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正交试验的定义

nbsp;nbsp;nbsp;正交实验法就是利用排列整齐的表-正交表来对试验进行整体设

计、综合比较、统计分析，实现通过少数的实验次数找到较好的生产条件，以达到最高生产

工艺效果。正交表能够在因素变化范围内均衡抽样，使每次试验都具有较强的代表性，由于

正交表具备均衡分散的特点，保证了全面实验的某些要求，这些试验往往能够较好或更好的

达到实验的目的。正交实验设计包括两部分内容：第一，是怎样安排实验；第二，是怎样分

析实验结果。

正交实验法-试验方法

我们知道如果有很多的因素变化制约着一个事件的变化，那么为了弄明白哪些因素重

要，哪些不重要，什么样的因素搭配会产生极值，必须通过做实验验证(仿真也可以说是实

验，只不过试验设备是计算机)，如果因素很多，而且每种因素又有多种变化(专业称法是：

水平)，那么实验量会非常的大，显然是不可能每一个实验都做的。能够大幅度减少试验次

数而且并不会降低试验可行度的方法就是使用正交试验法。首先需要选择一张和你的实验因

素水平相对应的正交表，已经有数学家制好了很多相应的表，你只需找到对应你需要的就可

以了。所谓正交表，也就是一套经过周密计算得出的现成的实验方案，他告诉你每次实验时，

用那几个水平互相匹配进行实验，这套方案的总实验次数是远小于每种情况都考虑后的实验

次数的。比如3水平4因素表就只有9行，远小于遍历试验的81次；我们同理可推算出如

果因素水平越多，试验的精简程度会越高。

建立好实验表后，根据表格做实验，然后就是数据处理了。由于试验次数大大减少，使

得试验数据处理非常重要。首先可以从所有的实验数据中找到最优的一个数据，当然，这个

数据肯定不是最佳匹配数据，但是肯定是最接近最佳的了。这是你能得到一组因素，这是最

直观的一组最佳因素。接下来将各个因素当中同水平的实验值加和(注:正交表的一个特点就

是每个水平在整个实验中出现的次数是相同的)，就得到了各个水平的实验结果表，从这个

表当中又可以得到一组最优的因素，通过比较前一个因素，可以获得因素变化的趋势，指导

更进一步的试验。各个因素中不同水平试验值之间也可以进行如极差、方差等计算，可以获

知这个因素的敏感度，等等等等，还有很多处理数据的方法。然后再根据统计数据，确定下

一步的试验，这次实验的范围就很小了，目的就是确定最终的最优值。当然，如果因素水平

很多，这种寻优过程可能不止一次。

在生产和科研中，为了研制新产品，改革生产工艺，寻找优良的生产条件，需要做许多

多因素的实验。在方差分析中对于一个或两个因素的实验，我们可以对不同因素的所有可

能的水平组合做实验，这叫做全面实验。当因素较多时，虽然理论上仍可采用前面的方法进

行全面实验后再做相应的方差分析，但是在实际中有时会遇到实验次数太多的问题。例如，

生产化工产品，需要提高收率（产品的实际产量与理论上投入的最大产量之比），认为反应

温度的高低、加碱量的多少、催化剂种类等多种因素，都是造成收率不稳的主要原因。根据

以往经验，选择温度的三个水平：80℃、85℃、90℃；加碱量的三个水平：35、48、55（kg）；

催化剂的三个水平：甲、乙、丙三种。如果做全面实验，则需3×3×3=27次。如果有3个

因素，每个因素选取4个实验水平的问题，在每一种组合下只进行一次试验，所有不同水

平的组合有4×4×4=64种，如果6个因素，5个实验水平，全面实验的次数是

5×5×5×5×5×5=15，625次。对于这样一些问题，设计全面的实验往往耗时、费力，往往很

难做到。因此，如何设计多因素实验方案，选择合理的实验设计方法，使之既能减少实验次

数，又能收到较好的效果。正交实验法“”就是研究与处理多因素实验的一种科学有效的方法。

正交实验法在西方发达国家已经得到广泛的应用，对促进经济的发展起到了很好的作

用。在我国，正交实验法的理论研究工作已有了很大的进展，在工农业生产中也正在被广泛

推广和应用，使这种科学的方法能够为经济发展服务。

正交实验法-正交实验法举例

用正交法测定几种因素对蔗糖酶活力的影响

目的要求

1.初步掌握正交实验设计方法的使用

2.求出蔗糖酶的最适温度和最适pH值

实验原理

酶的催化作用是在一定条件下进行的，它受多种因素的影响，如：底物浓度、酶浓度、溶

液的pH值和离子浓度、温度、抑制剂和激活剂等都能影响催化反应的速度。通常是在其他

因素恒定的条件下，通过对某因素在一系列变化条件下的酶活性测定，求得该因素对酶活力

的