試驗設(shè)計基礎(chǔ)與抽樣方法

試驗設(shè)計基礎(chǔ)與抽樣方法第一頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一1試驗設(shè)計概述

1.1試驗設(shè)計的意義和任務(wù)

試驗設(shè)計是數(shù)理統(tǒng)計學(xué)的一個重要分支，是進行科學(xué)研究的重要工具。

試驗研究可分為試驗設(shè)計、試驗實施、收集資料、整理資料和分析資料等步驟。第二頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一

試驗設(shè)計:是指整個研究課題的設(shè)計，包括:課題的確定試驗方案的擬定試驗材料的選擇和分組資料收集統(tǒng)計分析方法狹義的試驗設(shè)計：是指重復(fù)數(shù)的確定、對試驗材料的選擇與分組。就是研究安排試驗并對結(jié)果進行統(tǒng)計分析的一門學(xué)問。第三頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一

試驗設(shè)計的任務(wù)研究工作之前，合理地安排試驗；有效地控制試驗誤差干擾；力求用較少的人力、物力、財力和時間，最大限度地獲得豐富而可靠的資料；充分利用和科學(xué)分析獲取的試驗信息；能明確回答研究項目所提出的問題和盡快獲得最優(yōu)方案。

第四頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一1.2試驗設(shè)計的作用可以分清試驗因素對試驗指標影響的大小順序，找出主要因素，抓住主要矛盾。了解試驗因素對試驗指標影響的規(guī)律性。了解試驗因素之間相互影響的情況?？奢^快地找出最優(yōu)生產(chǎn)條件和工藝條件，確定最優(yōu)方案，預(yù)估或控制一定條件下的試驗指標值及其波動范圍。正確估計、有效控制和降低試驗誤差，提高試驗的精度。對試驗結(jié)果分析，明確進一步研究的方向。

第五頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一1.3試驗設(shè)計方法的主要內(nèi)容

完全隨機設(shè)計隨機區(qū)組設(shè)計正交試驗設(shè)計均勻設(shè)計回歸正交設(shè)計回歸正交旋轉(zhuǎn)設(shè)計等

第六頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一2基本概念2.1試驗指標在試驗設(shè)計中，選定的用來衡量或考核試驗效果的質(zhì)量特性稱為試驗指標。

定量指標和定性指標單指標試驗和多指標試驗第七頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一2.2試驗因素試驗中，凡對試驗指標可能產(chǎn)生影響的原因或要素，都稱為因素，也稱因子。試驗中所研究的影響試驗指標的因素稱為試驗因素，通常用大寫字母A，B，C…·”表示。把除試驗因素外其他所有對試驗指標有影響的因素稱為條件因素，又稱試驗條件。單因素試驗、雙因素試驗、多因素試驗第八頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一2.3因素水平

試驗因素所處的各種狀態(tài)稱為因素水平，簡稱水平。在試驗設(shè)計中，1個因素選幾個水平，就稱該因素為幾個水平因素。各因素不同水平用表示因素的字母加足標1，2，3，…的方法來表示。如A1，A2；B1、B2、B3表表示。因素的水平，有的可用具體數(shù)值表示，如10℃、20℃、30℃；4kg

、5kg、kg6。

第九頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一2.4試驗處理

試驗處理，是指事先設(shè)計好的實施在試驗單位上的一種具體措施。在單因素試驗中，試驗的1個水平就是1個處理。在多因素試驗中，由于因素和水平較多，可以形成若干個水平組合，每個水平組合就是1個處理第十頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一2.5試驗單位

在試驗中能接受不同試驗處理的試驗載體叫做試驗單位（試驗單元）。

2.6重復(fù)在1個試驗中，將1個處理實施在2個或2個以上的試驗單位上稱為重復(fù)。1個處理實施的試驗單位數(shù)稱為處理的重復(fù)數(shù)，或者說某個水平組合重復(fù)n次試驗，這個處理的重復(fù)數(shù)就是重復(fù)數(shù)。第十一頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一2.7全面試驗對所選取的試驗因素的所有水平組合全部實施1次以上的試驗稱全面試驗。如3因素試驗，每個因素取3個水平時，有27種試驗處理；倘若是4因素試驗，每因素取4個水平，則有44=256種試驗處理，這在實踐中是做不到的。因此，全面試驗是有局限性的，它只適用于因素和水平數(shù)目均不太多的試驗。第十二頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一2.8部分實施

