Виды физических экспериментов - Основы научных исследований

Все физические эксперименты подразделяются на активные и пассивные, натурные и модельные (рис.4.1). Таким образом всего имеется четыре вида экспериментов.

виды физических экспериментов

Рисунок 4.1 Виды физических 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.

Похожие статьи




Виды физических экспериментов - Основы научных исследований

Предыдущая | Следующая