实验设计的基本原则及意义(课题研究的范围和基本内容界定)
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2024-09-11
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1. 实验设计的基本原则及意义,课题研究的范围和基本内容界定?
①课题研究范围的界定,包括一些基本变量的辨析、界定等。
②课题的理论价值和实践意义。
③课题在国内外的研究状况及文献综述。
研究依据和假说
①研究依据包括政策依据、法律依据、教育科学理论依据等。
②提出理论假说,即用陈述的方式对变量间的关系进行推测。
研究对象和方法
①研究对象:应根据课题的性质、要求等情况运用适当的研究方式。对于中小学教育科研来说,多采用抽样研究方式。若是实验研究,需对实验班(组)与控制班(组)的确定原则、方法加以说明。
②研究方法:主要指具体的研究方法、手段和工具。
研究目标
指课题研究要达到的目标,主要是直接目标。目标要求明确,具有可行性。
研究内容
研究内容的确定就是对教育研究中各种变量进行考察、探讨、调查、实验,以揭示其本质特征,揭示各变量之间的关系,达到对教育现象的本质和规律的认识。在研究内容的设计中,要确定变量的类别和性质,划定变量的范围等。其语言应简明扼要。
2. 核试验为何要在地下试验?
核武器最开始是美国首先拥有的,而日本却是最先尝到了味道,也是唯一一个真正尝到核武器味道的国家,全世界都知道核武器的破坏力巨大,可以说是毁灭性的武器,真正的危害不只是在直面的破坏力上面,还有一个危害巨大的原因就是核辐射核污染,这个造成的危害丝毫不亚于正面爆炸造成的危害。
核武器实验一般分为三种形式,一直是空中引爆,一种是地面固定引爆,还有一种是地下实验引爆,最开始的时候是地面固定引爆,战争中使用的是空中引爆的方式,而这两种实验方式都会造成一种污染源扩散的现象,因为在大气中引爆,核辐射和核污染会随着气流而扩散,会造成巨大范围的污染源,这种辐射污染对人还有生态环境造成巨大的影响,而且还不可控。
地下实验的难度和投入比地面的高上不少,虽然成本巨大,但是好处在于可以控制污染源的扩散,把污染源控制在特定的区域里面,防止了污染源扩散会造成的巨大伤害,只是地下核试验的好处之一,第二个好处就是防止敌对势力的探查,也就是说外面的人不知道你核试验的进展情况,在地下进行实验只要没有引爆基本上别人都不会从外表看得出来你的进展如何,地下核试验的好处之一就是保密性。
到2016年为止,全世界总共进行了2061次核试验,其中美国进行了1032次,苏联进行了715次,法国进行了210次,英国进行了45次,中国进行了45次,印度进行了5次,巴基斯坦进行了6次,朝鲜进行了6次,绝大多数都是地下进行的,地面进行的只是占少部分,理由上面已经说了两个,还有一个就是测量的数据比地面更准确,而且不会受到气候环境影响,还可以模拟真空环境测量数据。
当然有好处也有坏处,好处已经说了剩下的主要的坏处是,地下核试验容易造成地质灾害,而且辐射污染源容易扩散到地下水,导致地下水源受到污染,所以地下核试验的危害其实也很大,不过在利与弊之间的选择,当然是利大于弊,地下核试验的好处高过坏处,所以各国之间进行的核试验大多数都选择在地下进行,更有利于各方面的保密性。
3. 定量研究和定性研究的含义特点和用途是什么?