部分實施也叫部分試驗，從全部試驗處理中選取部分有代表性的處理進行試驗，如正交試驗設(shè)計和均勻設(shè)計都是部分實施。部分實施可使試驗規(guī)模大為縮小。如一個4因素5水平試驗，全面試驗至少需進行625次試驗，而用均勻設(shè)計表安排試驗，僅需5次試驗。第十三頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一

3食品試驗研究的主要內(nèi)容為了試制新產(chǎn)品，改革舊工藝，降低物料消耗，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量，往往需要進行大量的試驗。試驗最終都是為了找出在某種條件下最合理的工藝條件或設(shè)計參數(shù)，從而達到提高產(chǎn)品質(zhì)量或工程質(zhì)量的目的。第十四頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一3.1食品的線性質(zhì)量研究和非線性質(zhì)量研究

線性質(zhì)量研究:是指食品制造過程中的質(zhì)量研究方法，線性質(zhì)量研究方法是通過對生產(chǎn)工序的合理診斷、調(diào)節(jié)、改善與檢查，使生產(chǎn)工序的質(zhì)量達到效果好、費用低的目的。

第十五頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一

非線性質(zhì)量研究:方法的重點是在食品開發(fā)過程中緊密地把專業(yè)知識和統(tǒng)計分析結(jié)合起來，在保證達到食品質(zhì)量特性的前提下，充分利用各種設(shè)計參數(shù)與食品特性的非線性關(guān)系，通過系統(tǒng)設(shè)計、參數(shù)設(shè)計和允許誤差設(shè)計的三段優(yōu)化設(shè)計方法，從設(shè)計上控制食品的輸出特性和質(zhì)量波動或出于經(jīng)濟考慮，在不壓縮原材料質(zhì)量波動的情況下，仍然保證食品特性的一種穩(wěn)定性優(yōu)化設(shè)計方法。

第十六頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一3.2食品質(zhì)量研究的幾個階段食品質(zhì)量研究大體可分為以下幾個階段：a.食品規(guī)劃階段根據(jù)市場的需要決定食品的功能和價格b.食品設(shè)計階段可分為3個步驟：系統(tǒng)設(shè)計:決定食品的結(jié)構(gòu)和材料。參數(shù)設(shè)計:找出食品最佳性狀的工藝條件和參數(shù)組合。允許誤差設(shè)計:決定食品質(zhì)量的適當(dāng)?shù)墓罘秶?。第十七頁，共八十八頁，編輯?023年，星期一c.工藝設(shè)計階段由工藝人員決定采用何種原料、何種加工設(shè)備、怎樣的加工工序等.d.生產(chǎn)制造階段主要是對生產(chǎn)現(xiàn)場進行及時的動態(tài)管理，包括工序的診斷、調(diào)節(jié)及改善食品的檢查設(shè)計。e.食品的銷售階段主要是搞好市場銷售服務(wù)及市場信息的收集、調(diào)查和分析。第十八頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一3.3系統(tǒng)設(shè)計、參數(shù)設(shè)計和允許誤差設(shè)計a.系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計又稱傳統(tǒng)設(shè)計，是依靠專業(yè)技術(shù)進行的設(shè)計。例如要開發(fā)設(shè)計某種食品，根據(jù)食品的質(zhì)量要求，對于原料、包裝、加工工藝等的選擇都是由專業(yè)技術(shù)人員決定的。系統(tǒng)設(shè)計的質(zhì)量完全取決于專業(yè)技術(shù)人員的技術(shù)水平高低。第十九頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一b.參數(shù)設(shè)計參數(shù)設(shè)計是一種非線性設(shè)計，它是在系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上，正交回歸試驗、均勻試驗和混料試驗以及與其配套的統(tǒng)計分析方法來研究各種參數(shù)組合與食品質(zhì)量特性的非線性關(guān)系，以便找出特性波動最小的最佳參數(shù)組合。所以又稱為參數(shù)組合的中心值設(shè)計。第二十頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一c．允許誤差設(shè)計就是通過研究多種允許誤差(包括產(chǎn)品與原材料兩方面的允許誤差)范圍與質(zhì)量研究費用的關(guān)系進而對食品質(zhì)量和成本進行綜合平衡。第二十一頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一4食品試驗的基本要求和注意事項4.1基本要求a.要用系統(tǒng)工程思想指導(dǎo)試驗研究

