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正交試驗設計法是研究和處理多因素實驗的科學方法。它采用標準化的表格——正交表，選擇試驗條件，安排試驗計劃，進行試驗，通過較少的試驗，找出較好的生產條件，即最佳或較好的試驗方案。

正交試驗設計主要用于考察復雜系統(產品、過程)的某些特性或多因素對系統(產品、過程)某些特性的影響，識別系統中影響較大的因素，其影響的大小，以及各因素之間可能存在的相互關系，從而促進產品設計開發和過程優化，控制或改進現有產品(或系統)。

當測試中只有一個變量參數時，就是單因素測試問題。例如，有必要確定液壓致動器的活塞面積，以實現致動器的最佳性能。根據對現象的理解，人們可以估計最優參數的可能區間。如果我們對它有一個清晰的認識，這個估計就更準確，估計范圍也更窄。相反，估計區間更寬。現在我們應該通過一系列的實驗來加深我們的理解。如果逐步進行測試，將需要100次測試才能將估計間隔減少100倍。但如果使用區間約簡方法中的“黃金分割檢驗技術”，通過11次實驗可以將區間約簡到1%，通過14次實驗可以將理解區間的準確率提高500倍。

在多因素實驗中，經常需要分離不同因素的影響。例如，比較A、B和C3種子的產量。如果只是單純的種子產量問題，似乎只需要在三塊面積相同的土地上播種三粒種子，然后比較產量就可以了。但如果試驗田位于南北方向的山川之間，東西方向的肥田與荒地之間，那么仍然是隨機選取三個面積相等的試驗田進行試驗，這可能會因不同的土埂和灌溉是否充分而影響試驗田的產量，而不僅僅是種子一個因素的結果。

要估計這些因素的影響，一個合理的方法是將試驗區劃分為9個試驗場(如下圖)，在3個不同的試驗場分別播種3種不同的種子，將3個場的產量進行平均，得到種子品種造成的差異(不包括土壤和灌溉的因素)；將三塊靠肥田和三塊靠荒地的平均產量進行對比，可以得出土地肥壟程度造成的產量差異(不包括種子品種和灌溉條件等因素)。通過比較依山傍水三塊田的平均產量，可以看出灌溉條件造成的差異(不包括種子品種和土壤條件的差異)。