Виды физических экспериментов

Все физические эксперименты подразделяются на активные и пассивные, натурные и модельные. Таким образом всего имеется четыре вида экспериментов.

Эксперимент является активным, если исследователь имеет возможность по своему усмотрению устанавливать количество опытов, задавать значения независимых переменных (факторов) в каждом опыте и количество повторений (дублей) каждого опыта. В этом случае заранее составляется план эксперимента, в котором устанавливаются оптимальные (по некоторым критериям) его параметры.

При проведении активных экспериментов возможна минимизация числа опытов, часто упрощается математическая обработка результатов, а математические модели объектов исследования получаются с лучшими, чем при пассивном эксперименте, статистическими свойствами.

Математическая модель исследуемого объекта – это система полученных регрессионным анализом уравнений, описывающих изменение его зависимых переменных (откликов) при изменении факторов.

Эксперимент является пассивным, если нет возможности или необходимости задавать число опытов и значения факторов в каждом опыте. В этом случае дело сводится к регистрации откликов и соответствующих им значений факторов и последующему установлению связей между ними корреляционным или регрессионным анализом.

Преимуществами пассивного эксперимента являются возможности проводить исследования на действующих объектах, не мешая ходу технологического процесса, и дешевизна, т.к. нет необходимости в создании экспериментальной установки. Недостатками его являются значительно большее число опытов для получения заданного объема информации и сложность математической обработки. Но самое главное – получаемые математические модели, как правило, имеют плохие статистические свойства (мультиколлинеарность и т.п.). В результате исчезает возможность раздельного оценивания вклада каждого фактора в отклик, что усложняет понимание механизма исследуемого явления.

Эксперимент является натурным, если он проводится на самом объекте исследования (на натуре), без замены его моделью.

Эксперимент является модельным, если он проводится на модели, в некотором масштабе заменяющей натуру.

Преимущества натурного эксперимента в том, что отсутствуют затраты на создание объекта исследования (если он уже существует), а результаты получаются более точными, поскольку нет неизбежных при моделировании погрешностей. Недостаток – в невозможности проведения исследования, если объект еще не создан, или имеется опасность его разрушения при проведении опытов.

Преимущества и недостатки модельного эксперимента обратны преимуществам и недостаткам натурного. Более низкая точность модельных экспериментов обусловлена невозможностью полного выполнения требований теории подобия, что приводит к появлению дополнительных погрешностей.

Новые работы

Rambler's Top100