In Teil 1 dieser Blogserie werden wir ein Screening-Experiment durchführen, das vier Faktoren hinsichtlich der Helligkeit von PET-Flaschenlaternen berücksichtigt: Flüssigkeitsart, Volumen, Konzentration (umgerechnet in den dekadischen Logarithmus) und die Form der PET-Flasche (Falten, Cola). ). durchgeführt wurde.
Experimente bestätigten, dass Volumen, Konzentration und Form der Plastikflasche die Helligkeit beeinflussen. Daher werden wir in Teil 2, basierend auf den Ergebnissen des Screening-Experiments, die Praktikabilität in Katastrophenzeiten betrachten. Mithilfe eines Reaktionsflächenmodells untersuchen wir die optimale Kapazität und Konzentration bei der Verwendung eines Sportgetränks in einer gefalteten PET-Flasche als Laterne.
Referenz: Vorheriger Blog
Verwenden Sie die Versuchsplanung (DOE), um die Bedingungen herauszufinden, die eine Plastikflaschenlaterne am hellsten machen ~ Teil 1. Screening-Experiment ~
Optimierungsexperiment
Lassen Sie uns mithilfe von „Custom Design“ einen Plan erstellen, um ein Reaktionsflächenmodell anzupassen. Legen Sie die Reaktion und die Faktoren wie unten und im „Modell“ fest. [RSM] (für Reaktionsoberflächenmodell), um ein Reaktionsoberflächenmodell anzugeben (ein Modell, das Haupteffekte, quadratische Wechselwirkungen und quadratische Terme umfasst). Der Standardwert für die Anzahl der Experimente beträgt 12, und das Design wird durch Klicken auf die Schaltfläche [Design erstellen] erstellt.
■Eingabe experimenteller Daten, Visualisierung experimenteller Daten
Ich habe ein Experiment mit dem erstellten Plan durchgeführt und die vom Beleuchtungsmesser abgelesene Helligkeit (Lux) eingegeben.
Gleichzeitig haben wir mit Graph Builder ein Diagramm erstellt, das die Beziehung zwischen experimentellen Punkten und der Helligkeit im experimentellen Bereich zeigt. In diesem Experiment
Die Versuchspunkte sind der Scheitelpunkt des Versuchsbereichs, der Achsenpunkt (das Niveau zwischen der Untergrenze und der Obergrenze jedes Faktors) und der Mittelpunkt. So ein Plan zentraler Komplexplan Dies ist ein typischer Plan für die Anpassung einer Reaktionsoberfläche.
Im experimentellen Bereich scheint die obere rechte Seite (sowohl Kapazität als auch Konzentration sind größer) heller zu sein.
■Analysebericht
Dies ist ein Analysebericht bei der Anpassung eines Reaktionsflächenmodells.
- Wenn man sich den „Bericht über vorhergesagte Werte und tatsächliche Werte“ ansieht, beträgt das R-Quadrat 0,93. Es ist ersichtlich, dass es keine experimentellen Punkte gibt, die signifikant von der roten Linie (dem Bereich, in dem gemessene Werte und vorhergesagte Werte übereinstimmen) abweichen. Für ein Modell, das zwei Faktoren verwendet, weist das Modell eine gute Anpassung auf.
- Betrachtet man den Bericht „Parameterschätzung“, ist der quadrierte Term von log10 (Konzentration) signifikant, d. h. es liegt ein Oberflächeneffekt vor.
■Vorhersageprofil
Im Vorhersageprofil sind die Bedingungen für den Faktor aufgeführt, der den größten vorhergesagten Helligkeitswert ergibt [Zufriedenheit maximieren] Ich habe versucht, Optionen zu verwenden.
Beim Einfüllen eines Sportgetränks in eine Hida-Hida-Flasche ist die Helligkeit maximal, wenn das Volumen 500 ml und die Konzentration 100 % beträgt und die Helligkeit zu diesem Zeitpunkt 25,9 (Lux) beträgt.
Daraus haben wir gelernt, dass man, wenn man ein Sportgetränk als Plastikflaschenlaterne verwenden möchte, einfach die ungeöffnete Flasche verwenden kann, ohne die Menge oder Konzentration anzupassen.
■Konturprofil
Lassen Sie uns das angepasste Reaktionsflächenmodell mithilfe von Konturlinien visualisieren. Das „Konturprofil“ unten ist eine Konturlinie, wenn die horizontale Achse die Kapazität und die vertikale Achse log10 (Konzentration) ist. Darüber hinaus werden Bereiche, in denen der vorhergesagte Helligkeitswert 20 oder höher beträgt, weiß angezeigt.
Wenn es ausreicht, dass die Helligkeit 20 (Lux) oder mehr beträgt, ist es sinnvoll, den Faktor innerhalb des weißen Bereichs festzulegen.
Selbst wenn Sie etwa die Hälfte eines Sportgetränks trinken (Fassungsvermögen: 250 ml), wird die Helligkeit voraussichtlich 20 (Lux) oder mehr betragen, sodass davon ausgegangen wird, dass eine ausreichende Helligkeit erzielt wird.
Bestätigungsexperiment
Abschließend führten wir das Experiment erneut unter Bedingungen durch, die wir in Zukunft als Faktoren festlegen möchten, beispielsweise unter optimalen Bedingungen, und bestätigten, dass die gemessenen Werte und die vom Modell erhaltenen vorhergesagten Werte nahe beieinander lagen.
In diesem Beispiel erreichte die Helligkeit ihr Maximum, wenn das Volumen 500 ml und die Konzentration 100 % betrug. Daher haben wir die Helligkeit unter diesen Bedingungen, getrennt von den vorherigen Experimenten, erneut gemessen und festgestellt, dass dies der Fall ist Der gemessene Wert beträgt 25,5 (Lux) ist geworden.
Unter den optimalen Bedingungen, die durch das Vorhersageprofil bestimmt werden Der vorhergesagte Wert beträgt 25,9 (Lux) Daher liegen der gemessene Wert und der vorhergesagte Wert nahe beieinander, was die Reproduzierbarkeit der Helligkeit unter optimalen Bedingungen bestätigt.
Ich habe als Amateur experimentiert ...
Ich habe das Experiment mit der Plastikflaschenlaterne in zwei Teilen vorgestellt, aber das Experiment war überraschend schwierig. Ich musste die Konzentration und die Menge anpassen, also habe ich es in meiner Küche zu Hause gemacht. Ich passte bei schwachem Licht mit Messbechern Konzentrationen an und gab experimentelle Daten ein, und ehe ich mich versah, war es Mitternacht. . .
Trotzdem gelang es uns, genügend experimentelle Ergebnisse zu erhalten, um sie allen erklären zu können. Da ich jedoch ein Experiment auf der Ebene unabhängiger wissenschaftlicher Forschung durchgeführt habe, habe ich Zweifel, ob meine Ergebnisse wirklich korrekt sind und ob sie reproduzierbar oder verallgemeinerbar sind. Wenn Sie interessiert sind, probieren Sie es bitte aus.
Flaschenlaternen aus Plastik sind eine Möglichkeit, im Notfall für ausreichend Helligkeit zu sorgen. Bitte beachten Sie dies.
von Naohiro Masukawa (JMP Japan)
Naohiro Masukawa – JMP-Benutzergemeinschaft
