MATLAB在化學工程與工藝實驗數(shù)據(jù)處理中的應用

孫智鵬

摘 要：隨著時代的發(fā)展和社會的進步，各行業(yè)領域的發(fā)展水平得到了不小的提升與突破。很多先進的技術手段、設備、元件等也都逐漸出現(xiàn)在行業(yè)領域的發(fā)展中，為國家建設與發(fā)展提供著有利條件。在近幾年的發(fā)展中，國家相關部門逐漸提高了對化學工程與工藝實驗數(shù)據(jù)處理的重視，相關科研團隊也對工程與實驗中涉及到的技術和方法等進行了深入的研究與探討，以此來為相應數(shù)據(jù)處理工作的開展提供有利條件。本篇文章就MATLAB在化學工程與工藝實驗數(shù)據(jù)處理中的應用展開論述，并提出些許觀點，希望能對相關人士的研究有所幫助。

關鍵詞：MATLAB；化學工程；工藝實驗；數(shù)據(jù)

化學工程和工藝領域是國家發(fā)展中重要的部分，對人類社會的發(fā)展與建設有著重要的意義和作用。在近幾年的發(fā)展中，越來越多的人參與到了化學工程與工藝領域的研究中，國家相關管理部門也將很多財力和物力資源投入其中，以此來為工程項目的順利開展與研究提供有利條件。但是相關工作團隊在對化學工程和工藝實驗數(shù)據(jù)進行處理的過程中，會由于一些因素的影響而出現(xiàn)問題，對于MATLAB的應用理念也不能有所掌握。因此，如何讓MATLAB在化學工程與工藝實驗數(shù)據(jù)處理中發(fā)揮作用，成為了很多研究團隊需要考慮的內(nèi)容。

一、MATLAB的概述

MATLAB軟件最早由美國的Mathworks公司提出，其主要面對科學計算、可視化以及交互式程序設計的高科技計算環(huán)境。隨著科技的不斷發(fā)展與進步，MATLAB軟件開始在化學工程與工藝實驗數(shù)據(jù)處理中應用開來。因為傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方式十分繁瑣，因此MATLAB軟件的出現(xiàn)彌補了傳統(tǒng)化工實驗數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理缺陷，提高了化工實驗數(shù)據(jù)的處理效率。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學研究、工程設計以及必須進行有效數(shù)值計算的眾多科學領域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設計語言的編輯模式，代表了當今國際科學計算軟件的先進水平。

二、化學工程和工藝實驗中的數(shù)據(jù)處理概述

化學工程實驗是化學工程的重要組成部分，也是化學實驗人員進行數(shù)據(jù)處理的重要手段?；瘜W實驗與其它的科學實驗不同，其主要強調(diào)實驗的結(jié)果是否可以反映一定的化學現(xiàn)象并且處理一定的化學問題，化學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工業(yè)問題，并為化學工業(yè)的進行帶來方便?？梢娀瘜W工程實驗在化學工程中的重要性。但是以往的化學工程實驗需要用人工處理法對大量的化學數(shù)據(jù)進行處理，由于數(shù)據(jù)的繁多和復雜，使得處理過程十分困難，并且實驗需要運用大量的時間，也會耗費大量的人力及物資，這樣的實驗方法過于陳舊，已經(jīng)不能滿足社會對化學工程的需求。

然而，隨著社會科學的不斷發(fā)展與完善，人們生產(chǎn)出的計算機已經(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數(shù)據(jù)的實驗效率。數(shù)據(jù)處理是化學實驗中的重要組成部分，化學實驗的實現(xiàn)主要通過進行大量的數(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)進行運算，從而得到合理的化學實驗結(jié)果，但只是單單的運用人工運算方法，耗時耗力，而運用計算機進行化學數(shù)據(jù)的處理卻可以很好的解決這一問題。

化學工程與化學工藝的基本組成部分是化學實驗，化學實驗的主要目標是根據(jù)有效的化學實驗數(shù)據(jù)對生活中出現(xiàn)的一些化學問題進行合理的實驗，從而得到合適的解決辦法[3]。但在進行化學實驗過程中，會有很多的限制因素，因此，實驗人員需要在考慮這些限制因素的基礎上進行數(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問題。

對于不同的生活現(xiàn)象有不同的化學實驗驗證方法，而不同的實驗方法的難易程度不同，大多數(shù)的化學實驗都是比較復雜且不易實行的，化學的數(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)過大量的復雜的運算后才可進行進一步的觀察。而這就造成了處理數(shù)據(jù)需要運用大量的人力資源，并且對一些難理解的數(shù)據(jù)進行合理的分析也是比較耗時的工作。但如果應用計算機對實驗中產(chǎn)生的一系列數(shù)據(jù)進行整合，將無效的甚至對有效數(shù)據(jù)有所干擾的數(shù)據(jù)進行消除，就可以留下有用的數(shù)據(jù)進行實驗處理，這樣的做法可以使數(shù)據(jù)結(jié)果非常精準，并且可以節(jié)省數(shù)據(jù)處理時間。

