实验数据分析和处理（精选十篇）
实验数据分析和处理 篇1
化学实验常常涉及大量的数据，如何对得到的实验数据进行分析和处理关系到实验的成功和失败。随着计算机科学的发展，目前已有很多软件可以帮助研究人员完成实验数据的分析和处理工作，如Ms Excel、ORIGIN、Matlab等。这些商业化的计算软件价格昂贵，一般人难以承受，免费使用的“开源”软件为人们解决了这一问题。
SCILAB是一种类似于Matlab的科学计算软件，但它是开放源码的自由软件。SCILAB的开发者是法国国家信息自动化研究院(INRIA)和法国著名的国立桥路大学(ENPC)的研究人员。SCILAB的数据类型丰富，可以很方便地实现各种矩阵运算与图形显示，能应用于科学计算、数学建模、信号处理、决策优化、线性/非线性控制等各个方面。SCILAB具有良好的数据可视化功能，它可以将数据用二维或三维图形表现出来。SCILAB可运行于目前流行的多种操作系统中上，如Windows,Unix,Linux,Mac。
在红旗Linux6.0系统下用SCILAB处理实验数据，减少计算工作量，得到准确的结果。
2 安装
SCILAB的Linux版本可以从http://www.scilab.org/下载得到。安装程序分源代码版和二进制版，其最新版本号是5.2.2。为方便起见，用的是最新的SCILAB5.2.2二进制版，这样可以不用再编译，减少因缺少某些库文件而带来不必要的麻烦。
得到SCILAB5.2.2的Linux版本后直接将其解压到某个目录下(如/usr/local)，将在该目录下建立SCILAB5.2.2子目录。然后进入./scilab5.2.2/bin，在控制台下运行scilab即可启动SCILAB。为了方便，可以在桌面上建立一个快捷方式。假设一root身份登录，则为SCILAB建立桌面快捷方式的具体命令如下：
3 用SCILAB对实验数据进行分析和处理
3.1 统计计算
在SCILAB的统计工具箱中提供了大量的数理统计方面的函数可以调用，如计算样本平均值函数mean(X)，计算样本标准差函数stdev(X)等。这里的X可以是向量或矩阵。表1为某次对一样本浓度测定的10次测试数据。计算其平均值和标准偏差如下：
计算结果，平均值Xmean=0.4346μg/ml，标准偏差Xst-dev=0.0175。
3.2线性回归
在化学实验数据处理中,经常需要用线性回归分析和拟合来处理实验数据。例如光度分析中浓度和吸光度之间通常情况下是线性关系,即y=ax+b[1]。但由于在实验过程中误差不可能完全避免,因而实验点不可能完全通过该直线,而是比较分散地落在直线的周围,若只凭人眼观察手工画出工作曲线,其误差将会很大,因此需要对实验数据进行回归分析。SCILAB提供的reglin(x,y)函数能很方便地进行回归分析,其调用方式如下:
其中，a、b分别为斜率和截距，sig为标准残差。
如以分光光度法测定Zn为例，测得的吸光度值如表2所示[1]。
利用SCILAB进行线性回归计算如下：
计算结果a=0.0515,b=0.001,sig=0.0014。
用plot2d(x,A,-1)和plot2d(x,A,2,'000')命令绘出线性回归图形如图1所示。
3.3 非线性拟合
线性回归方法大都是假设分析体系为现行加和体系，但在某些实际的分析过程中，这一假设并不能得到满足，尤其是在分析一些混合体系时，常常出现一些非线性情况[2]。这些非线性函数f(x)往往很复杂，甚至有的函数很难找到它的解析表达式，对此，可以采用插值的方法解决。所谓插值就是在原始数据之间按一定关系插入新的数据点，以便分析数据变化规律[3]。SCILAB提供了两个插值函数，分别是线性插值函数interpln和样条插值函数interp。线性插值函数interpln仅通过连接相邻的两个数据点即可以得到对应于x坐标值的函数值y;样条插值函数interp根据原始数据点的坐标及该点的一阶导数进行插值。
其中，xp为指定插值点的x坐标，x,y,d分别为原始数据点的x、y坐标及其一阶导数;yp为插值点的y坐标，yp1、yp2、yp3分别为插值点上的一、二、三阶导数。
另外，SCILAB还提供了另一个样条函数splin配合interp，用来求取三次样条。Splin调用方式为：
其中，x为原始数据点的横坐标，必须单调上升;y为原始数据点的纵坐标;d为一阶导数向量。
下面以一组仿真数据为例说明如何用SCILAB的interp样条插值函数进行数据的非线性拟合。具体数据如表3所示。
计算方法如下：
结果如图2所示。
4 结语
对化学实验中出现的大量数据，一般情况下若用人工分析处理将会很困难，并会产生很大误差。本文讨论了如何在Linux系统下利用SCILAB对化学实验数据进行分析和处理。结果表明，用SCILAB所提供的函数对实验数据进行分析处理将非常方便，并大大减小误差。通过SCILAB提供的的图形功能利用实验数据绘制图形，直观地显示了实验的结果。
参考文献
[1]黄一石,吴朝华,杨小林.仪器分析[M].第2版.北京:化学工业出版社,2008.
[2]程翼宇,瞿海斌.医药分析信息学及分析数据处理技术[M].北京:化学工业出版社--生物医药出版分社,2006.
