栏的“箭头”按钮，单击鼠标左键选取它。 2）鼠标指针移向图表中适当位置，按下鼠标左键，水平拖曳一定长度松开。图表中出现箭头，它的两端有空心选择方柄，表明已经被激活。 3）在箭头激活的状态下可以对它进行编辑。若位置需要变动，则鼠标指向图形对象，当光标变为十字黑线双箭头时，按下鼠标左键，将图形拖放到适当位置。,6.1 Excel高级绘图技术,2. 在图表中加箭头 4）若箭头的格式需要变动，则鼠标指向已激活的图形对象，当光标变成黑线十字双箭头后单击鼠标右键，从出现的快捷菜单里选择“设置自选图形格式”（或双击左键）。,6.1 Excel高级绘图技术,2. 在

8、图表中加箭头 5）在“设置自选图形格式”对话框里有“颜色与线条”、“大小”、“保护”和“属性”等选项卡。,6.1 Excel高级绘图技术,2. 在图表中加箭头 6）画水平或者竖直箭头这类所谓的“规整图形”时，要同时按下Shift键。（即角度按15度的间隔变化）。 注意：在图表区加箭头等图形前，必须先激活图表区。只有这样，图形才是图表的一部分，可以随图表一起被复制、粘贴、拖曳。否则，图形没有加到图表上。,6.1 Excel高级绘图技术,3. 在图表中加文字注释（方法一） 1）单击“绘图”工具栏的文本框按钮。 2）将鼠标指针指向图表的适当位置，单击鼠标左键，该处显现由选择方柄和围成的区域，区域内有

9、一个插入点，从该点开始输入文本注释。 3）文本框内符号的字体、字形可以自己设置：在“格式”菜单选“文本框”，出现“设置文本框格式“对话框，在对话框的”字体“选项卡内编辑字体、字形、大小等。,6.1 Excel高级绘图技术,6.1 Excel高级绘图技术,3. 在图表中加文字注释（方法一） 4）文本框的大小可改变：鼠标指向文本框的四角或四边的选择方柄，指针变为双箭头后按下鼠标左键，拖曳方柄，直至框的大小符合要求。 5）文本框的位置可改变：鼠标指向文本框的四周，鼠标指针变成十字双箭头后按下鼠标左键，拖曳文本框到适当位置。 同样，必须先激活图表才能在图表内加文本框。,6.1 Excel高级绘图技术,

10、3. 在图表中加文字注释（方法二） 1）激活图表区，鼠标指针指向工作表的编辑框，单击鼠标左键，编辑框内出现标识插入点位置的竖直条“” 2）输入注释内容完毕后，按回车键。文本框及输入的内容出现在图表中，可拖放、编辑。 3）文本框无边框，若要加边框，可在“设置文本框格式”的“颜色与线条”选项卡中编辑。,6.1 Excel高级绘图技术,6.1 Excel高级绘图技术,注：文本框与图表的标题框均可输入、编辑文字，但二者是不同的：文本框属于图形，标题框属于图表，鼠标激活文本框时四周出现空心方柄，鼠标激活标题框时四周出现黑方柄。鼠标指定文本框，光标变成十字双箭头，鼠标指定标题框时，光标变成空心箭头。,6.

11、2 实验数据处理基础,6.2.1 化工实验的基本概念 要得到正确的数据分析结果，科学安排实验并获得 真实合理的数据是前提。 实验工作三阶段： 设计实验 实施实验 分析实验结果,6.2 实验数据处理基础,1. 实验优化设计 实验设计（Experimental Design）是经济的、科学的安排实验的一项通用科学技术，其主要内容是讨论如何合理的安排实验和正确的分析实验数据，获得实验条件与实验结果之间的规律性认识，从而达到尽快获得优化方案的目的。,6.2 实验数据处理基础,2. 化学化工实验分类： 1）物理化学、结构化学等基础性化学研究 这类实验通常涉及物质的基本常数和特征的精确测定。一般送到专门的

