响应面试验设计与分析
统计分析响应面SPSS
13.2
3
1.25
12
3
1.3
12.8
4
1.2
12.4
4
1
9.8
4
1.15
11.6
4
1.1
10.6
4
1
9.2
4
1.45
13.9
4
1.35
12.8
4
1.15
9.3
4
1.1
9.6
4
1.2
12.4
4
1.05
11.2
4
1.1
11
主体间效应的检验 因变量:y
源
III 型平方和
df
均方
F
Sig.
校正模型 截距
SST SSt SSe SST SSt SSx SSe dft nk 1 dft k 1, dfe nk k 1
总平方和=处理间平方和+B组间平方和+误差平方和
(yij y)2 (yi y)2 (yij yi)2
1.55 13.4
1.4
11.2
1.5
11.6
1.6
12.6
1.7
12.5
配方1
初生重 50日
x
龄重y
1.35 10.2
1.2
9.4
1.45 12.2
1.2
10.3
1.4
11.3
1.3
11.4
1.15 12.8
1.3
10.9
1.35 11.6
1.15
8.5
1.35 12.2
1.2
9.3
配方2
初生重 50日
.735
.446
响应面试验设计与分析
响应面试验设计与分析响应面试验设计与分析是一种常用的实验设计方法，用于确定多个因素对其中一响应变量的影响程度和相互作用关系。
在工程、科学和医学等领域中，响应面试验设计与分析被广泛应用于优化工艺参数、确定最佳组合方案、优化配方等方面。
首先，确定试验因素和水平。
试验因素是指对响应变量有潜在影响的变量，水平是指试验因素的不同取值。
在确定试验因素和水平时，需要考虑相关信息，如前期试验结果、实际生产条件、实例经验等。
其次，确定试验设计。
常用的试验设计方法包括正交设计、Box-Behnken设计、中心组合设计等。
正交设计能够探索更多的因素和交互作用，但对样本量要求较高；Box-Behnken设计适用于三因素三水平的试验设计，样本量要求相对较低；中心组合设计是通过在试验设计中增加中心点来检查实验的误差，从而进行检验实验的可重复性和可靠性。
第三步是进行试验。
根据确定的试验设计方法，制定实际的试验方案，包括试验样本数量、试验条件、试验次数等。
对于每一组试验，记录相关数据。
第四步是分析数据及建立预测模型。
通过对试验数据的统计分析，建立影响因素与响应变量之间的关系模型。
常用的分析方法包括方差分析、回归分析等。
在建立预测模型时，可以使用多元多项式回归、径向基函数网络等方法。
最后一步是优化响应变量。
通过分析建立的预测模型，确定最优条件以达到最佳响应变量。
这可以通过对响应曲面图进行优化，找到使响应变量最大或最小的取值。
响应面试验设计与分析的优点是能够更全面地考虑多个因素对响应变量的影响，并建立预测模型进行优化。
但也存在一些限制，如样本量有限、模型的假设条件等。
因此，在进行响应面试验设计与分析时，需要仔细选择试验因素、合理确定试验设计，并对结果进行验证和优化。
DesignExpert响应面分析实验设计案例分析和CCD设计详细教程
一个完整的CCD器件由光敏单元、转移栅、移位寄存器及一些辅助输入、输出电路组成。CCD工作时，在设定的积分时间内由光敏单元对光信号进行取样，将光的强弱转换为各光敏单元的电荷多少。取样结束后各光敏元电荷由转移栅转移到移位寄存器的相应单元中。移位寄存器在驱动时钟的作用下，将信号电荷顺次转移到输出端。将输出信号接到示波器、图象显示器或其它信号存储、处理设备中，就可对信号再现或进行存储处理。由于CCD光敏元可做得很小（约10um），所以它的图象分辨率很高。
图12A及B对ACE抑制率影响的响应面
图13A与C对ACE抑制率影响的等高线
图14A及C对ACE抑制率影响的响应面
图15A与D对ACE抑制率影响的等高线
图16A及D对ACE抑制率影响的响应面
图17B与C对ACE抑制率影响的等高线
图18B及C对ACE抑制率影响的响应面
图19B与D对ACE抑制率影响的等高线
要了解CCD的原理，必须对半导体的基本知识有一些了解，可参见附录。
一．CCD的MOS结构及存贮电荷原理
CCD的基本单元是MOS电容器，这种电容器能存贮电荷，其结构如图1所示。以P型硅为例，在P型硅衬底上通过氧化在表面形成SiO2层，然后在SiO2 上淀积一层金属为栅极，P型硅里的多数载流子是带正电荷的空穴，少数载流子是带负电荷的电子，当金属电极上施加正电压时，其电场能够透过SiO2绝缘层对这些载流子进行排斥或吸引。于是带正电的空穴被排斥到远离电极处，剩下的带负电的少数载流子在紧靠SiO2层形成负电荷层（耗尽层），电子一旦进入由于电场作用就不能复出，故又称为电子势阱。
CCD的信号电荷读出方法有两种:输出二极管电流法和浮置栅MOS放大器电压法.