实验数据分析和处理 篇2
近年来，发生在学生之间蓄意或恶意通过肢体、语言及网络等手段，实施欺负、侮辱造成伤害的校园欺凌事件，损害了学生身心健康，引起了社会高度关注。根据上级要求，特制订《实验小学校园欺凌事件的预防和处理制度》，望全校教职员工和学生严格执行。
校园欺凌是指：发生在学校校园内、学生上学或放学途中、学校的教育活动中，由老师、同学或校外人员，蓄意滥用语言、躯体力量、网络、器械等，针对师生的生理、心理、名誉、权利、财产等实施的达到某种程度的侵害行为，都算校园欺凌（暴力）。
一、治理目的：通过专项治理和日常教育，加强法制教育，严肃校规校纪，规范学生行为，促进学生身心健康，建设平安校园、和谐校园。
二、治理范围：在校生，在校园内，学校组织的校外活动中，上、放学途中。
三、领导小组： 组 长：洪小平（校长）
副组长：张云龙
赵平
（副校长）成 员：全体教师
四、校园欺凌专项整治责任
1、开展教育。各责任人在各自的责任范围内，要集中对学生开展以校园欺凌治理为主题的专题教育，开展品德、心理健康和安全教育，邀请公安、司法等相关部门到校开展法制教育。组织教职工集中学习对校园欺凌事件预防和处理的相关政策、措施和方法等。
2、加强预防。各责任人在各自的责任范围内要加强校园欺凌治理的人防、物防和技防建设，充分利用心理咨询室开展学生心理健康咨询和疏导，公布学生救助或校园欺凌治理的电话号码并明确负责人。
3、及时处理。各责任人在各自的责任范围内，要及时发现、调查处置校园欺凌事件，严肃处理实施欺凌的学生。涉嫌违法犯罪的，要及时向公安部门报案并配合立案查处。
4、监督指导。各责任人在各自的责任范围内，要加强对学校开展校园欺凌专项治理的指导和检查。学校督导室要对学校的专项治理全程监督，发现问题及时与第一责任人、各责任人沟通，做好记录，必要时向大丰教育局督导部门报告。
5、班主任责任：班主任直接与学生接触，最能及时把握学生动态，一要利用一切可能机会，对学生加强安全法制教育，把欺凌行为遏制在萌芽之中；二要深入到学生中，及时了解学生中发生的欺凌事件和行为，及时处理，及时向校部责任人汇报。
五、奖惩 学校将对不负责任，玩忽职守，造成不良后果的欺凌事件的责任人在评比、晋升、绩效等方面，根据学校考核制度予以处理，造成严重后果的报上级纪检部门、司法机关予以处理。对在教育、预防、发现、处理校园欺凌事件等方面有突出表现的责任人，根据学校考核制度予以奖励。
雨城区实验小学
银镜反应和后续处理的实验改进 篇3
关键词：银镜反应；实验改进；优化；后处理
文章编号：1005–6629（2015）4–0057–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
银镜反应是醛类有机物的典型性质，把它作为演示实验用于课堂教学可激发学生学习化学的激情，加深对醛基性质的理解。如何控制银镜反应的实验条件，使之在短短的1分钟之内无需加热而显现实验现象，以及绿色化处理反应后残留在试管内壁上的银等问题，应引起我们一线教师与学生重视。
1 银镜实验的最佳反应条件探讨
1.1 实验原理
2%硝酸银溶液：用天平称取1g AgNO3粉末并加49mL蒸馏水溶解，转入试剂瓶中保存。
2%氨水：取10mL浓氨水于烧杯中，加入130mL蒸馏水稀释得到2%氨水溶液，转入试剂瓶中保存。
20%氢氧化钠溶液：称取10g NaOH固体，加40mL蒸馏水溶解，转入试剂瓶中保存。
4%葡萄糖溶液：称取2g葡萄糖粉末，加48mL蒸馏水溶解，转入试剂瓶中保存。
1.3 实验过程
从制约银镜反应实验的条件出发[1]，针对银镜反应的主要影响因素，设置不同水平，采用三因素三水平进行试验，见表1。
设置三因素三水平的正交试验表进行实验。实验时，先在洁净的试管里加入正交试验表中所需用量的2%硝酸银溶液，同时滴加2%的稀氨水，边滴边振荡试管，直到析出的沉淀恰好溶解（制得澄清的银氨溶液），向盛有银氨溶液的试管中滴入正交试验所需用量的4%葡萄糖溶液和NaOH溶液，迅速用pH试纸测量此时溶液的pH并记录。塞上胶塞，剧烈振荡试管1min，观察到试管内壁有光亮的银镜产生，对银镜进行评分并记录。
生成银镜的外观评分标准说明如下。生成大量银，银镜均匀，银层较厚致密，效果最佳，记录90～100分；生成较多的银，银镜较均匀，效果较好，记录80～90分；生成较少的银，且不均匀，有部分斑点或浑浊，效果较差，记录70～80分；生成极少的银，且非常不均匀，大部分黑点或浑浊，效果差，记录60～70分。银镜反应的正交试验及结果见表2。
1.4 实验效果描述
根据正交试验表进行9组实验，实验过程中观察到的实验效果描述如表3。
1.5 实验结论
传统方法采用水浴加热时保持试管静置，生成的银镜仅能覆盖溶液浸润的部分（约为试管高度的1/5），并且需要使用控温水浴装置，装置繁琐，不适于课堂演示实验。改进方法不需要加热，只需适量氨水、2%硝酸银溶液3mL、20% NaOH溶液4滴、4%葡萄糖溶液1mL，通过快速上下垂直振荡橡胶塞塞紧的试管，以便增加反应熵变化，加快反应速度，达到水浴加热的作用，同时由于垂直振荡还可以使溶液浸润整个试管内壁，整个试管均有光亮的银镜产生，实验效果更为直观，更能激发学生学习兴趣，增强学习效果。
2 银镜实验后试管清洗的探究
2.1 H2O2处理法
H2O2是常见的氧化剂，且生成的还原产物无污染，查标准电极电势表[2]可知，H2O2在酸性条件下氧化性比Ag+强，猜测可以用双氧水处理试管内壁上的银单质，反应后产物是什么？带着这样的疑问进行下列实验。
取15mL 10%的双氧水倒入附着银单质的试管中，试管壁上的银单质与双氧水剧烈反应并逐渐溶解，产生大量气泡，反应一会儿，将带火星的木条置于试管口，带火星的木条复燃。
