4. Методи експериментальних досліджень

4.1. Методологія експерименту

Експеримент є важливішим, а інколи і єдино можливим засобом дослідження, особливо складних об’єктів. Експеримент – це науково поставлений дослід або спостереження явища в точно врахованих умовах, які дозволяють відстежити за його розвитком, керувати ним, відтворювати його кожен раз при повторенні цих умов. Метою експерименту є перевірка теоретичних положень, а також поглиблене вивчення явища.

При перевірці гіпотез або теорій необхідно враховувати вихідні положення, на яких вони базуються. Немає сенсу витрачати час і кошти на експериментальну перевірку теоретичних положень, які випливають з надійно перевірених припущень, наприклад, якщо ці положення отримані з законів термодинаміки, механіки та інших. З іншого боку, не слід також перевіряти теорію або гіпотезу, якщо в її основі лежать припущення, які заздалегідь є хибними.

Експериментальні дослідження ділять на лабораторні та виробничі. Лабораторні досліди виконують на моделюючих установках, стендах. Перевагою цих дослідів є невеликі матеріальні витрати, однак такий експеримент не повністю відображує реальне явище, процес. Виробничі експерименти є більш дорогими, інколи навіть небезпечними (досить згадати аварію на ЧАЕС), однак дають адекватну інформацію щодо реальних процесів або явищ.

Методологія експерименту – це загальні принципи, структура експерименту, його постановка та послідовність виконання. Вона включає:

- розробку плану – програми експерименту;

- оцінку вимірів і вибір засобів контролю;

- проведення експерименту;

- обробку та аналіз експериментальних даних;

- встановлення адекватності.

За способом організації розрізняють пасивний та активний експерименти. В пасивному експерименті процеси спостерігають без втручання в їх хід, результати реєструють та обробляють. У залежності від тривалості спостереження може бути довгочасне або короткочасне, безперервне або дискретне, тобто, повторюване через певні проміжки часу. Активний експеримент передбачає цілеспрямоване втручання в умови ведення процесу, зміну їх в дослідах.

Активний експеримент може бути одно – та багатофакторним. Однофакторний експеримент передбачає почергове вивчення впливу на процес кожного фактора, тобто незалежної змінної об’єкту, його вхідного параметру, відокремлено при стабілізації всіх інших незалежних змінних на визначених рівнях. В багатофакторному експерименті виконують зміну всіх незалежних факторів одночасно, що дозволяє виявити взаємодію факторів і скоротити число дослідів при великий кількості змінних об’єкту.

В дослідженнях широко застосовують методику послідовного експерименту, коли він здійснюється в декілька послідовних етапів. Після кожного етапу результати аналізують і приймають рішення щодо доцільності продовження експерименту, його корегування. Така тактика, зокрема, використовується в екстремальному експерименті, в якому шукають оптимальні умови ведення технологічного процесу.

Розрізняють попередній та основний експеримент. В попередньому експерименті оцінюють апріорну інформацію і відсіюють незначущі фактори. Задачею основного експерименту є отримання математичної моделі та використання її для оптимізації об’єкту.

Попередній експеримент передбачає збір інформації трьома способами:

1. аналізом літературних джерел, оцінкою результатів досліджень аналогічних об’єктів або опитуванням фахівців;

2. аналізом результатів лабораторних випробувань;

3. постановкою відсівних експериментів на об’єкті.