定量研究范式 定量研究范式认为在人们的主观世界之外,存在一个客观且唯一的真相,研究者必须采用精确而严格的实验程序控制经验事实的情景,从而获得对事物因果关系的了解。
因此,定量研究强调在研究设计、数据收集、结果的处理与解释上必须具备严格的形式,具体表现在:(1)强调对事物进行量化的测量与分析; (2)强调对研究对象进行人为干预,创设实验条件;(3)主要采取假设验证的研究方式。由此出发,定量研究形成了包括严格的抽样技术(随机抽样)、量化的资料收集技术(调查、实验)与以数理统计为基础的资料分析技术(描述统计、推断统计)在内的一套完整方法体系。由于定量研究的科学化倾向与社会科学的发展方向契合,自19世纪后期以来,定量研究很快取代了思辨研究的位置,在社会科学领域得到了广泛的应用,成为主导性的研究范式。定性研究范式 尽管定量研究取得了辉煌的胜利,但是其“拆整为零”的研究方式、对技术与方法的过度依赖、以及价值中立的研究原则也导致了诸多弊病,损害了社会科学研究的整体性、意义性与动态性。20世纪50年代后,不同领域的研究者开始对长期居于主导地位的定量研究传统进行反思,并从不同的理论传统与学科领域出发,在总结过去研究范式的基础上提出许多新的研究主张,逐渐形成了一个新的研究范式——定性研究(Qualitative Research,又称质的研究、质性研究)。定性研究范式的主要特征如下:第一,在研究目的上,定性研究更重视对事实的解释性理解,强调“事实”本身必须通过研究者主观的诠释才可能揭示其意义。第二,在研究情景上,定性研究更强调研究情景的自然性,主张在现有的环境下开展研究,研究者不做预先安排。第三,在研究策略上,定性研究更为开放和灵活,主张在研究前不对研究问题作详尽的假设,只提出大体的研究思路。第四,在具体的研究方法上,定性研究更多地采用访谈、观察、档案分析等方法,强调在研究过程中研究者自身的体验,主要以文字化的描述为主。第五,在资料分析思路上,定性研究多以归纳分析为主。第六,在研究者与被研究者的关系上,定性研究反对定量研究的价值中立原则,主张研究者应当积极与被研究者交往,并认为这是研究不可缺少的部分。4. 数据采集的五大原则?
、硬件设计的基本原则【1】良好的性价比 系统硬件设计中,一定要注意在满足性能指标的前提下,尽可能地降低价格,以便得到高的性能价格比,这是硬件设计中优先考虑的一个主要因素。因为系统在设计完成后,主要的成本便集中在硬件方面,当然也成为产品争取市场关键因素之一。【2】安全性和可靠性 选购设备要考虑环境的温度、湿度、压力、振动、粉尘等要求,以保证在规定的工作环境下,系统性能稳定、工作可靠。要有超量程和过载保护,保证输入、输出通道正常工作。要注意对交流市电以及电火花等的隔离。【3】较强抗干扰能力 有完善的抗干扰措施,是保证系统精度、工作正常和不产生错误的必要条件。例如强电与弱电之间的隔离措施,对电磁干扰的屏蔽,正确接地、高输人阻抗下的防止漏电等。2、软件设计的基本原则【1】结构合理 程序应该采用结构模块化设计。这不仅有利于程序的进一步扩充或完善,而且也有利于程序的后期修改和维护。【2】操作性能好,使用方便,具备良好的人机界面。【3】具有一定的保护措施和容错功能 系统应设计一定的检测程序,例如状态检测和诊断程序,以便系统发生故障时,便于查找故障部位。对于重要的参数要定时存储,以防止因掉电而丢失数据。【4】提高程序的执行速度,尽量减小占用系统的内存。【5】给出必要的程序说明,便于后期程序维护。
二、系统设计的一般步骤
1、分析问题和确定任务
在进行系统设计之前,必须对要解决的问题进行调查研究、分析论证。如产品的应用场合、面向的客户类型等。在此基础上,根据实际应用中的问题提出具体的要求,确定系统所要完成的数据采集任务和技术指标,确定调试系统和开发软件的手段等。另外,还要对系统设计过程中可能遇到的技术难点做到心中有数,初步定出系统设计的技术路线。
2、确定采样周期Ts
采样周期Ts决定了采样数据的质量和数量。利用采样定理和系统设指标来确定采样周期。
3.系统总体设计
在系统总体设计阶段,一般应做以下几项工作。
【1】进行硬件和软件的功能分配
一般来说,多采用硬件,可以简化软件设计工作,并使系统的速度性能得到改善,但成本会增加,同时,也因接点数增加而增加不可靠因素。若用软件代替硬件功能,可以增加系统的灵活性,降低成本,但系统的工作速度也降低。要根据系统的技术要求,在确定系统总体方案时进行合理的功能分配。【2】系统A/D通道方案的确定