为了说明反应产物，取上述反应后的反应液1mL装入干净试管并稀释到3mL，向试管中加入稀盐酸酸化的KI溶液，发现溶液呈现黄色，无黄色沉淀产生；再加入1mL苯，振荡后静置，出现分层现象且上层为紫红色，下层为灰黑色浑浊，过滤下层液体可得到银单质，做完银镜实验的试管被洗刷干净。查阅资料可知[3]，其反应按两步进行：2Ag+H2O2=Ag2O+H2O；Ag2O+H2O2=2Ag+H2O+ O2，由此实验可知银在H2O2分解反应中起催化剂的作用。
双氧水和硝酸均可将附着有银单质的试管洗涤干净，洗涤效果有没有区别呢？取上述正交法中形成的较为致密的银的7、8、9组实验的试管，分别向三只试管中加入10mL 10%的双氧水，10mL 3 mol/L的稀硝酸溶液和10mL 6 mol/L的稀硝酸溶液。振荡试管，发现将银镜清洗干净所用的时间不同，双氧水明显快于3 mol/L稀硝酸，但比6 mol/L稀硝酸所需时间长一些；用硝酸清洗过程中会有刺激性气味的气体放出，实验者的实验体验不佳，影响实验情绪。
2.2 FeCl3处理法
将新配制的6 mol/L FeCl3溶液约2mL加入附着有银的试管中，振荡试管，发现美丽光亮的银镜快速变暗成灰色并逐渐溶解，溶液中出现许多脱落下来的灰黑色悬浊物，氯化铁溶液的黄色逐渐变浅，只需将试管振荡3～5次，银镜迅速被清洗干净。
用氯化铁溶液清洗附着有银单质的试管可知，金属活动性顺序得到的氧化性强弱是根据金属与其在水溶液中形成低价态离子构成电极反应的标准电极电势由小到大排列，即Ag+/Ag的标准电极电势0.80V，Fe3+/Fe2+是0.77V，仅从热力学的角度指出了标准状态下氧化还原反应进行的可能性及趋势大小，而实际的金属活泼性会因浓度、介质、气体的分压、产物的溶解度、氧化膜等因素而改变。
2.3 结论
用H2O2或者氯化铁都可以快速处理银镜实验后附着有银单质的试管，并且反应过程中只产生氧气无其他有毒气体产生，不会损害实验者的身体健康，也不会造成环境污染。过氧化氢溶液处理银镜的过程中银扮演了催化剂的角色，生成了细碎的银单质而从试管壁上脱落，易集中回收利用，节约资源。氯化铁溶液处理银镜还有利于学生发散性思维能力的培养和激发学生探究知识的好奇心。
3 实验成功的关键
银镜实验成败的关键操作有三：试管要洁净，否则，只得到黑色疏松的银沉淀，没有银镜产生或产生的银镜不光亮；溶液混合后，振荡要充分，特别是加入最后一种溶液后，振荡要快，否则会出现黑斑或产生银镜不均匀；加入的氨水要适量，氨水的浓度不能太大，滴加氨水的速度一定要缓慢，否则氨水容易过量降低试剂的灵敏度。另外，如果滴加氢氧化钠过量，反应速率太快，产生的银镜会发黑。
参考文献：
[1]刘云忠，刘学柱.也谈银镜反应实验成败的关键[J].化学教学，1991，（6）：23.
[2]汪小兰等.基础化学[M].北京：高等教育出版社，2008：498.
实验数据分析和处理 篇4
在工业循环水系统中,换热器、输送管道等设备内结垢现象十分普遍和严重,结垢一方面会降低换热器的传热效率,另一方面会导致其机械性能下降,增加系统运行成本的同时也威胁了换热器的安全运行[1]。因此解决循环水系统中的结垢问题, 对于安全生产、降低能耗和节约水资源意义重大。
磁场对于处理循环水的研究和应用已有几十年的历史。但对磁处理的阻垢效果一直都存有争议[2]。有研究表明:磁处理能有效地抑制水垢的生成,甚至可以消除已经形成的水垢,但也有报道说磁处理对阻垢并未见明显效果,并且处理效果重复性差,受实验条件影响很大[3,4]。造成这些不同研究结果的原因是磁场处理水的作用机理还不清晰[5]。笔者从磁场处理是否对水分子氢键造成破坏[6]和在磁场作用对CaCO3溶液电导率的影响方面进行实验研究[7,8,9]。旨在验证水分子间结构变化和磁处理促进CaCO3晶核生成,并为提高磁处理的阻垢、抑垢效果提供科学依据。
1 实验系统
1.1实验装置和方法
实验采用1L的烧杯,在其外壁缠绕绝缘铜线,线圈两端接入电磁变频发生装置。开启实验时,线圈中通以恒定3A、频率为1kHz的方波交流电流,实验装置如图1所示。
将盛有去离子水的烧杯放在恒温水浴锅中,将其温度控制在30℃。称取1g的氯化钙倒入烧杯配置成1g/L的氯化钙溶液分别放入两个烧杯中,同时给缠绕线圈的烧杯施加一定频率的磁场。之后将温度调至40、50、60℃,在磁处理20min后分别取样放入紫外可见分光光度仪,得出氯化钙水溶液的吸光度。
为了进一步观察磁场对水分子的影响,设计了在同样温度下,未加磁与加磁紫外吸光度的对比。在水浴温度30℃下配制浓度为0.8、1.0、1.2、1.5、2.0mg/L的氯化钙溶液,用紫外吸收光谱仪测量得出氯化钙水溶液的吸光度。
1.2 CaCl2溶液吸光度的测量
吸光度采用紫外可见分光光度仪(型号UV-2450),利用物质的分子或离子对紫外和可见光的吸收所产生的紫外可见光谱及吸收程度可以对物质的组成、含量和结构进行分析、测定。最大吸收波长λmax表示物质对辐射的特征吸收或选择吸收,它与分子中外层电子或价电子的结构有关。在紫外吸收光谱分析中,在选定的波长下,吸光度与物质浓度的关系,也可用光的吸收定律即朗伯-比尔定律来描述:
A=lg(I0/I)εbc (1)
式中 A——溶液吸光度;
b ——溶液厚度;
c ——溶液浓度;
I ——透射光强度;
I0 ——入射光强度;
ε ——该溶液摩尔吸光系数。
同一溶液的摩尔吸光系数不变,石英皿中溶液厚度相同,吸光度的变化只与溶液的浓度有关。
2 实验结果与讨论
2.1 不同温度下磁处理对CaCl2溶液吸光度的影响
