matlab在化學(xué)工程與工藝實驗數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

1、<p>　　MATLAB在化學(xué)工程與工藝實驗數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用</p><p>　　摘 要：隨著我國高科技人才的不斷出現(xiàn)，各行業(yè)的高新技術(shù)也逐漸興起。對于我國以往的化學(xué)工程，化學(xué)人員需要進(jìn)行大量的復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理，以及相當(dāng)有難度的化學(xué)實驗，這樣的做法既浪費(fèi)時間又浪費(fèi)資源。因此，在化學(xué)工程中進(jìn)行不斷的創(chuàng)新與改革，是我國化學(xué)工程技術(shù)人員需要研究的重要課題。而MATLAB的出現(xiàn)，是化學(xué)工程中的重大創(chuàng)新軟件。化學(xué)工

2、程人員將MATLAB軟件運(yùn)用到化學(xué)工程實驗中，可以大大提高數(shù)據(jù)處理效率，并且節(jié)省了很多的人力物力等資源。此軟件被廣泛的運(yùn)用到化學(xué)工程的各種試驗中。本文就針對MATLAN在化學(xué)工程與工藝實驗數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用進(jìn)行深入的分析與探討。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：MATLAB 化學(xué)工程 工藝實驗 數(shù)據(jù)處理 應(yīng)用 </p><p>　　化學(xué)工程與工藝學(xué)科是我國重要的學(xué)科之一，在化學(xué)工程中，化學(xué)實驗

3、起著重要的作用?；瘜W(xué)實驗的好壞嚴(yán)重影響著化學(xué)工程的建設(shè)。而數(shù)據(jù)處理過程又是化學(xué)實驗中的重要組成部分。對程序中的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理有助于化學(xué)實驗的研究與開發(fā)。然而以往的數(shù)據(jù)處理方法基本上都是人工處理，這種處理方法既浪費(fèi)時間又浪費(fèi)資源。因此，開發(fā)新的化學(xué)數(shù)據(jù)處理方法成為我國化學(xué)工程研究的重點(diǎn)，而MATLAB軟件就是新型化學(xué)數(shù)據(jù)處理方法之一，也對化學(xué)工業(yè)的發(fā)展起到巨大的作用[1]。 </p><p>　　一、化學(xué)工程和

4、工藝中的實驗數(shù)據(jù)處理 </p><p>　　化學(xué)工程實驗是化學(xué)工程的重要組成部分，也是化學(xué)實驗人員進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的重要手段?；瘜W(xué)實驗與其它的科學(xué)實驗不同，其主要強(qiáng)調(diào)實驗的結(jié)果是否可以反映一定的化學(xué)現(xiàn)象并且處理一定的化學(xué)問題，化學(xué)實驗對人類的生活有一定的影響，其結(jié)果可以解決社會上的一些化學(xué)工業(yè)問題，并為化學(xué)工業(yè)的進(jìn)行帶來方便[2]。可見化學(xué)工程實驗在化學(xué)工程中的重要性。但是以往的化學(xué)工程實驗需要用人工處理法對大量的化

5、學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，由于數(shù)據(jù)的繁多和復(fù)雜，使得處理過程十分困難，并且實驗需要運(yùn)用大量的時間，也會耗費(fèi)大量的人力及物資，這樣的實驗方法過于陳舊，已經(jīng)不能滿足社會對化學(xué)工程的需求。然而，隨著社會科學(xué)的不斷發(fā)展與完善，人們生產(chǎn)出的計算機(jī)已經(jīng)完全可以代替以往的人為處理數(shù)據(jù)方法，使化工實驗變得簡單易行，并且可以大大提高處理化學(xué)數(shù)據(jù)的實驗效率。 </p><p>　　數(shù)據(jù)處理是化學(xué)實驗中的重要組成部分，化學(xué)實驗的實現(xiàn)主要通過進(jìn)行