(1)模拟信号输人范围、被采集信号的分辨率;(2)完成一次转换所需的时间;(3)模拟输入信号的特性是什么,是否经过滤波,信号的最高频率是多少;(4)模拟信号传输所需的通道数;(5)多路通道切换率是多少,期望的采样/保持器的采集时间是多少;(6)在保持期间允许的电压下降是多少;(7)通过多路开关及信号源串联电阻的保持器旁路电流引起的偏差是多少;(8)所需精度(包括线性度、相对精度、增益及偏置误差)是多少;(9)当环境温度变化时,各种误差限制在什么范围,在什么条件下允许有漏码;(10)各通道模拟信号的采集是否要求同步;(11)所有的通道是否都使用同样的数据传输速率;(12)数据通道是串行操作还是并行操作;(13)数据通道是随机选择,还是按某种预定的顺序工作;(14)系统电源稳定性的要求是什么,由于电源变化引起的误差是多少;(15)电源切断时是否可能损坏有关芯片(对CMOS的多路开关是安全的,因为当电源切断时,多路开关是打开的;而对结型FET多路开关是接通的,因此有损坏芯片的可能。【3】确定微型计算机的配置方案
可以根据具体情况,采用微处理器芯片、单片微型机芯片、单板机、标准功能模板或个人微型计算机等作为数据采集系统的控制处理机。选择何种机型,对整个系统的性能、成本和设计进度等均有重要的影响。【4】操作面板的设计
(1)输人和修改源程序;(2)显示和打印各种参数(3)工作方式的选择;(4)启动和停止系统的运行。
为了完成上述功能,操作面板一般由数字键、功能键、开关、显示器件以及打印机等组成。【5】系统抗干扰设计
对于数据采集系统,其抗干扰能力要求一般都比较高。因此,抗干扰设计应贯穿于系统设计的全过程,要在系统总体设计时统一考虑。
三、硬件和软件的设计
【1】硬件设计
硬件设计的任务是以所选择的微型机为中心,设计出与其相配套的电路部分,经调试后组成硬件系统。采用单片机的硬件设计过程。
(1)明确硬件设计任务
为了使以后的工作能顺利进行,不造成大的返工,在硬件正式设计之前,应细致地制定设计的指标和要求,并对硬件系统各组成部分之间的控制关系、时间关系等作出详细的规定。
(2)尽可能详细地绘制出逻辑图、电路图当然,在以后的实验和调试中还要不断地对电路图进行修改,逐步达到完善。
(3)制作电路和调试电路
按所绘制的电路图在实验板上连接出电路并进行调试,通过调试,找出硬件设计中的毛病并予以排除,使硬件设计尽可能达到完善。调试好之后,再设计成正式的印刷电路板。【2】软件设计
(1)明确软件设计任务
在软件正式设计之前,首先必须要明确设计任务。然后,再把设计任务加以细致化和具体化,即把一个大的设计任务,细分成若干个相对独立的小任务,这就是软件工程学中的“自顶向下细分”的原则。
(2)按功能划分程序模块并绘出流程图
将程序按小任务组织成若干个模块程序,如初始化程序、自检程序、采集程序、数据处理程序、打印和显示程序、打印报警程序等,这些模块既相互独立又相互联系,低一级模块可以被高一级模块重复调用,这种模块化、结构化相结合的程序设计技术既提高了程序的可扩充性,又便于程序的调试及维护。
(3)程序设计语言的选择
选用何种语言与硬件选择有关。
(4)调试程序
首先,对子程序进行调试,不断地修改出现的错误,直到把子程序调好为止,然后再将主程序与子程序连接成一个完整的程序进行调试。
其次,调试程序时,在程序中插人断点,分段运行,逐段排除错误。
最后,将调试好的程序固化到EPRO(系统采用微处理器、单板机、单片机时)或存入磁盘(系统采用个人微机时),供今后使用。
四、举例说明(压力采集与分析)
系统设计背景:
压力传感器生产单位在产品出厂前必须对所生产传感器进行全检,而且压力传感器的产量很大,人工检测的方法不仅效率低,产品质量也得不到保证。于是生产单位便要求一套综合检测设备,既要满足检测效率,又要保证检测品质。系统设计分析:
(1)深刻了解被检压力传感器特性,如供电方式,信号输出类型及范围,精度,重复性,线性,迟滞,温漂等基本参数。(2)检测为生产的后续保障,因此检测效率应略大于生产效率。即适当选择系统每次测试传感器的数量和每次测试所需的时间,以及检测员每次安装被检传感器的时间等。此项内容一般需与生产单位工艺人员共同分析。(3)熟悉产品检验流程和主要测试性能指标。国内一般的压力传感器生产单位的核心测试部件均为外购件,在来料检验过程中就已经对传感器进行基本检验了,而成品检验一般主要针对在生产过程中是否对传感器造成了损坏或其他项目。一般主要检测传感器的精度和线性,并按照全检原则。而重复性和温漂一般按月按比例进行抽检!、(4)根据实际情况,进行详尽分析,此处不再赘述!