所謂系統(tǒng)，就是一系列互有關(guān)聯(lián)的事物。把事物作為一個系統(tǒng)的組成部分來看，就是系統(tǒng)思想。按系統(tǒng)思想來分析事物，利用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型來表達系統(tǒng)內(nèi)部、系統(tǒng)與環(huán)境、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間定性定量的關(guān)系，并求出最佳方案，就是所謂系統(tǒng)分析。將系統(tǒng)分析所得到的結(jié)論付諸實施就是系統(tǒng)工程學(xué)。第二十二頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一b.要注重試驗研究的效度試驗的結(jié)果能反映所考察的因素與試驗指標間真實關(guān)系的程度稱為試驗的效度。試驗的效度可以從兩方面看：一是內(nèi)在效度，指試驗是否真的引起顯著性差異，也就是要強調(diào)試驗的重演性。內(nèi)在效度高、重演性就好。它可以通過試驗設(shè)計而得到提高；

二是外在效度，指試驗的結(jié)果能推廣到什么范圍，亦即強調(diào)試驗的代表性問題。試驗成果推廣范圍越廣，其代表性就越強。第二十三頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一c.要認真實施試驗研究的全過程試驗的過程實際上可歸結(jié)為設(shè)計、試驗、檢查、處理4個階段。在試驗的設(shè)計階段要明確試驗的目的性，研究設(shè)計的周密性與科學(xué)性。要具體回答好6個問題，即：

為何干(必要性)?干什么(目的)?何處干(地點)?何時干(時間)?誰來干(承擔(dān)者)?怎么干(方法)?第二十四頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一在試驗階段，應(yīng)注意條件的一致性，確保操作的正確性，具體可從操作者、材料、方法、管理方面著手。在檢查階段，要抓樣本的代表性，判斷數(shù)據(jù)的可靠性。要做到真實、合理、可靠、可信。在處理階段，要分析結(jié)果的可信性，考察結(jié)論的重演性。要手、心、腦并用。通過分析掌握信息、論證假設(shè)、判斷總體，指導(dǎo)實踐。第二十五頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一4.2注意事項進行試驗的時候，至少應(yīng)注意以下幾點：a.要積極地駕馭試驗進行每一個試驗都要有整體觀念、系統(tǒng)思想，要把其當(dāng)做“整機”的“零件”，考慮到組裝的需要。為試驗而做試驗，毫無意義。b.要注意試驗?zāi)康氖欠衩鞔_

沒有明確的目的，就談不上科學(xué)周密的設(shè)計。未經(jīng)設(shè)計的試驗是無用的試驗。對課題缺乏深刻的認識，就難以明確試驗的目的。第二十六頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一c.試驗管理是否嚴格試驗設(shè)計就是對整個試驗進行科學(xué)管理。試驗管理的重點是控制條件、規(guī)范操作和準確地獲取數(shù)據(jù)。d.要注意試驗過程中的觀察進行一次試驗，機會難得，試驗現(xiàn)場難得。要注意觀察試驗過程中的每一細節(jié)，要詳審細察、善疑多思。觀察時，既能夠捕捉預(yù)定事物，又要保持警覺，善于捕捉異常現(xiàn)象。新的發(fā)現(xiàn)往往出自“異?！薄５诙唔?，共八十八頁，編輯于2023年，星期一e.設(shè)計與分析應(yīng)并重任何成功的試驗都始于設(shè)計而終于分析。在設(shè)計試驗時，必須考慮到與之配套的統(tǒng)計分析方法。設(shè)計的缺陷是“先天不足”，分析的草率是“后天不足”。f.要務(wù)真求實，應(yīng)即時檢查核對、整理試驗數(shù)據(jù)收集、記錄試驗數(shù)據(jù)要堅持實事求是，不要有意無意地讓數(shù)據(jù)染上主觀的色彩，對于本質(zhì)上具有“意外”意義的數(shù)據(jù)非當(dāng)不能舍棄，相反更需要加以詳細記載，以便分析。第二十八頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一g.要特別注意，實際的事實與對事實的解釋完全是兩碼事,解釋的謬誤比試驗的謬誤更易把人引入歧途。不應(yīng)隨意讓推理的進程超越已有的事實。h.成功的試驗是基本事件可以再現(xiàn)的試驗所以，在驗證試驗時，最重要的是注意觀察某事件是否發(fā)生，而不必要求樣本空間中某一特定數(shù)值一定出現(xiàn)。第二十九頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一5．試驗設(shè)計的基本原則在試驗設(shè)計中，為了盡量減少試驗誤差，就必須嚴格控制試驗干擾。試驗干擾:是指那些可能對試驗結(jié)果產(chǎn)生影響，但是在試驗中未加以考察，也未加以精確控制的條件因素。為保證試驗結(jié)果的精確度，各種試驗組合處理必須在基本均勻一致的條件因素下進行，應(yīng)盡量控制或消除試驗干擾的影響。進行試驗設(shè)計時必須嚴格遵循試驗設(shè)計的3個基本原則——重復(fù)、隨機化、局部控制。第三十頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一5.1重復(fù)原則所謂重復(fù)，是指在試驗中每種處理至少進行2次以上。重復(fù)試驗是估計和減小隨機誤差的基本手段。由于隨機誤差是客觀存在的和不可避免的，只有在同一條件下重復(fù)試驗，才能利用同一條件下取得的多個數(shù)據(jù)的差異，把隨機誤差估計出來。多次重復(fù)試驗的平均值的隨機誤差比單次試驗值的隨機誤差小。第三十一頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一5.2隨機化原則在試驗中，每一個處理及每一個重復(fù)都有同等的機會被安排在某一特定的空間和時問環(huán)境中，以消除某些處理或其重復(fù)可能占有的“優(yōu)勢”或“劣勢”，保證試驗條件在空間和時間上的均勻性。