将未加磁不同温度下1g/L的CaCl2溶液放入紫外可见分光光度仪,左侧用去离子水作对比,右侧放入氯化钙溶液,得出氯化钙水溶液的吸光度变化曲线如图2、3所示。
由图2可知未加磁氯化钙水溶液随着温度的升高,紫外光谱的吸光度A逐渐增加,说明由加热提供的能量使分子间热运动加剧,并且这种能量足以使水分子内部结构发生改变。在液态水中,水分子是处在不停地断开和结合的动态平衡中:
因为加热使水分子热运动加快,一方面水分子集团中有氢键断开,使一些小的水分子脱离这个集团,另一方面又有新的水分子结合上去,形成新的氢键。但加热提供的能量是使这个平衡向右移动,加速水分子团中的氢键断裂,成为较小的分子团或单个的水分子,改变了水的内部结构,同时也改变了水的某些特性,从而增加了对氯化钙的溶解度。图3所示在磁处理后吸光度也呈上升趋势。由表1可清楚看到在相同温度下,经磁处理氯化钙溶液的吸光度比未经磁处理的氯化钙溶液吸光度都要高,而且也是随着温度的升高呈现递增的趋势,证实了液态水处于一种不停地断开、结合的动态平衡中,而磁场在这个过程中更有利于向水分子团断开的方向移动。
磁处理与升温一样,可以使水中的氢键断裂,使水内部的结构受到破坏。虽然在紫外光区域内吸收光谱取决于分子中价电子跃迁,但是同时也决定于物质的温度、键结构和结构状态。当温度不变时,磁处理又没有使物质的键结构发生变化,那么就只能是由于分子间结构状态发生变化,才会导致紫外吸光度的变化。进一步说明加磁处理破坏了水中的氢键,使大的水分子团变成较小的水分子团或者单个水分子,改变了水的结构。
2.2 不同浓度下磁处理对CaCl2溶液吸光度的影响
为了证实磁处理和温度升高一样也会改变水的结构,设计了在同样温度下,未加磁与加磁紫外吸光度的对比。在水浴温度30℃下配制0.8、1.0、1.2、1.5、2.0g/L浓度的氯化钙溶液,图4、5为用紫外吸收光谱仪测量得出氯化钙水溶液的吸光度变化曲线。
从表2中可清楚地看出在相同温度不同浓度下吸光度随着浓度的升高而升高,未经加磁处理和加磁处理的也是随着温度的升高而升高,并且在相同浓度下经磁处理的氯化钙溶液比未经磁处理的吸光度要高。实验结果验证了磁处理后水分子间存在结构状态变化。
以上两组加磁实验离开磁处理环境,每隔半个小时再进行吸光度的测量,实验结果显示在恒温水浴放置2h左右,吸光度和未加磁的吸光度一致。由此可证明磁处理过的水是存在“磁记忆”效应,但是磁记忆效应时间是否和磁场强度、作用时间有关,还需进一步实验证明。
3 磁场对碳酸钙结晶的影响
将1L烧杯放入恒温水浴锅中,水浴温度控制在30℃,称取一定量的无水氯化钙和碳酸钠在烧杯中配制成硬度为1g/l的碳酸钙溶液,同时用自主设计的电磁发生装置在线圈中加恒定3A的交流电流并改变频率,使用Thermo电导率仪测定溶液电导率,观测电导率的变化[10,11,12,13]。
电磁场频率从0.0Hz到3.5kHz,步长为500Hz,每个频率做3组实验,测量的CaCO3溶液电导率实验结果采用Grubbs检验法剔除可疑数据。
实验结果如图6所示,未加磁溶液电导率在4min左右有明显的下降,说明在此处反应生成CaCO3溶液最剧烈,而经过磁处理溶液的电导率在2min左右就出现了明显的下降。磁处理和升温一样会改变水分子键结构的变化,使大的水分子团变成小的分子团或者单个水分子,但是在洛伦兹力的作用下,Ca2+和CO32-在磁场作用下做相反方向的旋转,增加了这两种离子相互碰撞的几率,在溶液中更易反应生成CaCO3晶粒[14,15]。磁场处理水时,不但会改变水的内部结构,而且也会改变水中化合物的变化。
磁场处理水是有利于水向小分子团移动,当温度升高时,CaCO3的溶解度会随着温度的升高而降低,溶液中饱和的Ca2+和CO32-就会析出,并附着在生成的CaCO3晶粒上,而不会是去换热器表面上结晶,最后形成硬垢[16,17]。这些生成的CaCO3晶粒会随着循环水不断的循环,实现了垢的转移。
4 结束语
通过用紫外可见分光光度法研究加磁和未加磁、不同温度、不同浓度下对CaCl2溶液吸光度的变化,在相同温度下,经磁处理的氯化钙溶液的吸光度比未经磁处理的氯化钙溶液吸光度都要高,而且也是随着温度的升高呈现递增的趋势,在室温不同浓度下未经加磁处理和加磁处理的也是随着温度的升高而升高,说明磁处理与升温一样,可以使水中的氢键断裂,使水内部的结构受到破坏,使大的水分子团变成较小的水分子团或者单个水分子,改变了水的结构。
当水流经磁场后,受洛伦兹力的作用,加速溶液反应,在水中CaCO3晶核大大增加,并在水中不断地生长,未在换热器上生成水垢,水中形成的CaCO3晶粒随着循环水不断地循环,实现了水垢的转移,这也是磁场处理水能防垢的主要原因。
实验室比对活动的数据处理 篇5
能力验证活动是指用于评审被认可机构能力的所有活动，包括由合作组织、认可机构、商业组织或其他提供者运作的能力验证、实验室间比对和测量审核。能力验证计划是指为保证实验室在特定检测、测量或校准领域的能力而设计和运作的实验室间比对活动。
实验室间比对是指按照预先规定的条件，由两个或多个实验室对相同或类似被测物品进行校准或检测的组织、实施和评价。
能力验证是指利用实验室间比对确定实验室的校准或检测能力或检查机构的检测能力。
测量审核是指实验室对被测物品（材料或制品）进行实际测试，将测试结果与参考值进行比较的活动。
能力验证活动的数据处理要求各参与数据处理的测量结果是等精（密）度的。当测量结果有可能不等精（密）度时，应采用F-检验剔除不等精（密）度的测量结果。
F-检验统计量小于等于置信概率0.95的临界值时，则被检验两个测量结果在置信概率为0.95时统计上等精度；F-检验统计量大于置信概率0.95的临界值时，则被检验两个测量结果在置信概率为0.95时统计上不等精度。