系统平台搭建:
(1)根据要求设计传感器安装工装,测试台外壳等机械部分,不再赘述!(2)为提高检测效率,硬件设计须搭建多路数据采集系统,可使用多路模拟开关与AD采集电路搭建,成本低,设计简单,但开发周期较长,并且在稳定性与可靠性方面必须给予足够的测试。也可以使用多功能数据采集卡,如NI、研华等厂商,研发周期短,可靠性高,但成本较高。必须根据实际情况合理选择。(3)软件平台可使用VB、VC或Labview作为开发平台,主要在于良好的人机界面、采集模块与计算机通讯总线选择,以及数据分析与处理功能。根据设计者的实际情况选择
5. 什么是好的设计?
既然要搞清楚什么是好设计,那么我们首先搞清楚什么是设计,然后才能了解何为'好'设计!
比如我所知道的,室内设计,平面设计,建筑设计,城市规划设计,产品设计,广告设计都叫做设计。
还有综艺节目需要从流程,人员定制,制造冲突悬念,以及舞台设计来吸引观众主动观看传播。剧本小说也需要设计,作者要考虑核心的观念'冲突','角色'人物的成长和'情感'变化。以及各种'细节',设计各种悬念,这是一种复杂度极高的设计。一个APP怎么设计能达到让使用者最易上手,最快的减少信息索取的陌生度一个电路怎么设计能更小的利用空间,最大程度增加运行效率
任何设计都必须要面对问题,解决问题,无论简单问题还是复杂问题。
所以:设计的本质就是解决问题!
那什么是问题呢?问题的本质就是:理想状态和现实的差距
问题解决了,那如何定义“好”呢?
科学家总习惯用公里公式来解决复杂的现象,当爱因斯坦的质能公式:E=MC²横空出世的时,所有的科学家都认为这是个美伦美幻的公式,如此的简洁和优雅!
另外根据奥卡姆剃刀原理对于现象最简单的解释往往比复杂的解释更正确。
所以这给我的启发可以这么回答好设计。好设计就是:简洁优雅的理想状态和现实的差距
6. 正交试验法基本原则?
选择正交表的原则
首先,应满足正交表的总自由度大于等于需要考虑的全部因素及其交互作用项的自由度之和,如果不做重复试验,df总=n-1,这里n为正交表的行数。
其次,从误差估计的精度方面考虑,当表中各列都排满,并且不想做重复试验时,只能用影响较小的1个或几个因素或交互作用项的均方来作为误差均方的估计值,显然,对误差估计的精度不高。解决的办法是选取稍大一号的正交表(如用L16(215)取代L8(27),适合水平数较少的场合)或在每个试验号下做K次重复试验(K≥2)(适合水平数较多的场合)。
第三,必须考虑不应使主效应与不可忽略的交互作用混杂,这是正交设计的关键所在!②正交表内安排的原则对同水平正交表而言,每个因素各占1列,2因素交互作用占水平数减1列;忽略3因素以上的交互作用,从而在表头设计中,只表示出主效应和不可忽略的2因素交互作用(根据需要,也可以寻找能安排3因素以上交互作用的列);2因素交互作用应认为大致都有存在的可能性,应避免把它安排进与主效应相同的列
7. 医学统计学重复原则是指什么?
统计学的4个原则是:
对照原则。指设立对照组以排除非处理的因素而显示出处理的效应。
随机原则。只在实验对象的抽样分组治疗顺序和结构测量等方面,每个对象都有同等的概率。
重复原则。是指在实验要有足够的样本,在同样的实验条件下重复观察足够的次数,即在实验设计中需估计样本含量。
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1. 实验设计的基本原则及意义,课题研究的范围和基本内容界定?