12、分析中心由专业分析人员完成，如用核磁共振、质谱等分析物质的分子结构。设备较贵，100万左右。 2）产品、原料等的常规分析 一般可在实验室由研究者自己完成，如气相色谱、液相色谱分析原料、产品组成，关键是选择好分析方法和分析条件，如柱温、检测器等。,6.2 实验数据处理基础,3）材料实验 对材料的物理机械性能的测试实验，如测定固体催化剂的强度等，每个观测值往往误差较大，甚至无法定量。需要多次实验。 4）化工过程的实验室研究（小试） 几乎所有化工新工艺的开发和革新，都是从小规模的实验室研究开始的。实验目的通常有强化工艺、开发新工艺、改进设备、提高产品质量等，需要周密的计划来完成实验室研究，获得中试放

13、大实验的基础数据和理论模型。,6.2 实验数据处理基础,4）化工过程的实验室研究（小试） 尤其要系统的研究各种材料、各种条件的变化对过程的影响。由于化工实验研究中，影响因素非常多，例如原料成分、进料量、催化剂、反应温度、压力、反应时间、反应设备等多种因素，需要有效的实验设计方法，合理安排实验，找出对产品质量影响显著的因素及最佳工艺条件。小试可用间歇操作装置。 小试的费用通常在几万到几十万之间。,6.2 实验数据处理基础,5）实验室放大实验 小试完成后，如果小试的结果良好，在推广到工业生产前，应进行放大实验研究。因为对一般的化工过程来讲，都存在放大效应，即小试的最佳工艺条件在工业规模的生产中不是

14、最佳的，甚至差别非常大。 放大实验可以找到接近工业生产条件的各项主要指标，实验设备应适当考虑工业生产条件下的可能性和要求，尽量采取连续操作装置。,6.2 实验数据处理基础,5）实验室放大实验 实验规模仍不宜过大，分析范围要求全面，要能初步得到物料平衡和能量平衡数据，并对主要设备的生产率进行估算。 放大实验一般花费几万到上百万之间。,6.2 实验数据处理基础,6）半工业性实验（中试或工业侧线实验） 中试主要是为了测定和克服在放大实验中所发现的不稳定现象，在长时间连续运行中验证所用的主要设备及附属设备的适应性及匹配性，在比较大的规模下测定出可靠的物料平衡和能量平衡数据，进一步肯定产品的质量和各项技

15、术经济指标，并计算出比较可靠的单位生产成本，初步订出技术操作规程，为工业设计积累必要的数据。 一般对新技术及缺乏经验的生产方法必须进行中试。,6.2 实验数据处理基础,6）半工业性实验（中试或工业侧线实验） 中试规模视情况而定，如果是在工厂车间内进行（工业侧线实验），可适当放大。如果是在实验室进行，尽量从小考虑。 一般中试比放大实验规模大5001000倍，实验设备应为生产设备雏形，力求连续化、自动化、机械化。实验应考虑将来生产中的各种情况，如控制仪表，设备，原材料及燃料来源，设备的使用期限与维修措施，物料的回收利用、废气、废水、废渣处理等。 中试的费用通常在几百万左右。,6.2 实验数据处理基

16、础,7）工业示范装置运行实验 中试成功后建立的小规模工业生产装置。 8）化工厂操作和生产过程的研究 这类研究一般用于确定过程效率，或者研究各种操作条件或原料变化对生产过程的影响。是在正常工作条件进行过程操作的研究，费用庞大，一般化工厂很少进行，除非现有生产条件或设备无法满足要求。,6.2 实验数据处理基础,一项化工技术从实验室研究到工业应用的历程： 小试（放大实验）中试（工业侧线实验） （工业示范装置）工业生产线,6.2 实验数据处理基础,3. 常用术语 1）实验指标 在实验设计中，根据实验目的而选定的用于考察或 衡量实验效果的值称为实验指标。实验指标分为定 量指标和定性指标。 定量指标是在实验中能够直接得到具体数值的指 标，如转化率、含量、强度、寿命、成本等。 定性指标不能得到具体数值，如颜色、味道、光 泽、手感等。,6.2 实验数据处理基础,3. 常用术语 1）实验指标 实验指标可以是一个，也可以同时是多个。前者称 单指标实验设计，后者称多指标实验设