6、大量的數(shù)據(jù)處理得來。數(shù)據(jù)處理并不簡單，需要將大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，從而得到合理的化學(xué)實驗結(jié)果，但只是單單的運(yùn)用人工運(yùn)算方法，耗時耗力，而運(yùn)用計算機(jī)進(jìn)行化學(xué)數(shù)據(jù)的處理卻可以很好的解決這一問題。 </p><p>　　化學(xué)工程與化學(xué)工藝的基本組成部分是化學(xué)實驗，化學(xué)實驗的主要目標(biāo)是根據(jù)有效的化學(xué)實驗數(shù)據(jù)對生活中出現(xiàn)的一些化學(xué)問題進(jìn)行合理的實驗，從而得到合適的解決辦法[3]。但在進(jìn)行化學(xué)實驗過程中，會有很多的限制因素，因

7、此，實驗人員需要在考慮這些限制因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而得到與實驗現(xiàn)象相符的數(shù)據(jù)，只有這樣才能更好的解決化學(xué)問題。 </p><p>　　對于不同的生活現(xiàn)象有不同的化學(xué)實驗驗證方法，而不同的實驗方法的難易程度不同，大多數(shù)的化學(xué)實驗都是比較復(fù)雜且不易實行的，化學(xué)的數(shù)據(jù)之間有著多種多樣的聯(lián)系，這種聯(lián)系往往不能單單從表面就被看出，需要經(jīng)過大量的復(fù)雜的運(yùn)算后才可進(jìn)行進(jìn)一步的觀察[4]。而這就造成了處理數(shù)據(jù)需要運(yùn)用大量

8、的人力資源，并且對一些難理解的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的分析也是比較耗時的工作。但如果應(yīng)用計算機(jī)對實驗中產(chǎn)生的一系列數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，將無效的甚至對有效數(shù)據(jù)有所干擾的數(shù)據(jù)進(jìn)行消除，就可以留下有用的數(shù)據(jù)進(jìn)行實驗處理，這樣的做法可以使數(shù)據(jù)結(jié)果非常精準(zhǔn)，并且可以節(jié)省數(shù)據(jù)處理時間。 </p><p>　　二、應(yīng)用MATLAB進(jìn)行化學(xué)工程與工藝的數(shù)據(jù)處理過程分析 </p><p>　　MATLAB軟件是化學(xué)工程實驗

9、中所運(yùn)用到的一種先進(jìn)的軟件，這種軟件可以進(jìn)行編寫化學(xué)程序、化學(xué)數(shù)據(jù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)結(jié)果運(yùn)行等，并且可以運(yùn)用高科技的技術(shù)進(jìn)行化學(xué)計算得到有效可靠的數(shù)據(jù)，再對化學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行分析，從而得出合理的化學(xué)結(jié)論[5]。MATLAB軟件的好處有很多，其中最主要的是操作簡單，易懂、易學(xué)、易會，并且其操作界面比較人性化，有易于操作人員進(jìn)行有效合理的操作，可以使以往復(fù)雜的計算過程變得簡單易行，并且使計算結(jié)果比以往的更為精準(zhǔn)，還可以減小誤差。 </p>

10、<p>　　MATLAB軟件運(yùn)用一種特殊的簡單的程序語言對化學(xué)實驗現(xiàn)象進(jìn)行編寫程序。其應(yīng)用范圍非常廣、內(nèi)部功能非常多、程序便于維護(hù)、利于編寫程序，并且可以擁有多種平臺的操作系統(tǒng)等。這種軟件是化學(xué)工程實驗中的重要軟件，在對實驗的數(shù)據(jù)處理上，發(fā)揮著重大的作用。這是化學(xué)工程及工藝中的重大突破與創(chuàng)新，也是化學(xué)工程學(xué)科未來的發(fā)展方向。 </p><p><b>　　1.畫程序圖 </b>&l