①课题研究范围的界定,包括一些基本变量的辨析、界定等。
②课题的理论价值和实践意义。
③课题在国内外的研究状况及文献综述。
研究依据和假说
①研究依据包括政策依据、法律依据、教育科学理论依据等。
②提出理论假说,即用陈述的方式对变量间的关系进行推测。
研究对象和方法
①研究对象:应根据课题的性质、要求等情况运用适当的研究方式。对于中小学教育科研来说,多采用抽样研究方式。若是实验研究,需对实验班(组)与控制班(组)的确定原则、方法加以说明。
②研究方法:主要指具体的研究方法、手段和工具。
研究目标
指课题研究要达到的目标,主要是直接目标。目标要求明确,具有可行性。
研究内容
研究内容的确定就是对教育研究中各种变量进行考察、探讨、调查、实验,以揭示其本质特征,揭示各变量之间的关系,达到对教育现象的本质和规律的认识。在研究内容的设计中,要确定变量的类别和性质,划定变量的范围等。其语言应简明扼要。
2. 核试验为何要在地下试验?
核武器最开始是美国首先拥有的,而日本却是最先尝到了味道,也是唯一一个真正尝到核武器味道的国家,全世界都知道核武器的破坏力巨大,可以说是毁灭性的武器,真正的危害不只是在直面的破坏力上面,还有一个危害巨大的原因就是核辐射核污染,这个造成的危害丝毫不亚于正面爆炸造成的危害。
核武器实验一般分为三种形式,一直是空中引爆,一种是地面固定引爆,还有一种是地下实验引爆,最开始的时候是地面固定引爆,战争中使用的是空中引爆的方式,而这两种实验方式都会造成一种污染源扩散的现象,因为在大气中引爆,核辐射和核污染会随着气流而扩散,会造成巨大范围的污染源,这种辐射污染对人还有生态环境造成巨大的影响,而且还不可控。
地下实验的难度和投入比地面的高上不少,虽然成本巨大,但是好处在于可以控制污染源的扩散,把污染源控制在特定的区域里面,防止了污染源扩散会造成的巨大伤害,只是地下核试验的好处之一,第二个好处就是防止敌对势力的探查,也就是说外面的人不知道你核试验的进展情况,在地下进行实验只要没有引爆基本上别人都不会从外表看得出来你的进展如何,地下核试验的好处之一就是保密性。
到2016年为止,全世界总共进行了2061次核试验,其中美国进行了1032次,苏联进行了715次,法国进行了210次,英国进行了45次,中国进行了45次,印度进行了5次,巴基斯坦进行了6次,朝鲜进行了6次,绝大多数都是地下进行的,地面进行的只是占少部分,理由上面已经说了两个,还有一个就是测量的数据比地面更准确,而且不会受到气候环境影响,还可以模拟真空环境测量数据。
当然有好处也有坏处,好处已经说了剩下的主要的坏处是,地下核试验容易造成地质灾害,而且辐射污染源容易扩散到地下水,导致地下水源受到污染,所以地下核试验的危害其实也很大,不过在利与弊之间的选择,当然是利大于弊,地下核试验的好处高过坏处,所以各国之间进行的核试验大多数都选择在地下进行,更有利于各方面的保密性。
3. 定量研究和定性研究的含义特点和用途是什么?