图5(a)是在线列阵未端衬底上扩散形成输出二极管,当二极管加反向偏置时,在PN结区产生耗尽层。当信号电荷通过输出栅OG转移到二极管耗尽区时,将作为二极管的少数载流子而形成反向电流输出。输出电流的大小与信息电荷大小成正比,并通过负载电阻RL变为信号电压U0输出.
软件测试中的正交实验设计和响应面分析
软件测试中的正交实验设计和响应面分析在软件测试中，正交实验设计和响应面分析是两种重要的方法，它们能够帮助测试人员高效地进行测试计划的设计和分析，以提高测试效率和准确性。
本文将介绍正交实验设计和响应面分析的基本原理和应用，并探讨它们在软件测试中的作用。
一、正交实验设计正交实验设计是一种经典的实验设计方法，它通过有限的实验次数来探索多个因素对实验结果的影响，并确定各个因素的主要影响因素和相互之间的关系。
在软件测试中，正交实验设计可以帮助测试人员确定测试用例的选择，从而高效地发现软件中的缺陷。
正交实验设计的基本原理是通过选择一定数量的正交数组来构建测试用例的组合，从而覆盖测试用例设计空间中的各个因素和水平。
通过这种方式，我们可以在有限的实验次数内尽量多地涵盖不同的组合情况，从而探索系统的行为和性能。
举个例子来说，一个软件系统有三个可变因素：操作系统（A）、数据库（B）和网络延迟（C），每个因素有两个水平：A1和A2、B1和B2、C1和C2。
如果我们使用正交实验设计，可以选择一个2^3的正交数组来设计测试用例，每个因素和水平在数组中均匀分布。
这样，通过一系列的实验，我们就可以全面地评估不同因素对系统性能的影响，从而指导后续的测试工作。
二、响应面分析响应面分析是一种基于数学模型的实验设计和分析方法，它通过构建数学模型来描述因变量与自变量之间的关系，并通过优化这个数学模型来确定最佳的实验设计方案。
在软件测试中，响应面分析可以帮助测试人员预测系统的性能，并指导测试用例设计和测试策略的确定。
响应面分析的基本原理是通过多次实验来确定自变量与因变量之间的关系，并建立一个数学模型来描述这种关系。
在软件测试中，自变量可以是测试用例的参数设置，而因变量可以是系统的性能指标，如响应时间、吞吐量等。
通过采集实验数据，并根据这些数据构建数学模型，我们可以预测不同参数设置下系统的性能指标，并优化测试策略。
举个例子来说，我们可以通过响应面分析来确定最佳的并发用户数，以使系统能够在承载量和性能之间取得平衡。
响应面试验设计及design-expert实现
响应面试验设计与分析及Design-Expert软件实现
第一部分
响应面试验设计与分析
在响应分析中，观察值y可以表述为：
y f(x1，x2，，xl )
其中 f(x1，x2，，xl )是自变量x1，x2，，xl的函数，是误差项。
在响应面分析中，首先要得到回归方程，然后通过对自变 量 x1，x2，，xl 的合理取值，求得使 yˆ f(x1，x2，，xl )最优 的值，这就是响应面设计试验的目的。
响应面试验设计与分析
立方体
立方点，也称立方体点、角点，即2水平对 应的“-1”和“+1”点。各点坐标皆为+1或-1 。在k个因素的情况下，共有2k个立方点
响应面试验设计与分析及Design-Expert软件实现
第一部分
响应面试验设计与分析
轴向点(axial point)
轴向点，又称始点、星号点，分布在轴向
第一部分
响应面试验设计与分析
响应面方法分类方 法分类
➢中心复合试验设计
(Central Composite Design，CCD)；
➢Box-Behnken试验设计。
响应面试验设计与分析及Design-Expert软件实现
第一部分
响应面试验设计与分析
一般步骤
1. 确定因素及水平，注意水平数为2，因素数一般 不超过4个，因素均为计量值数据；
响应面试验设计与分析及Design-Expert软件实现
第一部分
响应面试验设计与分析
适用范围
➢确信或怀疑因素对指标存在非线性影响； ➢因素个数2-7个，一般不超过4个； ➢所有因素均为计量值数据； ➢试验区域已接近最优区域； ➢基于2水平的全因子正交试验。
DesignExpert响应面法实验设计与案例分析
DesignExpert响应⾯法实验设计与案例分析⾷品科学研究中实验设计的案例分析—响应⾯法优化超声波辅助酶法制备燕麦ACE抑制肽的⼯艺研究摘要：选择对ACE 抑制率有显著影响的四个因素：超声波处理时间(X1)、超声波功率(X2)、超声波⽔浴温度(X3)和酶解时间(X4)，进⾏四因素三⽔平的响应⾯分析试验，经过Design-Expert优化得到最优条件为超声波处理时间28.42min、超声波功率190.04W、超声波⽔浴温度55.05℃、酶解时间2.24h，在此条件下燕麦ACE 抑制肽的抑制率87.36%。
与参考⽂献SAS软件处理的结果中⽐较差异很⼩。
