大家好，关于如何设计正交试验很多朋友都还不太明白，不知道是什么意思，那么今天我就来为大家分享一下关于如何设计正交试验方案的相关知识，文章篇幅可能较长，还望大家耐心阅读，希望本篇文章对各位有所帮助！

1正交试验怎么做？

在日常试验中，对于只考察一个或两个因素的试验来说，由于控制的因素较少，试验设计和实施都比较的简单。但当一个试验出现超过三个因素时，试验就变得非常繁琐，全部实施起来也非常困难。

当然，这些问题不只我们遇到了，统计学家们早已发现这一问题，并设计出简化试验的各种方法。本文要介绍的就是最为人所知的——正交试验法。

正交试验的一般流程包括以下几个步骤：①确定研究因素；②选择指标水平；③制作成正交试验表格；④进行试验；⑤试验结果分析

案例背景： 在一项研究中，研究人员想分析温度，保温时间和工件重量三种因素对弹簧质量的影响。

①确定研究因素

根据上面的研究背景可以确定，本次的研究因素共有三个，分别是：温度，保温时间和工件重量。

②选择指标水平

确定因素后，还要对每个因素的水平进行设定，通常是依据***知识或参考过往的文献经验来设定。

本例中的三种因素和水平数据设定如下：

③制作正交试验表格

确定好因素与水平、准备工作就基本完成，下面要制作正交试验表格，再将数据对应填入表格。案例中共涉及3个因子（因素），每个因素均有3个水平，表格设置如下：

④进行 试验

经过了漫长的试验……记录试验结果，整理数据。

⑤试验结果分析

得到试验结果后，将试验数据与结果整理到表格中，上传到SPSSAU分析。

下面开始对结果进行分析，通常是用方差分析。一般情况下，试验的因素为两个或者三个。如果超过三个，则需要使用多因素方差分析。不考虑交互作用，分析各因素对弹簧弹性的影响。

结果显示，保温时间，工件重量会对弹簧弹性产生显著性影响，而温度并不会对弹性产生影响。并且工件重量是影响弹性的最重要因素。

如果某因素呈现出显著性，说明该因素会对Y产生显著性差异，具体可以通过单因素方差分析进一步研究。

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2正交实验设计的基本步骤

正交试验设计，是指研究多因素多水平的一种试验设计方法。根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验，这些有代表性的点具备均匀分散，齐整可比的特点。正交试验设计是分式析因设计的主要方法。当试验涉及的因素在3个或3个以上，而且因素间可能有交互作用时，试验工作量就会变得很大，甚至难以实施。针对这个困扰，正交试验设计无疑是一种更好的选择。正交试验设计的主要工具是正交表，试验者可根据试验的因素数、因素的水平数以及是否具有交互作用等需求查找相应的正交表，再依托正交表的正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验，可以实现以最少的试验次数达到与大量全面试验等效的结果，因此应用正交表设计试验是一种高效、快速而经济的多因素试验设计方法。

正交实验设计的基本步骤

(1)明确实验目的，确定评价指标

(2)挑选因素，确定水平

(3)选正交表，进行表头设计

(4)明确实验方案，进行实验，得到结果

(5)对实验结果进行统计分析

(6)进行验证实验，作进一步分析

3正交实验怎么做？

正交试验设计法，就是使用已经造好了的表格--正交表--来安排试验并进行数据分析的一种方法。它简单易行，计算表格化，使用者能够迅速掌握。下边通过一个例子来说明正交试验设计法的基本思想。

[例1]为提高某化工产品的转化率，选择了三个有关因素进行条件试验，反应温度(A)，反应时间(B)，用碱量(C)，并确定了它们的试验范围：

A：80-90℃

B：90-150分钟

C：5-7%

试验目的是搞清楚因子A、B、C对转化率有什么影响，哪些是主要的，哪些是次要的，从而确定最适生产条件，即温度、时间及用碱量各为多少才能使转化率高。试制定试验方案。

这里，对因子A，在试验范围内选了三个水平；因子B和C也都取三个水平：

A：A1=80℃，A2=85℃，A3=90℃

B：B1=90分，B2=120分，B3=150分

C：C1=5%，C2=6%，C3=7%

当然，在正交试验设计中，因子可以是定量的，也可以是定性的。而定量因子各水平间的距离可以相等，也可以不相等。

4正交实验如何设计

正交试验设计(Orthogonal experimental design)是研究多因素多水平的又一种设计方法，它是根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验，这些有代表性的点具备了“均匀分散，齐整可比”的特点，正交试验设计是分式析因设计的主要方法。是一种高效率、快速、经济的实验设计方法。日本著名的统计学家田口玄一将正交试验选择的水平组合列成表格，称为正交表。例如作一个三因素三水平的实验，按全面实验要求，须进行3的3次方=27 种组合的实验，且尚未考虑每一组合的重复数。若按L9(3)3 正交表按排实验，只需作9 次，按L18(3)7 正交表进行18 次实验，显然大大减少了工作量。因而正交实验设计在很多领域的研究中已经得到广泛应用。（汗，这里不能打出来正确的表达，反正学这个的都知道具体的写法）

正交表是一整套规则的设计表格，L 为正交表的代号，n 为试验的次数，t为水平数，c 为列数，也就是可能安排最多的因素个数。例如L9(34)，它表示需作9次实验，最多可观察4 个因素，每个因素均为3 水平。一个正交表中也可以各列的水平数不相等，我们称它为混合型正交表，如L8(4×24) ，此表的5 列中有1 列为4 水平，4 列为2水平。根据正交表的数据结构看出，正交表是一个n 行c 列的表，其中第j 列由数码1，2，… Sj 组成，这些数码均各出现N/S 次，例如表11 中，第二列的数码个数为3，S=3 ，即由1、2、3 组成，各数码均出现N/3=9/3=3次。

5正交试验设计的设计过程

1)确定试验因素及水平数;

2)选用合适的正交表;

3)列出试验方案及试验结果;

4)对正交试验设计结果进行分析，包括极差分析和方差分析;

5)确定最优或较优因素水平组合。

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