能力验证通常采用稳健统计技术处理数据。主持单位计算中位值、标准化四分位间距和各参加实验室的Z比分数。为保证参与统计的数据量符合统计要求，一般情况下参加单位要求不少于20家实验室，特殊情况下参加单位要求不少于15家实验室。
实验室间比对通常采用经典统计技术处理数据。主持单位剔除统计异常值后计算平均值、标准偏差和各参加实验室的Z比分数。通常，为保证参与统计的数据量符合统计要求，剔除统计异常值后的参加单位要求不少于6家实验室。剔除统计异常值后的参加单位多于14家时，采用稳健统计技术处理数据。剔除统计异常值后的参加单位少于6家实验室时，或采用计算实验室的En指数，或采用t-检验，分别确定主持单位与各参加实验室结果的一致性。计算实验室的En指数时，要求主持单位和各参加实验室均报告测量结果及其不确定度；计算t-检验时，主持单位应有测量结果的标准偏差，各参加实验室应报告其测量结果的测量次数。
测量审核以测量审核提供者的参考值为准计算参加实验室的En指数。测量审核提供者的参考值应有测量不确定度，参加实验室应报告测量结果及其不确定度。参加实验室没有报告测量结果的不确定度时，则采用t-检验确定参加实验室测量结果与参考值的一致性；这种情况下，测量审核提供者的参考值应有标准偏差，参加实验室应报告本次测量结果的测量次数。
参加实验室的Z比分数小于等于2为满意测量结果，大于2小于等于3为可疑测量结果，等于3为不满意测量结果。
En指数小于等于1为满意测量结果，大于1为不满意测量结果。
多个实验数据处理电子表格的管理 篇6
采用宏可以编制多级用户菜单取代系统提供的命令菜单，方法如下。
打开文档时自动运行的宏
Sub Auto_Open()
OpenMenu
End Sub
关闭文档时自动运行的宏
Sub Auto_Close()
On Error Resume Next
MenuBars("MyMenu").Delete
End Sub
自定义多级菜单的宏
Sub OpenMenu()
On Error Resume Next
MenuBars("MyMenu").Delete
Sheets("物理实验管理").Select
MenuBars.Add ("MyMenu")'自定义菜单
'添加第1级“力学实验”菜单项
MenuBars("MyMenu").Menus.Add Caption:="力学实验"
'添加第2级“力学实验1”～“力学实验2”菜单项
MenuBars("MyMenu").Menus("力学实验").MenuItems.Add Caption:="力学实验1", OnAction:="SheetOpen11"
MenuBars("MyMenu").Menus("力学实验").MenuItems.Add Caption:="力学实验2", OnAction:="SheetOpen12"
'添加第1级“电学实验”菜单项
MenuBars("MyMenu").Menus.Add Caption:="电学实验"
'添加第2级“电学实验1”～“电学实验2”菜单项
MenuBars("MyMenu").Menus("电学实验").MenuItems.Add Caption:="电学实验1", OnAction:="SheetOpen21"
MenuBars("MyMenu").Menus("电学实验").MenuItems.Add Caption:="电学实验2", OnAction:="SheetOpen22"
MenuBars("MyMenu").Activate'激活自定义菜单
End Sub
打开指定工作簿文档“力学实验1.xls”的宏
Sub SheetOpen11()
Dim book As Workbook'定义一个Workbook变量
On Error Resume Next
Set book = Workbooks("力学实验1.xls")
If book Is Nothing Then
Workbooks.Open Filename:=ThisWorkbook.Path + "力学实验1.xls"' '打开指定工作簿文档
End If
Windows("力学实验1.xls").Activate
Sheets("力学实验1").Activate
End Sub
实验数据分析和处理 篇7
化学实验的操作环境应该规范化、制度化, 并且应合理设计, 对每次产生的废气、废渣、废液进行科学简捷快速的处理。对教师和学生应严格要求, 使他们按照国家的排放标准对三废进行处理, 把用过的酸类、碱类、盐类和各种废液、废渣, 分别倒入各自的回收容器内, 然后根据各类废弃物的特性, 采取中和、吸收、燃烧、回收循环利用等方法来进行处理。
一、实验室的废气
实验教学中有许多课堂演示实验和学生操作实验必须用到气体, 可能会产生有毒害的废气, 相应的操作都应在有通风装置的条件下进行。
1.如果只是简单地加热酸 (挥发性酸) 、碱类溶液产生极少量的有毒气体, 只要求在通风橱中进行即可。
2.如果是产生毒性大的气体的实验操作就必须在良好的全室通风装置的操作室中进行, 比如汞蒸汽的排放要求抽风口在墙的下部 (减少向空气挥发的量) , 并且要求在抽风出口处放适量的硫粉。同时为了减少汞的蒸发, 可在汞液面上覆盖化学液体, 如甘油、5%Na2S·9H2O溶液、水, 其中以甘油覆盖效果最好。操作过程中, 如果抽风出口不在墙下出口处, 只能在通风橱中进行, 也可用纱布包硫粉挂在通风橱出口的上方 (也可分几包以增加吸收面积) 以吸收蒸发的汞蒸汽。由于汞的密度较大, 通常会有少量的汞溅落在操作台或地面上, 应马上洒上多硫化钙、硫黄粉或漂白粉, 干燥后扫除。如果较多的汞珠滚落在地面上, 应用湿的毛刷和小铲回收集中起来放在密封容器中加蜡封住, 再向地面洒上硫粉, 处理过汞的硫粉必须加Na2SO3还原后集中起来埋在地下。