关键字： Design-Expert 响应⾯分析1.⽐较分析表⼀响应⾯试验设计⽔平因素-1 0 1 超声波处理时间X1(min) 20 30 40超声波功率X2(W) 132 176 220超声波⽔浴温度X3(℃) 50 55 60 酶解时间X4(h) 1 2 3 2.Design-Expert响应⾯分析分析试验设计包括：⽅差分析、拟合⼆次回归⽅程、残差图等数据点分布图、⼆次项的等⾼线和响应⾯图。
优化四个因素（超声波处理时间、超声波功率、超声波⽔浴温度、酶解时间）使响应值最⼤，最终得到最⼤响应值和相应四个因素的值。
利⽤Design-Expert软件可以与⽂献SAS软件⽐较，结果可以得到最优，通过上述步骤分析可以判断分析结果的可靠性。
2.1 数据的输⼊图 1 2.2 Box-Behnken响应⾯试验设计与结果图 2 2.3 选择模型图 32.4 ⽅差分析图 4在本例中，模型显著性检验p<0.05，表明该模型具有统计学意义。
由图4知其⾃变量⼀次项A，B，D，⼆次项AC,A2,B2,C2,D2显著(p<0.05)。
失拟项⽤来表⽰所⽤模型与实验拟合的程度，即⼆者差异的程度。
本例P值为0.0861>0.05，对模型是有利的，⽆失拟因素存在，因此可⽤该回归⽅程代替试验真实点对实验结果进⾏分析。
响应面试验解析
响应面优化法的不足
响应面优化的前提是：设计的实验点应包括最 佳的实验条件，如果实验点的选取不当，使用 响应面优化法是不能得到很好的优化结果的。 因而，在使用响应面优化法之前，应当确立合 理的实验的各因素与水平。
Hale Waihona Puke 三、建立回归模型Central Composite Design（CCD）或Box-Behnken Design 响应面优化分析
一、确定单因素水平
（1）Plackett-Burman实验设计确定最佳单因素水平。
P<0.05 则显著
（2）根据以往文献确定单因素水平
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2
二、单因素试验
《优化蓝莓花青素提取工艺》
3
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11
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12
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完
得到回归模型（多元二次方程）： 5
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四、回归模型方差分析
《优化对抑制多杀性巴氏杆菌的枯草芽孢杆菌五倍子发酵液发酵条件》
Y=26.79+0.57A+0.52B+2.73C+0.32AB+1.09AC--0.97BC--0.54A2--0.48B2-0.91C2
实验目的：改进国标GB5009.5-2010《食品安全国家标准：食品 中蛋白质的测定》，第一种方法：凯氏定氮法中蛋白质的含量测 定方法 实验方法：用工业液体NaOH代替GB5009.5-2010中规定的固体 NaOH,对食品中蛋白质含量进行测定，并对测定结果进行对比分 析。 实验结果：实验结果显示，用工业液体NaOH代替固体NaOH，对食 品中蛋白质含量进行测定，两种方法平均值绝对差值占算术平均 值的0.12%，代替方法引入的不确定度仅占测量值的1%，远低于 GB5009.5-2010精密度10%的要求。 资料类型：定性变量[无序变量（多项分类）] 试验指标：化学实验结果、不确定度评定结果为定量指标 试验因素：环境因素、NaOH溶液浓度（2因素） 因素水平：①环境：两个实验室（2水平A1、A2） ②浓度：40%NaOH溶液，42.3%液碱（2水平B1、B2） 试验处理：A1B1、A1B2、A2B1、A2B2四个处理,每个处理重复4次 统计量：①平均值：每个处理重复四次后蛋白质含量算数平均数 （4个） ②极差：4个
响应面分析法课件
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2
响应面优化法的优点
• 响应面优化法，考虑了试验随机误差；同时， 响应面法将复杂的未知的函数关系在小区域内 用简单的一次或二次多项式模型来拟合，计算 比较简便，是解决实际问题的有效手段。
• 所获得的预测模型是连续的，与正交实验相比， 其优势是：在实验条件寻优过程中，可以连续 的对实验的各个水平进行分析，而正交实验只 能对一个个孤立的实验点进行分析。
(1/2一般5 因素以上采用)，设计表有下面三个部分组成：
(1) 析因设计。
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7
2极值点。由于两水平析因设计只能用作线性考察, 需 再加上第二部分极值点, 才适合于非线性拟合。如果以 坐标表示, 极值点在相应坐标轴上的位置称为轴(axialpo int)或星点( star poin t) , 表示( ±α,0,…,0) ,(0,±α , …, 0) , …, (0, 0, …, ±α)星点的组数与因素数相同。 3一定数量的中心点重复试验。中心点的个数与CCD 设 计的特殊性质如正交(o rthogonal)或均一精密有关。
