信噪比試驗設計

信噪比試驗設計

信噪比試驗設計亦稱SN比試驗設計。正交試 驗設計的發展,是尋求最佳系統、最優產品和最適合條件的一種現代試驗設計方法。信噪比試驗設計是日本統計學家田口玄一於1957年在他的著作《試驗設計法》 中提出來的。信噪比是指把接收到的全部輸出分為信號和噪聲兩部分,這兩部分之比稱做“信噪比”,用於測量通訊 系統效率的高低,用η表示,即η=S/N=信號功率/噪聲功率。η越大,表示通訊效果越好。在信噪比設計中,信噪比一般是指因子的主效應與誤差效應的比值,用於計量和評價系統、產品的質量特性、動態特性及穩定性。信噪比試驗設計的實施步驟 與正交試驗設計基本相同 。

基本介紹

日本學者田口玄一教授將SN比的概念引進試驗設計,用於系統和產品的開發設計,用於質量管理。具體地說,就是用於解決系統、產品和工序的最佳動態特性與最佳穩定性,用於評價和改善計測儀器和計測方法的誤差等問題。它在科研和生產中取得了極其顯著的實際成效,並發展成為現代試驗設計技術體系—— SN比試驗設計,成為試驗設計發展道路上的第三個里程碑(見下文“關於試驗設計方法”),為試驗設計技術在工業界開闢了更為重要、更為廣闊的套用領域。因此,首先在研究、設計領域內推廣套用SN比試驗設計技術,對於提高產品設計質量,改進產品技術經濟指標,改善我國科研、設計隊伍技術素質,無疑是十分必要的。

信噪比試驗設計 信噪比試驗設計

在信噪比試驗設計中,SN比一般是指因素的主效應與誤差效應的比值,仍沿用原來的記法,但通常是用變異係數

信噪比試驗設計 信噪比試驗設計

的倒數的平方來表示,即

信噪比試驗設計 信噪比試驗設計

式中 S——因素的主效應,相當於信號;

N——誤差效應,相當於噪聲;

m——總體均值;

信噪比試驗設計 信噪比試驗設計

——總體標準偏差;

信噪比試驗設計 信噪比試驗設計

——樣本均值,即m的估值;

信噪比試驗設計 信噪比試驗設計
信噪比試驗設計 信噪比試驗設計

——樣本標準差,即的估計值。

信噪比試驗設計 信噪比試驗設計

在實際計算中,通常取的10倍對數值。即所謂分貝值來表示SN比,即

信噪比試驗設計 信噪比試驗設計

可見,在SN比試驗設計中,SN比實質上就是特性值的平均值平方與誤差方差的比值。在一般機械工業中,式(2)為

信噪比試驗設計 信噪比試驗設計
信噪比試驗設計 信噪比試驗設計

=可靠性或穩定性或尺寸精度/

信噪比試驗設計 信噪比試驗設計
信噪比試驗設計 信噪比試驗設計

我們知道,均方差只反映波動的絕對量。但在系統設計、產品開發和質量管理中,實際上不少特性值其誤差往往隨著平均值的變化而變化,若平均值減少,則誤差方差也有減小的傾向。例如輸出電壓減小時,誤差方差也大多隨之減小,特別是當輸出電壓變為零時,誤差方差也為零。顯然,均方差不能反映誤差方差的

信噪比試驗設計 信噪比試驗設計

這種相對變化。由於表示系統和產品質量特性的穩定性程度,因此,提高質量與提高SN值是同義語。可見,SN比是表征誤差方差這種相對變化的有效工具。實際套用表明,SN比是計測和評價系統、產品的質量特性、動態特性以及穩定性的科學方法 。

信噪比試驗設計的特點

與一般的正交試驗相比,SN比試驗設計具有以下幾個特點:

1.引進了SN比的概念,並發展形成了SN比試驗設計技術體系,突出了SN比的優點;

2.對因素的分類更細,主要分為控制因素、信號因素、標示因素、誤差因素四大類,並提出了對信號因素與控制因素進行鑑別的方法;

3.對因素與指標間關係的非線性技術進行了開發,強調內表因素最佳水平的選擇;

4.發展了內正交與外正交排列。

SN比試驗設計內容豐富,方法較多,套用很廣 。

關於試驗設計方法

試驗設計方法是20世紀初產生的,最先套用於農業、生物學等方面。到了40年代將試驗設計方法逐步推廣到工業生產、科學研究和經濟管理領域。

試驗設計的內容豐富、發展迅速,大致經歷了三個階段: 單因素和多因素方差分析法傳統的正交試驗設計法信噪比試驗設計法(SN)與產品的三次設計法。信噪比試驗設計法是試驗設計方法中最為重要的,是對傳統試驗方法的發展和完善。它與方差分析法和正交試驗設計法相結合,開闢了更為重要,更力廣泛的套用領域。後來又創造出調優運算方法(EVOP),並將其喪格化和程式化。

國內外經驗表明,在工業試驗中套用試驗設計法取得了顯著的經濟效益。二次大戰後,日本工業生產飛躍地發展的原因之一,就是在工業領域裡普遍推廣、套用試驗設計法。近幾年來,我國外多工廠企業套用試驗設計法也取得了十分顯著的效果。試驗設計法不僅能用於技術性領域,即實物性試驗,也能用於非技術性領域,即非實物性試驗。如生產計畫、產品銷售、事物管理等多方面 。

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們