隨機化可有效排除非試驗因素的干擾，從而可正確、無偏地估計試驗誤差，并可保證試驗數(shù)據(jù)的獨立性和隨機性，以滿足統(tǒng)計分析的基本要求。第三十二頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一5.3局部控制局部控制是指在試驗時采取一定的技術(shù)措施方法減少非試驗因素對試驗結(jié)果的影響。做一項試驗，總是希望試驗條件基本上保持一致。這樣得到的試驗結(jié)果才可以直接看成試驗因素對試驗指標的影響情況，因素的不同水平之間才具有可比性。反之，就會引人系統(tǒng)誤差。第三十三頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一6試驗計劃與方案6.1試驗計劃進行任何一項科學(xué)試驗，在試驗前必須制訂一個科學(xué)、全面的試驗計劃書，以便使該項研究工作能夠有計劃、有目的地順利開展，從而保證試驗任務(wù)的完成。雖然科研項目的種類、大小有所不同，但試驗計劃的內(nèi)容一般可概括為以下幾個方面：第三十四頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一6.1.1課題名稱、試驗?zāi)康目蒲姓n題的選擇是整個研究工作的第一步，也是最為重要的一步?？茖W(xué)研究的基本要求是探新、創(chuàng)新。研究課題的來源不外乎兩個方面。一方面是國家(包括省、市、區(qū))指定的項目。另一方面是研究人員選定的課題。這就首先應(yīng)該明確“為什么要進行這項科學(xué)研究”，亦即通過此項研究達到的目的是什么，解決什么問題，以及在科研生產(chǎn)中的效果如何。

第三十五頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一選題時應(yīng)注意以下幾點：(1)重要性：理論性研究著重看所選課題在未來學(xué)科發(fā)展上的重要性；而應(yīng)用性研究則著重看其對未來生產(chǎn)發(fā)展的作用和潛力。(2)必要性和實用性。要著眼于食品科學(xué)研究和生產(chǎn)中急需解決的問題，適當(dāng)考慮長遠或不久將來可能出現(xiàn)的問題。(3)先進性和創(chuàng)新性。在了解國內(nèi)外在該研究領(lǐng)域的進展、水平等基礎(chǔ)上，選擇前人未解決或未完全解決的問題，以期在理論、觀點、方法或應(yīng)用等方面有所突破。新穎(4)可行性。即完成科研課題的可能性。(資源、條件、團隊、基礎(chǔ)工作)第三十六頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一6.1.2研究依據(jù)、內(nèi)容及預(yù)期達到的經(jīng)濟技術(shù)指標

課題明確后，通過查閱國內(nèi)外有關(guān)文獻資料，闡明項目的科學(xué)意義和應(yīng)用前景、國內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究概況、水平和發(fā)展趨勢、理論依據(jù)、特色、創(chuàng)新之處。詳細說明項目的具體研究內(nèi)容和重點解決的問題，以及取得成果后應(yīng)用推廣計劃，預(yù)期達到的經(jīng)濟技術(shù)指標及預(yù)期的技術(shù)或理論水平等。