三、MATLAB在化學工程與工藝實驗數(shù)據(jù)處理中的應用

1、畫程序圖方面

由于化學工程和工藝實驗在進行過程中會涉及到很多的數(shù)據(jù)處理工作，而在數(shù)據(jù)處理的時候需要進行程序圖的繪畫，以此來更好的展現(xiàn)相應的數(shù)學公式以及重要的實驗數(shù)據(jù)等。但是傳統(tǒng)的程序圖繪畫已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代社會下工藝實驗和化學工程的需要，如果不能及時的完善與更新老套的程序圖繪畫方式，那么就會給數(shù)據(jù)處理工作的開展帶來一定的難度。因此在近幾年的發(fā)展中，一些化學工程和工藝實驗團隊將MATLAB軟件應用到了實際的數(shù)據(jù)處理工作中，同時還利用MATLAB軟件對相應的程序圖進行繪畫，以此來提高數(shù)據(jù)處理工作的質(zhì)量和效率。通過這種方式還能進一步降低數(shù)據(jù)處理的復雜性，對相關工作人員的工作負擔也能進行相應的緩解。

2、數(shù)據(jù)庫建立方面

合理的應用MATLAB軟件還能在一定程度上提高數(shù)據(jù)庫的建立質(zhì)量和標準，對化學工程與工藝實驗的數(shù)據(jù)處理工作有著重要的意義和影響。由于在實際數(shù)據(jù)處理過程中，數(shù)據(jù)之間的偏差較大，相應的數(shù)據(jù)整理工作也存在一定的復雜性，需要靠數(shù)據(jù)庫來進行支持與幫助。相關工作團隊在應用MATLAB軟件的過程中就能有效的建立數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)數(shù)據(jù)處理需要，對數(shù)據(jù)庫內(nèi)的結(jié)構(gòu)和處理方式等進行科學的調(diào)整，以此來提高數(shù)據(jù)處理工作質(zhì)量和效率。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，這就需要技術人員將不同情況下的不同數(shù)據(jù)進行整合后，得到相應的關系式，即當程序輸入一定的數(shù)據(jù)后，程序便會根據(jù)該數(shù)據(jù)進行及時的分析與運算，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。

3、程序編寫方面

輸入數(shù)據(jù)時，主要應用的函數(shù)是INPUT，應用INPUT將化學工程中有效的數(shù)據(jù)輸入MATLAB軟件的程序中，MATLAB再對數(shù)據(jù)進行處理，得出相應的結(jié)論。下面以溫度為例對數(shù)據(jù)進行輸入，其主要實現(xiàn)形式是：t=input，即表示系統(tǒng)要求程序輸入溫度值。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。通常情況下，對實驗所需數(shù)據(jù)進行處理需要先將數(shù)據(jù)進行整合，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，對常見的整合方法，最小二乘法進行分析。

四、結(jié)束語

如今，很多化學工程與工藝實驗團隊在進行數(shù)據(jù)處理的過程中都能合理的應用MATLAB，相關科研團隊也能對MATLAB的應用原則和技巧等進行相應的研究，以此來為數(shù)據(jù)處理工作的開展提供便利條件。但是也有部分工程團隊在實際工作中不注重MATLAB的應用，對于數(shù)據(jù)處理過程中存在的問題和不足之處也不能進行及時的處理，從而影響了實驗數(shù)據(jù)處理的準確性和科學性。因此在未來的發(fā)展中，相關化學工程以及工藝實驗團隊不僅要對MATLAB的應用理念進行全放為的掌握，同時還要對數(shù)據(jù)處理過程中存在的難點為進行妥善的處理。另外，相關工作團隊還要善于將新型的數(shù)據(jù)處理技術應用其中，在順應時代發(fā)展需要的同時，提高數(shù)據(jù)處理工作的質(zhì)量和效率。

參考文獻：

[1]李世英. MATLAB在化學工程與工藝實驗數(shù)據(jù)處理中的應用探討[J]. 中國高新技術企業(yè)， 2015（9）：59-60.

[2]艾科熱木·克熱木. 化學工程與工藝實驗數(shù)據(jù)的處理分析[J]. 化工管理， 2017（9）：78-79.

[3]楊濤. MATLAB軟件對化工實驗數(shù)據(jù)的有效性[J]. 中國化工貿(mào)易， 2014（17）.