3.制备有刺激性气味且有毒气的气体, 如Cl2、NH3、SO2、NO2、H2S等, 实验操作必须在通风橱中进行, 并且做好尾气的吸收处理工作。为了便于学生理解和掌握Cl2的性质, 可在Cl2尾气吸收中做如下尝试:在通风橱上方可挂几朵新鲜的三角梅花朵、湿的红布条、吸有品红溶液的卫生纸 (也可以用学生预先拿来的旧的小草帽子) , 让这些价廉物美的材料在通风橱中一方面起到吸收Cl2的作用, 又可以在直观上让学生了解Cl2的漂白作用, 这比教师提前拿一瓶Cl2到教室让学生观察效果要好得多, 而且又省时省力, 学生还可以亲自操作。同时准备稀的石灰乳作为Cl2的尾气吸收剂, 学生操作结束后指导学生自制“漂白粉”。一堂集Cl2的制备及其物理性质和HClO的漂白作用、漂白粉的生成的课堂操作实验就达到事半功倍的效果了。
本着变废为利的原则和目的, 尽可能用实验过程中产生的废液来吸收废气, 目的是培养学生节能减排的理念。如果是可溶性非钾、钠的盐溶液, 可用来吸收H2S气体, 产生的沉淀物过滤可回收使用。若是产生剧毒HCN气体, 先用强氧化剂 (如漂白粉、KMnO4等) 作用24小时, 确定生成氰酸盐后再可排放。
4.实验产生的CO气体, 确定其纯度后可燃烧生成CO2除去。
二、实验室的废渣
教学中常见实验产生的废渣不是很多, 但也不能和生活垃圾混倒。固体废物必须回收和提取有用物质并经过处理, 确认其废渣不存在对环境和人类有毒害后, 方能作废弃物。
1.汞或汞盐, 在前已作简单介绍。
除用硫粉外, 还可以向残留在台上或地上的汞喷上用盐酸酸化过的KMnO4溶液 (每升KMnO4溶液加5 mL HCl) 。过1～2小时后再清除, 或喷上20% FeCl3的水溶液, 干燥后再清除。应当指出的是FeCl3水溶液对汞具有乳化性能并同时可将汞转化为不溶性化合物, 是一种非常好的去汞剂, 但金属本身会受到这种溶液的作用而损坏。
如果洒落较多的汞, 以防整个室内含较高汞蒸汽, 可以在清理残留汞时, 将固体碘加热升华, 碘蒸气和空气中的汞及吸附在墙上、地面上、天花板上和容器上的汞作用生成不易挥发的HgI2, 然后彻底清扫干净。这样的全方位清除可保证环境不受污染。
汞盐的废弃物应用Na2SO3还原生成亚汞状态, 再把沉淀物深埋地下或量少的用大量的水冲走。
2.易燃物黄磷:
少量的黄磷可放在烧杯中让其自燃, 之后加蒸馏水得酸性溶液留作实验用于NH3尾气的吸收。残留黄磷量大时用湿砂覆盖, 铲入盘中放入空旷地上自燃, 注意远离火源和易燃易爆物。同时, 注意的是自燃物、易爆物的销毁必须远离火源并备有灭火装置。
三、实验室的废液
1.无机酸碱类
无机酸类, 一般用价廉物美的Na2CO3或Ca (OH) 2水溶液中和后用大量水冲走。或留作吸收NH3的尾气用。
使用完的发烟H2SO4, 必须用大量Na2CO3围在容器周围, 在安全地方如空旷地或通风橱中, 将瓶子打碎, 加碱液中和后, 慢慢放入下水 道用大量的水冲走, 把碎玻璃深埋地下。
废洗液, 可用KMnO4氧化法使其再生后使用。少量的废洗液也可加废碱液或石灰使其生成Cr (OH) 3沉淀, 将沉淀深埋于地下即可。
卤素实验中的Br2、HF有腐蚀性, 不能随意排放。Br2要用Na2CO3吸收或用Na2S2O3 (海波) 还原后, 再用水冲走。如有剩余的HF, 应在安全的地方将瓶子打碎, 用CaCO3小心中和, 然后用大量水冲走。
无机碱液如NaOH、NH3的水溶液, 用1∶1稀HCl溶液中和后用大量水冲走。也可留作酸性气体的吸收剂。
2.含重金属的废液
含酸性铜、汞、铅的废液先用碱把pH调至6以上, 加入过量的Na2S生成硫化物沉淀, 将沉淀物深埋地下。也可在加过量Na2S的同时加入FeSO4作为共沉淀剂, 过量的S2-和Fe2+沉淀, 从而吸附HgS共沉淀下来, 以便能比较完全地清除Cu2+、Hg2+、Pb2+离子。单一Cu2+离子溶液可加Fe粉回收Cu。
含镉废液, 要把pH值调至9左右, 可生成Cd (OH) 2沉淀, 对于铅、镉离子废液处理通常用混凝沉淀法中和沉淀。可用碱或石灰乳将Cr3+、Cd2+、Pb2+生成Cr (OH) 3、Pb (OH) 2、Cd (OH) 2沉淀, 同时加入FeSO4作共沉淀剂也可和前面讲述的一样用过量Na2S和FeSO4共沉淀除去。
3.不溶于水的油状易挥发溶液
不溶于水的油状易挥发溶液 (如CS2、乙醚、苯等) , 不能直接倒入下水道, 以免不慎引起火灾。少量的乙醚、苯可放在盘中在通风橱内自燃销毁, 不可燃的少量的该类物质可放在通风橱内自行挥发, 大量的应回收。酚类的若大量应回收, 少量应加废碱性溶液反应后排入下水道。废草酸溶液应在H2SO4中加KMnO4氧化后用大量的水冲入下水道。
四、注意事项
1.处理废渣废液时尽可能避免使用强氧化剂 (如硝酸盐、高氯酸盐、重铬酸盐、过氧化氢、过氧化钠) 和强还原剂 (如有机物、镁、铝、锌、硫、磷等易燃物) , 这些易形成爆炸物。如Na2O2遇水激烈反应产生热量发生爆炸。
2.凡用完的试剂的空瓶, 必须洗净后才能废之, 以免别人洗瓶时发生意外事故。盛放过剧毒物的容器处理后应打碎深埋地下。同时空的盛放过可分解出气体的试剂的瓶子, 其产生的气体与瓶子中的空气混合, 可能形成爆炸物, 非常危险, 应置于阴冷地方并远离火源。
物理实验常用的数据处理方法 篇8