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14
应用举例：响应面分析法优化槐米总黄酮 的提取工艺
根据Box-Benhnkende的中心组合设计原理选取乙醇浓 度、提取时间、液料比对槐米总黄酮影响显著的3个因 素，采取3因素3水平响应面分析法。
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响应面实验设计方案
以提取时间A、乙醇浓度B、液料比C为自变量， 以槐米总黄酮提取率为响应值(Y)进行响应面分析 实验，
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响应面优化法的不足
• 响应面优化的前提是：设计的实验点应包括最 佳的实验条件，如果实验点的选取不当，使用 响应面优化法是不能得到很好的优化结果的。 因而，在使用响应面优化法之前，应当确立合 理的实验的各因素与水平。
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让自己更加强大，更加专业，这才能 让自己 更好。2021年2月下午 11时8分21.2.1923:08Februar y 19, 2021
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这些年的努力就为了得到相应的回报 。2021年2月19日星期 五11时 8分11秒23:08:1119 February 2021
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科学，你是国力的灵魂；同时又是社 会发展 的标志 。下午11时8分 11秒下 午11时 8分23:08:1121.2.19
谢谢大家！
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每天都是美好的一天，新的一天开启 。21.2.1921.2.1923:0823:08:1123:08:11Feb- 21
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相信命运，让自己成长，慢慢的长大 。2021年2月19日星期 五11时 8分11秒Friday, February 19, 2021
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爱情，亲情，友情，让人无法割舍。21.2.192021年2月19日 星期五11时8分11秒21.2.19
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安全放在第一位，防微杜渐。21.2.1921.2.1923:08:1123:08:11Februar y 19, 2021
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加强自身建设，增强个人的休养。2021年2月 19日下 午11时 8分21.2.1921.2.19
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精益求精，追求卓越，因为相信而伟 大。2021年2月 19日星 期五下 午11时 8分11秒23:08:1121.2.19
响应面试验设计与分析
第一节 响应面的概念
第二节 响应面模型
第三节 响应面试验设计与DesignExpert软件
第四节 响应面试验设计与分析实例
第五节 响应面方程应用
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生活中的辛苦阻挠不了我对生活的热 爱。21.2.1921.2.19Fri day, February 19, 2021
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人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。23:08:1123:08:1123:082/19/2021 11:08:11 PM
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做一枚螺丝钉，那里需要那里上。21.2.1923:08:1123:08Feb-2119- Feb-21
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日复一日的努力只为成就美好的明天 。23:08:1123:08:1123:08Friday, February 19, 2021