定量研究范式 定量研究范式认为在人们的主观世界之外,存在一个客观且唯一的真相,研究者必须采用精确而严格的实验程序控制经验事实的情景,从而获得对事物因果关系的了解。
因此,定量研究强调在研究设计、数据收集、结果的处理与解释上必须具备严格的形式,具体表现在:(1)强调对事物进行量化的测量与分析; (2)强调对研究对象进行人为干预,创设实验条件;(3)主要采取假设验证的研究方式。由此出发,定量研究形成了包括严格的抽样技术(随机抽样)、量化的资料收集技术(调查、实验)与以数理统计为基础的资料分析技术(描述统计、推断统计)在内的一套完整方法体系。由于定量研究的科学化倾向与社会科学的发展方向契合,自19世纪后期以来,定量研究很快取代了思辨研究的位置,在社会科学领域得到了广泛的应用,成为主导性的研究范式。定性研究范式 尽管定量研究取得了辉煌的胜利,但是其“拆整为零”的研究方式、对技术与方法的过度依赖、以及价值中立的研究原则也导致了诸多弊病,损害了社会科学研究的整体性、意义性与动态性。20世纪50年代后,不同领域的研究者开始对长期居于主导地位的定量研究传统进行反思,并从不同的理论传统与学科领域出发,在总结过去研究范式的基础上提出许多新的研究主张,逐渐形成了一个新的研究范式——定性研究(Qualitative Research,又称质的研究、质性研究)。定性研究范式的主要特征如下:第一,在研究目的上,定性研究更重视对事实的解释性理解,强调“事实”本身必须通过研究者主观的诠释才可能揭示其意义。第二,在研究情景上,定性研究更强调研究情景的自然性,主张在现有的环境下开展研究,研究者不做预先安排。第三,在研究策略上,定性研究更为开放和灵活,主张在研究前不对研究问题作详尽的假设,只提出大体的研究思路。第四,在具体的研究方法上,定性研究更多地采用访谈、观察、档案分析等方法,强调在研究过程中研究者自身的体验,主要以文字化的描述为主。第五,在资料分析思路上,定性研究多以归纳分析为主。第六,在研究者与被研究者的关系上,定性研究反对定量研究的价值中立原则,主张研究者应当积极与被研究者交往,并认为这是研究不可缺少的部分。4. 数据采集的五大原则?
、硬件设计的基本原则【1】良好的性价比 系统硬件设计中,一定要注意在满足性能指标的前提下,尽可能地降低价格,以便得到高的性能价格比,这是硬件设计中优先考虑的一个主要因素。因为系统在设计完成后,主要的成本便集中在硬件方面,当然也成为产品争取市场关键因素之一。【2】安全性和可靠性 选购设备要考虑环境的温度、湿度、压力、振动、粉尘等要求,以保证在规定的工作环境下,系统性能稳定、工作可靠。要有超量程和过载保护,保证输入、输出通道正常工作。要注意对交流市电以及电火花等的隔离。【3】较强抗干扰能力 有完善的抗干扰措施,是保证系统精度、工作正常和不产生错误的必要条件。例如强电与弱电之间的隔离措施,对电磁干扰的屏蔽,正确接地、高输人阻抗下的防止漏电等。2、软件设计的基本原则【1】结构合理 程序应该采用结构模块化设计。这不仅有利于程序的进一步扩充或完善,而且也有利于程序的后期修改和维护。【2】操作性能好,使用方便,具备良好的人机界面。【3】具有一定的保护措施和容错功能 系统应设计一定的检测程序,例如状态检测和诊断程序,以便系统发生故障时,便于查找故障部位。对于重要的参数要定时存储,以防止因掉电而丢失数据。【4】提高程序的执行速度,尽量减小占用系统的内存。【5】给出必要的程序说明,便于后期程序维护。
二、系统设计的一般步骤
1、分析问题和确定任务
在进行系统设计之前,必须对要解决的问题进行调查研究、分析论证。如产品的应用场合、面向的客户类型等。在此基础上,根据实际应用中的问题提出具体的要求,确定系统所要完成的数据采集任务和技术指标,确定调试系统和开发软件的手段等。另外,还要对系统设计过程中可能遇到的技术难点做到心中有数,初步定出系统设计的技术路线。
2、确定采样周期Ts
采样周期Ts决定了采样数据的质量和数量。利用采样定理和系统设指标来确定采样周期。
3.系统总体设计
在系统总体设计阶段,一般应做以下几项工作。
【1】进行硬件和软件的功能分配
一般来说,多采用硬件,可以简化软件设计工作,并使系统的速度性能得到改善,但成本会增加,同时,也因接点数增加而增加不可靠因素。若用软件代替硬件功能,可以增加系统的灵活性,降低成本,但系统的工作速度也降低。要根据系统的技术要求,在确定系统总体方案时进行合理的功能分配。【2】系统A/D通道方案的确定