第三十七頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一6.1.3試驗方案、試驗設(shè)計方法

試驗方案是全部試驗工作的核心部分，主要包括研究的因素、水平的確定。方案確定后要結(jié)合試驗條件確定合適的試驗設(shè)計方法，通過設(shè)計使方案進一步具體化。第三十八頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一6.1.4受試材料的數(shù)量及要求受試材料即受試對象。首先應(yīng)當(dāng)明確受試對象所組成的研究總體，而后正確選擇受試材料。受試材料選擇的正確與否直接關(guān)系到試驗結(jié)論的正確性。因此，受試材料力求均勻一致，應(yīng)明確規(guī)定受試材料的入選標準和排除標準。第三十九頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一6.1.5試驗記錄的項目與要求

為收集分析結(jié)果需要的各方面的資料，事先應(yīng)以表格的形式列出需要觀察的指標與要求。

6.1.6試驗結(jié)果分析方法、經(jīng)濟效益或社會效益的估算

試驗結(jié)束后，對各階段取得的資料要進行整理分析，所以要明確應(yīng)采用的統(tǒng)計分析方法。每一種試驗設(shè)計都有相應(yīng)的統(tǒng)計分析方法。分析方法不正確，必然會導(dǎo)致錯誤的結(jié)論。同時，應(yīng)估算研究成果可能獲得的經(jīng)濟的或社會的效益。

第四十頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一6.1.7已具備的條件和研究進度安排已具備的條件主要包括過去的研究工作基礎(chǔ)或預(yù)試情況，現(xiàn)有的主要儀器設(shè)備，研究技術(shù)人員及協(xié)作條件，經(jīng)費情況等。研究進度安排可根據(jù)不同內(nèi)容按日期、分階段進行安排，定期寫出總結(jié)報告。

6.1.8試驗所需要的條件除已具備的條件外，本試驗尚需的條件，如經(jīng)費、藥品、試劑、儀器設(shè)備的數(shù)量和要求等。第四十一頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一6.1.9參加研究人員的分工一般分為主持人、主研人、參加人。課題組成人員應(yīng)結(jié)構(gòu)合理、優(yōu)勢互補，確保試驗研究的連續(xù)性、穩(wěn)定性、完整性。

6.1.10試驗的時間、地點和工作人員

6.1.11成果鑒定及發(fā)表學(xué)術(shù)論文召開鑒定會議，撰寫學(xué)術(shù)論文、研究報告、發(fā)表研究成果。闡明事物的內(nèi)在規(guī)律，提出自己的見解、新的學(xué)術(shù)觀點或新的研究內(nèi)容，將研究引向深入。第四十二頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一6.2試驗方案6.2.1試驗方案試驗方案是根據(jù)試驗?zāi)康暮鸵蠖鴶M定的進行比較的一組試驗處理的總稱。主要包括試驗因素的選擇、水平的確定等內(nèi)容。試驗方案按其試驗因素的多少可區(qū)分為以下3類第四十三頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一(1)單因素試驗方案單因素試驗：是指在整個試驗中只變更、比較1個試驗因素的不同水平，其他作為試驗條件的因素均嚴格控制一致的試驗。

(2)多因素試驗方案多因素試驗：是指同一試驗方案中包含2個或2個以上的試驗因素，各個因素都分為不同水平，其他試驗條件均應(yīng)嚴格控制一致的試驗。第四十四頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一①完全方案

完全方案中包括各試驗因素不同水平的一切可能組合。這些組合全部參加試驗-全面試驗。全面試驗?zāi)軌蚝芎玫慕沂臼挛锏膬?nèi)部規(guī)律。處理數(shù)等于各試驗因素數(shù)數(shù)的乘積。缺點是在處理數(shù)較多，特別是因素個數(shù)和水平數(shù)較多時，方案過于龐大，在人力、物力、財力和場地等方面，一般難以承受。

②不完全方案在全部水平組合中挑選部分有代表性的水平組合獲得的方案稱為不完全方案。多因素試驗的目的一般在于明確各試驗因素的相對重要性和相互作用，并從中選出1個或幾個最優(yōu)水平組合。

第四十五頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一(3)綜合性試驗方案是一種多因素試驗，是將若干因素的某些水平結(jié)合在一起形成少數(shù)幾個水平組合。目的在于探討一系列供試因素某些水平組合的綜合作用，而不在于檢測因素的單獨作用和相互作用。單因素和多因素試驗常是分析性的試驗；綜合性試驗則是在對于起主導(dǎo)作用的那些因素及其相互關(guān)系基本弄清楚的基礎(chǔ)上設(shè)置的試驗。它的水平組合是一系列經(jīng)過實踐初步證實的優(yōu)良水平的配套。