关键词：物理实验,数据处理,方法
引言
首先我们必须明确什么叫数据处理。数据处理是指由实验测得的数据,必须经过科学的分析和处理,才能揭示出各物理理之间的关系。我们把从获得原始数据起到得出结论为止的加工过程称为数据处理。
我们经常通过实验探索两种物理量之间的关系,即把一种物理量当成自变量x,测量不同的自变量xi所对应的另一种物理量yi的值。这样便得到了两列测量值:x1,x2,……,xn和y1,y2,……,yn,n是测量次数。也可以说得到了n组测量值:(x1,y1),(x2,y2),……,(xn,yn)。通过处理这些数据,找出x,y之间的关系。下面就常用数据的处理方法进行讨论。
1. 列表法
列表法就是将所获得的数据按照一定的规律以简洁、准确的方式记录在表格中。表格的设计应该能完整准确地记录原始数据。在绝大多数情况下,表格仅记录原始数据,不作任何计算、转换等。数据的处理留待实验/试验结束后进行。表格必须准确表明实验/试验的条件、数据的单位,正确记录数据的有效数字。
必须明确,原始数据应该真实反映实验过程中的所获得的信息,不得加入任何人工影响因素。后期的数据处理应该另行设计表格。以这种方式工作至少可以在检验结果时获得每一个步骤的正确信息,而数据的真实性直接影响最后结果的正确性,同时也是对实验/试验人员职业素质和职业技能的考验。
2. 作图法
选取适当的自变量,通过作图可以找到或反映物理量之间的变化关系,并便于找出其中的规律,确定对应量的函数关系。作图法是最常用的实验数据处理方法之一。
作图法所包括的内容可能是原始数据、分析处理后的数据等。原始数据图可以直观地反映数据中的函数关系,为数据的分析、处理、总结规律提供根本条件。
(1)作图应遵循的基本规则
数据完整——数据完整要求将所有获得的基础或原始数据标示清楚,不得遗漏或人为添加数据。
标度准确——图的标度或标尺应该与实验数据的有效数字对应,范围应包括所有必须的实验点,同时避免在作图过程中引入误差。
符号清晰——图中各实验点的表示可以按照数据分组使用不同的符号、线形、色彩。经过分析、计算等处理的数据应尽可能地用带有误差分析结果的符号表示相应的数据。
(2)描绘图象的基本要求
根据测量的要求选定坐标轴,一般以横轴为自变量,纵轴为因变量。坐标轴要标明所代表的物理量的名称及单位。
坐标轴标度的选择应合适,使测量数据能在坐标轴上得到准确的反映。为避免图纸上出现大片空白,坐标原点可以是零,也可以不是零。坐标轴的分度的估读数,应与测量值的估读数(即有效数字的末位)相对应。
3. 最小二乘法和数据拟合
原始数据一般需要进行分析和处理,以便形成经验公式并由此总结规律。实验或试验数据一般是离散的数据点,任何实验或者试验都不可能覆盖所有可能的数据点,因此必须采用科学合理的方法对原始数据进行分析和处理。在多数情况下,当数据呈现线形特征时,用最小二乘法进行直线拟合是最好的选择。当然,在某些特定的条件下,有一些数据点可能在特定的区域内呈现出非线性特征,此时直线拟合的方法就不适用。
直线可以表示为y=ax+b,如果实验测得的数据点分别是(x1,y1),(x2,y2),…(xn,yn),其中假设xn的测量可以不计,则y的回归值应该是axn+b。由此可以用最小二乘法推出a、b的值,并规定测量值yn与回归值axn+b之差的平方和为最小。即:
其中δ为最小的必要条件是:
解此方程组可以得到回归系数:
回归系数的标准偏差为:
当然,回归系数的计算可以借助软件来完成,也可以自己设计软件完成相应的计算过程。
4. 逐差法
当自变量等间隔变化,而两物理理之间又呈线性关系时,我们除了采用作图法、最小二乘法以外,还可采用逐差法。比如弹性模量测量中,在金属丝弹性限度内,每次加载质量相等的砝码,测得光杠杆标尺读数ri,然后逐次减砝码,对应的测量标尺读数ri′,取ri和ri′的平均值若求每加(减)一个砝码引起读数变化的平均值为,则有:
从上式可以看到,只有首末两个读数对结果有贡献,失去了多次测量的好处。这两次读数误差将对测量结果的准确度有很大影响。
为了避免这种情况,平等的地运用各次测量值,可把它们按顺序分成相等数量的两组(r1,r2,……,rp)和(rp+1,rp+2,……,r2p),取两组对应项之差:再求平均,即:
相应的,它们对应砝码质量为mp+j-mi,j=1,2,……,p。这样处理保持了多次测量的优越性。
注意:逐差法要求自变量等间隔变化而函数关系为线性。
总结
我们知道在物理实验常用的数据处理方法中,列表法是常用最基本的方法,也是其它数据处理方法的基础;作图法最大的特点是直观,但对坐标纸的要求及对坐标系的标度值都有要求,应根据实验数据选取正确的坐标纸及合适的标度;最小二乘法不如图示法直观,但用计算器进行线性拟合非常方便,如果有个别数据是坏值,用图示法可以看得很清楚并可剔除它;而用最小乘法就会带来很大的偏差,两全的办法是先作图,拟合直线,然后用最小二乘法去解实验议程的参数并计算其误差;逐差法的优越性是保持多次测量数据,它也是物理实验处理数据时常用的一种方法。
在实验数据处理过程中,无论选取哪种方法,我们都必须首先要保证原始数据的正确性,在实验操作过程中,应认真地记录好原始数据。实验的原始数据是对实验定量分析的依据,是探索、验证物理规律的第一手资料。然后选取适当的数据处理方式和方法,只有这样才能保证我们的实验结果尽可能与理论值相吻合,也只有这样才能真正地反映出理论模型的客观性,真正达到实验的最根本目的。
参考文献
[1]吴泳华,霍剑青,熊永红主编.大学物理实验(第一册).北京:高等教育出版社,2002.
[2]李寿松主编.物理实验教程.北京:高等教育出版社,1998.