(1)模拟信号输人范围、被采集信号的分辨率;(2)完成一次转换所需的时间;(3)模拟输入信号的特性是什么,是否经过滤波,信号的最高频率是多少;(4)模拟信号传输所需的通道数;(5)多路通道切换率是多少,期望的采样/保持器的采集时间是多少;(6)在保持期间允许的电压下降是多少;(7)通过多路开关及信号源串联电阻的保持器旁路电流引起的偏差是多少;(8)所需精度(包括线性度、相对精度、增益及偏置误差)是多少;(9)当环境温度变化时,各种误差限制在什么范围,在什么条件下允许有漏码;(10)各通道模拟信号的采集是否要求同步;(11)所有的通道是否都使用同样的数据传输速率;(12)数据通道是串行操作还是并行操作;(13)数据通道是随机选择,还是按某种预定的顺序工作;(14)系统电源稳定性的要求是什么,由于电源变化引起的误差是多少;(15)电源切断时是否可能损坏有关芯片(对CMOS的多路开关是安全的,因为当电源切断时,多路开关是打开的;而对结型FET多路开关是接通的,因此有损坏芯片的可能。【3】确定微型计算机的配置方案
可以根据具体情况,采用微处理器芯片、单片微型机芯片、单板机、标准功能模板或个人微型计算机等作为数据采集系统的控制处理机。选择何种机型,对整个系统的性能、成本和设计进度等均有重要的影响。【4】操作面板的设计
(1)输人和修改源程序;(2)显示和打印各种参数(3)工作方式的选择;(4)启动和停止系统的运行。
为了完成上述功能,操作面板一般由数字键、功能键、开关、显示器件以及打印机等组成。【5】系统抗干扰设计
对于数据采集系统,其抗干扰能力要求一般都比较高。因此,抗干扰设计应贯穿于系统设计的全过程,要在系统总体设计时统一考虑。
三、硬件和软件的设计
【1】硬件设计
硬件设计的任务是以所选择的微型机为中心,设计出与其相配套的电路部分,经调试后组成硬件系统。采用单片机的硬件设计过程。
(1)明确硬件设计任务
为了使以后的工作能顺利进行,不造成大的返工,在硬件正式设计之前,应细致地制定设计的指标和要求,并对硬件系统各组成部分之间的控制关系、时间关系等作出详细的规定。
(2)尽可能详细地绘制出逻辑图、电路图当然,在以后的实验和调试中还要不断地对电路图进行修改,逐步达到完善。
(3)制作电路和调试电路
按所绘制的电路图在实验板上连接出电路并进行调试,通过调试,找出硬件设计中的毛病并予以排除,使硬件设计尽可能达到完善。调试好之后,再设计成正式的印刷电路板。【2】软件设计
(1)明确软件设计任务
在软件正式设计之前,首先必须要明确设计任务。然后,再把设计任务加以细致化和具体化,即把一个大的设计任务,细分成若干个相对独立的小任务,这就是软件工程学中的“自顶向下细分”的原则。
(2)按功能划分程序模块并绘出流程图
将程序按小任务组织成若干个模块程序,如初始化程序、自检程序、采集程序、数据处理程序、打印和显示程序、打印报警程序等,这些模块既相互独立又相互联系,低一级模块可以被高一级模块重复调用,这种模块化、结构化相结合的程序设计技术既提高了程序的可扩充性,又便于程序的调试及维护。
(3)程序设计语言的选择
选用何种语言与硬件选择有关。
(4)调试程序
首先,对子程序进行调试,不断地修改出现的错误,直到把子程序调好为止,然后再将主程序与子程序连接成一个完整的程序进行调试。
其次,调试程序时,在程序中插人断点,分段运行,逐段排除错误。
最后,将调试好的程序固化到EPRO(系统采用微处理器、单板机、单片机时)或存入磁盘(系统采用个人微机时),供今后使用。
四、举例说明(压力采集与分析)
系统设计背景:
压力传感器生产单位在产品出厂前必须对所生产传感器进行全检,而且压力传感器的产量很大,人工检测的方法不仅效率低,产品质量也得不到保证。于是生产单位便要求一套综合检测设备,既要满足检测效率,又要保证检测品质。系统设计分析:
(1)深刻了解被检压力传感器特性,如供电方式,信号输出类型及范围,精度,重复性,线性,迟滞,温漂等基本参数。(2)检测为生产的后续保障,因此检测效率应略大于生产效率。即适当选择系统每次测试传感器的数量和每次测试所需的时间,以及检测员每次安装被检传感器的时间等。此项内容一般需与生产单位工艺人员共同分析。(3)熟悉产品检验流程和主要测试性能指标。国内一般的压力传感器生产单位的核心测试部件均为外购件,在来料检验过程中就已经对传感器进行基本检验了,而成品检验一般主要针对在生产过程中是否对传感器造成了损坏或其他项目。一般主要检测传感器的精度和线性,并按照全检原则。而重复性和温漂一般按月按比例进行抽检!、(4)根据实际情况,进行详尽分析,此处不再赘述!