第四十六頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一6.2.2擬訂試驗方案的要點擬定一個正確的試驗方案，應(yīng)認真考慮以下幾方面的問題。(1)圍繞試驗的目的，明確通過試驗要解決的問題。擬訂試驗方案前應(yīng)通過回顧以往研究的進展、調(diào)查交流、文獻檢索等明確為達到本試驗的目的需解決的主要的、關(guān)鍵的問題是什么，形成對所研究主題及外延的設(shè)想，使待擬訂的方案能針對主題確切而有效地解決問題。

第四十七頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一(2)根據(jù)試驗的目的、任務(wù)和條件確定試驗因素。選擇對試驗指標影響較大的關(guān)鍵因素、尚未完全掌握其規(guī)律的因素和未曾考察過的因素。供試因素一般不宜過多，應(yīng)該抓住一兩個或少數(shù)幾個主要因素解決關(guān)鍵問題。可將試驗分為兩階段進行。即先作單因素的預(yù)備試驗，再精選因素和水平進行正規(guī)試驗。預(yù)備試驗常采用較多的處理數(shù)，較少或不設(shè)重復(fù)；正規(guī)試驗則精選因素和水平，設(shè)置較多的重復(fù)。單因素試驗?zāi)芙鉀Q的問題，就不用多因素試驗。

第四十八頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一

(3)根據(jù)試驗因素性質(zhì)適當(dāng)確定水平大小及間隔一般試驗因素有“質(zhì)性”和“量性”之分，“質(zhì)性”有多少種就取多少個水平。如不同原材料、添加劑的種類，不同生產(chǎn)工藝、不同生產(chǎn)線、不同包裝方式等。

“量性”應(yīng)認真考慮其控制范圍及水平間隔。如溫度、時間、壓力、某種添加劑的添加量等，應(yīng)確定其所應(yīng)控制的范圍及在該范圍內(nèi)確定幾個水平點、如何設(shè)置水平間隔等。第四十九頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一

①水平數(shù)目要適當(dāng)

水平數(shù)目過多，難以反映出各水平間的差異，加大了處理數(shù)；水平數(shù)目太少又容易漏掉一些好的信息，使結(jié)果分析的不全面水平數(shù)目一般不能少于3個，最好包括對照采用5個水平點。②水平范圍及問隔大小要合理原則是試驗指標靈敏，水平間隔應(yīng)小些，反之應(yīng)大些。要盡可能把水平值取在最佳區(qū)域或接近最佳區(qū)域。第五十頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一③要以正確方法設(shè)置水平間隔：等差法:是指試驗因素水平間隔是等差的。

等比法:是指因素水平的間隔是等比的。

0.618法:是以試驗因素水平的上限與下限為2個端點，以上限與下限之差與0．618的乘積為水平間隔從兩端向中間展開的。

隨機法:是指因素水平排列隨機，各水平的數(shù)量大小無一定關(guān)系。第五十一頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一

(4)正確選擇試驗指標試驗效應(yīng)是試驗因素作用于試驗對象的反應(yīng)，通過試驗觀察指標顯示出來。在確定試驗指標時應(yīng)考慮如下因素：①選擇的指標應(yīng)與研究的目的有本質(zhì)聯(lián)系，能確切地反映出試驗因素的效應(yīng)。②選用客觀性較強的指標，最好選用易于量化，即經(jīng)過儀器測量和檢驗而獲得的指標。③要考慮指標的靈敏性與準確性。④選擇指標的數(shù)目要適當(dāng)。

第五十二頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一(5)試驗方案中必須設(shè)立作為比較標準的對照處理。空白對照、標準對照、試驗對照，互為對照和自身對照等。陰性對照、陽性對照