11、t;/p><p>　　對于不同的化學(xué)實驗需要有其不同的數(shù)據(jù)處理過程，也有其不同的程序圖、程序中所應(yīng)用到的各種公式等，這些影響因素決定了實驗的難易程度。一個實驗擁有一個與之相符的獨(dú)特的程序，也只有這一程序可以對其對應(yīng)的化學(xué)實驗進(jìn)行很好的描述。但是，不論怎樣的實驗都有其共同點(diǎn)，下面就是對于大多數(shù)化學(xué)實驗的總程序圖。 </p><p>　　圖一 實驗數(shù)據(jù)處理總程序圖 </p><

12、p><b>　　2.編寫程序 </b></p><p><b>　　2.1輸入數(shù)據(jù) </b></p><p>　　輸入數(shù)據(jù)時，主要應(yīng)用的函數(shù)是INPUT，應(yīng)用INPUT將化學(xué)工程中有效的數(shù)據(jù)輸入MATLAB軟件的程序中，MATLAB再對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出相應(yīng)的結(jié)論。下面以溫度為例對數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入，其主要實現(xiàn)形式是：t=input，即表示系統(tǒng)要

13、求程序輸入溫度值。但被輸入程序的主要數(shù)據(jù)都是成組出現(xiàn)的，只有這樣才會形成有效的程序處理系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的處理數(shù)據(jù)能力高，處理速度快、處理效果好。 </p><p><b>　　2.2處理數(shù)據(jù) </b></p><p>　　通常情況下，對實驗所需數(shù)據(jù)進(jìn)行處理需要先將數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，使程序模型被整合成一條連續(xù)的曲線形式。而對于不同的程序有其不同的整合方法，這里，對常見的整合方

14、法，最小二乘法進(jìn)行分析。 </p><p>　　應(yīng)用最小二乘法對數(shù)據(jù)x和y進(jìn)行整合，是使x和y得到相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式y(tǒng)=f（x），其主要思想是使殘差的平方 2在定值x上最小。在進(jìn)行數(shù)據(jù)測驗時，經(jīng)常會出現(xiàn)誤差，最小二乘法不需要整合后的關(guān)系式y(tǒng)=f（x）經(jīng)過所有的x點(diǎn)和y點(diǎn)，只需要?dú)埐钇椒降目偤蛿?shù)最小。這證明最小二乘法最適于整合數(shù)據(jù)。這些方法都是MATLAB軟件中所應(yīng)用到的處理數(shù)據(jù)的方法。 </p>&l

15、t;p><b>　　2.3建立數(shù)據(jù)庫 </b></p><p>　　由于數(shù)據(jù)是在特殊情況下得出的，但是在實際的生活中，往往不會碰巧與數(shù)據(jù)相一致，而是會與實驗數(shù)據(jù)有一定的偏差，這就需要技術(shù)人員將不同情況下的不同數(shù)據(jù)進(jìn)行整合后，得到相應(yīng)的關(guān)系式，即當(dāng)程序輸入一定的數(shù)據(jù)后，程序便會根據(jù)該數(shù)據(jù)進(jìn)行及時的分析與運(yùn)算，得出相對于輸入數(shù)據(jù)的輸出值。這就是數(shù)據(jù)庫的建立過程。 </p>&

16、lt;p><b>　　三、總結(jié) </b></p><p>　　將MATLAB軟件運(yùn)用到化學(xué)工程與工藝中去是我國化學(xué)工程中的重大突破，MATLAB軟件可以將復(fù)雜難懂的數(shù)據(jù)自動進(jìn)行分析、整合，并得出有效的合理的數(shù)據(jù)進(jìn)行程序設(shè)計。這種方法可以節(jié)省大量的人力、物力、時間等，并且最終處理數(shù)據(jù)的結(jié)果將更加準(zhǔn)確，更便于在化學(xué)工程中使用?？梢?，MATLAB軟件在化學(xué)工程及工藝中的重要作用。 </

17、p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]房鼎業(yè)，樂清華，李福清主編.化學(xué)工程與工藝專業(yè)實驗[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009 </p><p>　　[2]李麗，王振領(lǐng)編著.MATLAB工程計算機(jī)應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2010. </p><p>　　[3]黃華江編著.實用化工計算