系统平台搭建:
(1)根据要求设计传感器安装工装,测试台外壳等机械部分,不再赘述!(2)为提高检测效率,硬件设计须搭建多路数据采集系统,可使用多路模拟开关与AD采集电路搭建,成本低,设计简单,但开发周期较长,并且在稳定性与可靠性方面必须给予足够的测试。也可以使用多功能数据采集卡,如NI、研华等厂商,研发周期短,可靠性高,但成本较高。必须根据实际情况合理选择。(3)软件平台可使用VB、VC或Labview作为开发平台,主要在于良好的人机界面、采集模块与计算机通讯总线选择,以及数据分析与处理功能。根据设计者的实际情况选择
5. 什么是好的设计?
既然要搞清楚什么是好设计,那么我们首先搞清楚什么是设计,然后才能了解何为'好'设计!
比如我所知道的,室内设计,平面设计,建筑设计,城市规划设计,产品设计,广告设计都叫做设计。
还有综艺节目需要从流程,人员定制,制造冲突悬念,以及舞台设计来吸引观众主动观看传播。剧本小说也需要设计,作者要考虑核心的观念'冲突','角色'人物的成长和'情感'变化。以及各种'细节',设计各种悬念,这是一种复杂度极高的设计。一个APP怎么设计能达到让使用者最易上手,最快的减少信息索取的陌生度一个电路怎么设计能更小的利用空间,最大程度增加运行效率
任何设计都必须要面对问题,解决问题,无论简单问题还是复杂问题。
所以:设计的本质就是解决问题!
那什么是问题呢?问题的本质就是:理想状态和现实的差距
问题解决了,那如何定义“好”呢?
科学家总习惯用公里公式来解决复杂的现象,当爱因斯坦的质能公式:E=MC²横空出世的时,所有的科学家都认为这是个美伦美幻的公式,如此的简洁和优雅!
另外根据奥卡姆剃刀原理对于现象最简单的解释往往比复杂的解释更正确。
所以这给我的启发可以这么回答好设计。好设计就是:简洁优雅的理想状态和现实的差距
6. 正交试验法基本原则?
选择正交表的原则
首先,应满足正交表的总自由度大于等于需要考虑的全部因素及其交互作用项的自由度之和,如果不做重复试验,df总=n-1,这里n为正交表的行数。
其次,从误差估计的精度方面考虑,当表中各列都排满,并且不想做重复试验时,只能用影响较小的1个或几个因素或交互作用项的均方来作为误差均方的估计值,显然,对误差估计的精度不高。解决的办法是选取稍大一号的正交表(如用L16(215)取代L8(27),适合水平数较少的场合)或在每个试验号下做K次重复试验(K≥2)(适合水平数较多的场合)。
第三,必须考虑不应使主效应与不可忽略的交互作用混杂,这是正交设计的关键所在!②正交表内安排的原则对同水平正交表而言,每个因素各占1列,2因素交互作用占水平数减1列;忽略3因素以上的交互作用,从而在表头设计中,只表示出主效应和不可忽略的2因素交互作用(根据需要,也可以寻找能安排3因素以上交互作用的列);2因素交互作用应认为大致都有存在的可能性,应避免把它安排进与主效应相同的列
7. 医学统计学重复原则是指什么?
统计学的4个原则是:
对照原则。指设立对照组以排除非处理的因素而显示出处理的效应。
随机原则。只在实验对象的抽样分组治疗顺序和结构测量等方面,每个对象都有同等的概率。
重复原则。是指在实验要有足够的样本,在同样的实验条件下重复观察足够的次数,即在实验设计中需估计样本含量。
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