(6)試驗方案中應(yīng)注意比較間的惟一差異原則。除試驗處理不同外，其他所有條件應(yīng)當(dāng)一致或相同。(7)擬訂試驗方案時必須正確處理試驗因素和試驗條件間的關(guān)系。(8)預(yù)備試驗。第五十三頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一7試驗誤差及控制在試驗中，由于各種因素的不同影響，使任何一個試驗數(shù)據(jù)都包含有試驗誤差。誤差的大小決定著試驗數(shù)據(jù)的精確程度，直接影響著試驗結(jié)果分析的可靠性。試驗設(shè)計的主要任務(wù)之一就是減少、控制試驗誤差，從而提高對試驗結(jié)果分析的精確性和判斷的準確性。第五十四頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一7.1試驗誤差的來源a.試驗材料試驗材料在質(zhì)量、純度、產(chǎn)地、批號的不一致，同一包裝內(nèi)的產(chǎn)品存在某種程度上的不均勻性。b．測試方法試驗中所用化驗、檢測等方法有時不能準確反映被測對象化學(xué)體系的性質(zhì)，因而產(chǎn)生誤差，這種誤差也稱為方法誤差。其原因是方法不完善、樣品及試劑的性質(zhì)和反應(yīng)的特性所引起的。第五十五頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一c.儀器設(shè)備及試劑由于所用儀器、試劑不合格或者所用的儀器的精度有限，長期使用造成儀器的磨損，儀器也可能未調(diào)整到最佳狀態(tài)等都將產(chǎn)生誤差。d.試驗環(huán)境條件環(huán)境因素主要包括溫度、濕度、氣壓、振動、光線、空氣中含塵量、電磁場、海拔高度和氣流等，構(gòu)成環(huán)境條件的這些因素是復(fù)雜多變的，設(shè)法控制。第五十六頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一e．試驗操作試驗操作帶來的誤差是由操作人員引起的，是由于操作人員操作不正規(guī)或生理上的差異所造成的。在實際試驗中，誤差的產(chǎn)生往往是由于多種因素綜合作用造成的，而這些因素之間存在著相互影響，情況比較復(fù)雜。第五十七頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一7.2試驗誤差的控制控制和消除試驗干擾的主要方法就是嚴格遵循試驗設(shè)計的3個基本原則。試驗誤差可分為:即隨機誤差、系統(tǒng)誤差和疏忽誤差。

疏忽誤差是指明顯歪曲測量結(jié)果的誤差，又稱粗心誤差或過失誤差。原因主是技術(shù)不熟練，測量時不小心，突然干擾、操作人員粗心大意、操作不當(dāng)而造成。

第五十八頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一疏忽誤差的控制加強測試人員的責(zé)任心；建立健全規(guī)章制度，訓(xùn)練技術(shù)人員使之具備測試人員應(yīng)有的科學(xué)態(tài)度和良好的工作作風(fēng)；嚴格遵守操作規(guī)程，認真細致把握每一環(huán)節(jié)，杜絕過失所致的差錯。含有疏忽誤差的觀察值是異常值，計算時應(yīng)將其舍棄。第五十九頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一7.2.2系統(tǒng)誤差的控制測試過程中的系統(tǒng)誤差主要來源于測定方法本身、儀器或試劑和操作者3方面。一般檢測系統(tǒng)誤差若在誤差允許范圍內(nèi)，則不必校正。否則，可采用以下方法進行校正。一是對照實驗

(1)用標準樣品進行對照(2)用標準對照二是空白試驗第六十頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一7.2.3隨機誤差的控制適當(dāng)增加樣本含量或處理的重復(fù)數(shù)可降低隨機誤差。在食品理化檢驗中，重復(fù)測定某一樣品，取其平均值是減小隨機誤差的有效方法，測量次數(shù)越多，均值的隨機誤差越小。當(dāng)測定次數(shù)接近10次左右時，即使再增加測定次數(shù)，其精確度也無顯著性增加。第六十一頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一8完全隨機設(shè)計完全隨機設(shè)計是一種全面試驗設(shè)計。最簡單的完全隨機設(shè)計是單因素完全隨機設(shè)計和兩因素完全隨機設(shè)計。

完全隨機設(shè)計有兩方面的含義：試驗處理試驗順序的隨機安排；試驗材料的隨機分組。第六十二頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一8.1單因素完全隨機設(shè)計試驗順序的隨機安排

例：在無酒精啤酒的研究中，為了解麥芽汁的濃度對發(fā)酵液中雙乙酰生成量的影響，在其它條件一定的試驗條件下，選定麥芽汁濃度為:6％（A1），10％（A2），12％（A3）3個水平，每個水平重復(fù)5次，進行完全隨機化試驗，尋找適宜的麥芽汁濃度。

第六十三頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一

本試驗中，m=3，r=5，共進行3×5=15次試驗。這15次試驗完全按隨機順序進行，隨機化方法:抽簽的方法，隨機數(shù)字表完全隨機化單因素試驗順序水平試驗順序A1A2A3第六十四頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一試驗材料的隨機分組