实验数据分析和处理 篇9
Excel是微软公司的办公软件Microsoft office的组件之一。作为一款电子表格软件,提供了大量的公式函数可以选择应用,具备了强大的数据计算功能。它可以快速进行各种数据的处理、统计等运算。从1985年第一款Excel诞生,到了1988年,Excel的销量已超过市场上原有的电子表格软件Lotus1-2-3,确立了同类软件的霸主地位,目前被广泛应用于管理、统计、财经,金融等领域。
在科学与工程研究领域,虽然Excel的绘图功能不甚完美,例如,图的尺寸不易控制、不美观等,很多研究者仍然偏向使用一些其他绘图软件如Origin等。但这些软件的前期数据处理功能往往较弱,是与Excel不可比拟的。
科学与工程研究过程中经常需要处理大量实验数据,对于不同使用条件下的数据往往要进行重复的处理,工作量大,处理繁琐。例如,研究材料A和B在不同温度下的摩擦特性时,如图1所示,在每一个温度条件下,都会记录下一个时间长度t(如10分钟)的数据文件,数据处理过程中需要计算每一个数据文件中从时间t1到t2的平均摩擦系数,然后创建一个新的文件,输入各个温度下的平均摩擦系数,最后采用回归等方法得出摩擦特性随温度的变化趋势。需要指出的是,当有n个温度条件时,就需要进行n次重复的操作,繁琐费时。如果同时还要研究材料C和D,以及材料E和F在不同温度下的摩擦特性时,数据处理的工作量是巨大的。
Excel对同一文件内单元格的计算操作方法是office使用者皆知的事情,而对不同文件单元格的运算与处理往往很少被使用,使用指南中也很少介绍,而这正是解决上述问题的关键。
1 多文件数据提取及运算
如图1所示,通过实验已获得材料A和B在温度为50、100、150、200、250、300度的实验数据文件各一个,分别命名为AB-T050.txt,AB-T100.txt,……,AB-T300.txt,并放在同一文件夹中。通过下述步骤,即可获得不同温度下的摩擦特性曲线。
1)使用Excel同时打开所有数据文件
启动Excel;打开数据存放文件夹;改变文件类型为所有文件(*.*),则txt文件显示在窗口中如图2所示;通过shift配合鼠标选择所有文件,点击“打开”。由于是txt文件,文本导入向导会要求选择数据分隔类型等信息。如果是采用分隔符号分隔的数据文件,则连续点击“完成”即可。
2)创建数据结果文件
如图3所示,创建一个新的结果文件,填入适当说明文字,表中的“摩擦系数”和“标准差”将从已打开的数据文件中获取。
3)创建第一个数据链接
点入50度对应的“摩擦系数”的单元格,输入“AVERAGE()”后选择数据时,点击窗口“菜单”,选择相应数据文件(AB-T050.txt)中的相应数据后,回到结果文件.单元格内显示出“=AVERAGE(‘AB-T050.txt’!$C$100:$C$900)”的字样,表明链接已经建立,这个单元格将通过平均文件AB-T050.txt中C栏的第100至900个数据获得。回车后单元格内显示该条件的平均摩擦系数的计算结果。
4)创建其他数据链接
将“摩擦系数”的内容复制粘贴至“标准差”,然后把AVERAGE函数改成标准差函数(本例中使STDEV函数)即可计算其标准差。
其它单元格也可以使用先复制再修改的办法,如粘贴后可手工将“AB-T050.txt”改成相应文件名,多栏目时可选择相应行,采用“替换”功能一次替换所有栏目的相应内容。如图4所示,对于200度的数据处理,只要选择该行后,将链接中的数据文件名一次替换成AB-T200即可。
5)采用实验数据绘图(图5)
这一步使用者都很熟悉,具体步骤省略。如不满意Excel的图形效果,也可把计算好的数据复制出来采用其它科学绘图软件完成。
2 模板化处理
通过1中描述的步骤,已获得材料A与B的温度与摩擦特性关系,这时如还需评价材料副C与D时,则可采用1中制作的结果文件作为模板,区区数次的鼠标键盘操作即可完成数据分析。
1)文件名规范化
如使用1中制作的处理模板,文件名需规范化。这时的文件名可参考上面取法,取名为CD-T050.txt等,这样只要把原模板文件链接中的AB换成CD就可以了。同样,将所有数据文件存入一个新的文件夹,并将1中制作结果文件拷贝至此文件夹中。
2)使用模板,更改链接
参考1-1),打开所有数据文件;打开模板文件,弹出窗询问是否更新数据源,点击不更新;然后如图6所示,选择所有数据链接区,使用替换功能将所有数据链接中的“AB”替换成”CD”,则这时的结果(数据及图形)就全部更新至材料C与D的温度与摩擦特性关系了。
3 结束语
科学及工程试验研究过程中,经常会产生大量的多文件实验数据。采用Excel多文件处理功能,可以大大减少繁琐的重复劳动,特别是采用模板化的处理方法,可快速处理同类实验数据,大大加快实验数据的处理速度。
摘要：该文介绍了一种采用Excel对多文件实验数据进行处理的方法,对于同类型的数据通过制作模板的方法进行处理,具有方便快捷的特点。
实验数据分析和处理 篇10
大学物理实验中复杂数据处理时一般采用作图法, 其中最小二乘法是一种比较精确的曲线拟合的方法, 其方法直观、简便, 但是作图法误差较大, 随机性也较大, 并且在作图纸上拟合曲线不可避免地会引入人为误差。MATLAB语言功能强大、界面友善、语言自然、开放性强, 成为应用学科计算机辅助分析、设计、仿真及教学不可缺少的基础软件。应用MATLAB处理物理实验数据既可减少工作量, 又简便易学, 同时能画出较准确的拟合曲线。
二、霍尔效应实验原理
霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转所产生的。实验是通过测定霍尔电压来完成霍尔系数的测量, 霍尔系数是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。经过理论推导得到公式, 式中是霍尔系数, Is是通过霍尔元件的电流, Vh是霍尔电压, B是垂直于电流方向的磁感应强度, d是霍尔元件的厚度。只要测出Vh及已知Is、B、d, 就可按公式计算求出Rh (单位为米3/库仑) 。
三、实验数据与处理
1. 数据测量与记录。
保持Im=0.600A不变, 改变Is测量所对应的Vh的值, 并记录数据如下表1。
保持Is=3.00mA不变, 改变Im测量所对应的Vh的值, 并记录数据如下表2。
2. MATLAB语言进行最小二乘法实验数据处理。
应用MATLAB语言处理数据, 只需输入数组并用polyfit语言完成曲线的拟合, 得到y1=k*x1+b, 再用plot类语句即可完成绘图。
下面以绘制Vh—Is拟合曲线为例演示MATLAB语言最小二乘法数据处理。编程如下, 拟合曲线见图1, 同理得到的最小二乘法拟合曲线Vh—Im如图2。
四、结论
应用MATLAB进行霍尔效应物理实验进行最小二乘法数据处理, 与手动作图或其他语言如C语言比较, 操作简便、直观、易于掌握并便于修改, 是科研和实验数据处理强有力的工具。
参考文献
[1]凌亚文.大学物理实验[M].北京:科学出版社, 2005.
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