例：要了解試驗動物每天經(jīng)口攝入不同量的某種有害物質(zhì)后的體癥反應(yīng)情況?，F(xiàn)將某有害物質(zhì)A按大鼠每天經(jīng)口攝入量不同分成A1，A2，A3，A4個水平，每個水平需用20只大鼠（雌雄各半）進行試驗。第六十五頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一將雄鼠和雌鼠分別稱重，并按重量排序。

雌鼠編號123456……3940隨機數(shù)字余數(shù)所屬級別第六十六頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一

單因素完全隨機設(shè)計試驗結(jié)果可用單向分組資料的方差分析的方法分析。在單因素試驗中，各水平要重復(fù)多次，假定m個水平重復(fù)r次，則總共要進行mr次試驗。如果這個mr個試驗的實施順序完全按隨機原則確定，這種試驗設(shè)計方法就稱為單因素完全隨機設(shè)計，在這種設(shè)計方法中，重復(fù)和隨機化原則都得到了滿足。第六十七頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一五、試驗設(shè)計（本大題共1小題，滿分10分，只限漢語言學(xué)生做）在食品毒理學(xué)試驗中，需將12只小鼠（雄鼠）分成4組，每個組3只?，F(xiàn)已按小鼠重量將其編號排序，即1、2、3…11、12，試采用隨機數(shù)字法，將其分為A1、A2、A3、A4組，并根據(jù)分組過程填寫下表。附：隨機數(shù)字表（隨機數(shù)字一律用本表，起始數(shù)字為本表左端的第一行第一個數(shù)字，從左至右查，第一行查完，第二行從左至右接著查）。6405819566674012861165096509687683203790雄鼠編號123456789101112隨機數(shù)字余數(shù)一次分組二次分組第六十八頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一8.2兩因素等重復(fù)完全隨機設(shè)計因素A與B的a×b個水平組合各重復(fù)n次，進行試驗時，這a×b×n=N次，試驗的先后順序完全按隨機方式確定，這就是兩因素等重復(fù)完全隨機設(shè)計方法。

第六十九頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一

例：為提高粒粒橙飲料中汁胞的懸浮穩(wěn)定性，研究了果汁PH值（A）、增稠劑濃度（B）兩個因素的不同水平組合對果汁粘度的影響。果汁PH值取3.5、4.0、4.5三個水平，增稠劑濃度取0.1％、0.15％、0.2％三個水平，每個水平組合重復(fù)2次，進行完全隨機化試驗。本項研究共需進行18次試驗，這18次試驗的先后順序完全按隨機方式確。第七十頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一第七十一頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一第七十二頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一9常用抽樣方法及其抽樣誤差在食品科學(xué)研究中有兩件事十分重要，一是試驗研究；二是質(zhì)量檢驗。

抽樣檢驗：是從檢驗對象的總體中，采用一定方法抽取一個樣本，用樣本的質(zhì)檢來估計推斷其所屬總體的質(zhì)量。

第七十三頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一抽樣誤差：是指在遵守隨機原則的條件下，樣本指標代表總體指標而產(chǎn)生的不可避免的誤差。影響抽樣誤差的因素有：(1)抽樣單位的數(shù)目。(2)總體被研究標志的變異程度。(3)抽樣方法的選擇。(4)抽樣組織方式不同。

第七十四頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一9.1簡單隨機抽樣

從N個單位中抽取n個單位。使得個不同的樣本每一個被抽中的機會都相等，這種抽樣方法就是簡單隨機抽樣(simplerandomsampling)?？傮w的單位從1到N編好號碼。于是從1到N中抽取一系列隨機數(shù)字，這可用隨機數(shù)字表或用能產(chǎn)生這種表的計算機程序來實現(xiàn)。第七十五頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一

9.2順序抽樣

順序抽樣又稱系統(tǒng)抽樣、機械抽樣或等距離抽樣。先將總體的觀察單位按某一順序號分成n個部分，再從第一部分隨機抽取第k號觀察單位，依次用相等間隔，從每一部分各抽取1個觀察單位組成樣本。第七十六頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期一優(yōu)點是：①易于理解，簡便易行；②能夠得到一個按比例分配的樣本；③適用于抽樣單位分布均勻的總體，此時其抽樣誤差一般小于簡單隨機抽樣。缺點是：當(dāng)總體內(nèi)的抽樣單位按順序有周期性變異時，容易產(chǎn)生明顯的系統(tǒng)誤差，從而影響檢驗結(jié)果的