張明，董繼先，穆青（陜西科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，陜西西安710021）

皮革感官特性參數(shù)的測試實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理

張明*，董繼先，穆青
（陜西科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，陜西西安710021）

摘要院通過新型皮革感官特性參數(shù)測試儀器對5種等級(jí)不同的皮革試樣進(jìn)行頂伸與壓縮性能試驗(yàn)，采用測得的位移載荷數(shù)據(jù)來確定皮革的感官特性參數(shù)（柔軟度和豐滿度）。用SPSS軟件中線性擬合和指數(shù)擬合方法對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，并與主觀檢測結(jié)果進(jìn)行了對比。結(jié)果表明：驗(yàn)證了壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果線性擬合、頂伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果指數(shù)擬合更準(zhǔn)確；柔軟度與豐滿度呈正相關(guān)關(guān)系。

關(guān)鍵詞院感官特性參數(shù)；壓縮性能；頂伸性能；SPSS曲線擬合

前言

皮革主要感官特性參數(shù)的檢驗(yàn)，一直采用傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法，如感觀檢驗(yàn)、語言描述等。檢驗(yàn)人員的主觀感覺成分在很大程度上摻雜到了檢驗(yàn)結(jié)果中，不能客觀、準(zhǔn)確地反映出皮革的質(zhì)量。因此，評(píng)價(jià)皮革成品的感官特性參數(shù)需要有更客觀的方法[1]。最新的研究表明，皮革的感官參數(shù)與皮革的頂伸、壓縮、彎曲、拉伸4項(xiàng)指標(biāo)有密切的關(guān)系[2]。同時(shí)，對相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)該如何處理才能使結(jié)果更加準(zhǔn)確也是需要進(jìn)一步研究的。本文使用新型皮革感官特性參數(shù)測試儀器進(jìn)行頂伸與壓縮實(shí)驗(yàn)，用SPSS分析軟件對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理，驗(yàn)證了壓縮實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用線性擬

合、頂伸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用指數(shù)擬合更為準(zhǔn)確，也驗(yàn)證了柔軟度與豐滿度呈正相關(guān)的結(jié)論。

1　實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)試樣與主觀評(píng)定

隨機(jī)選取5張已經(jīng)裁剪好的圓形牛皮革試樣，試樣尺寸大小、厚度一致。請多位皮革專家分別對其進(jìn)行主觀評(píng)定。根據(jù)主觀判斷進(jìn)行綜合評(píng)分、排序，5張皮革試樣從優(yōu)到劣編號(hào)為1，2，3，4，5。

1.2儀器實(shí)驗(yàn)方法

將5種等級(jí)的皮革試樣經(jīng)空氣調(diào)節(jié)（溫度為（20±2）℃、相對濕度為（65±2）%）48 h后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)[3]。實(shí)驗(yàn)用儀器為陜西科技大學(xué)與浙江溫州輕工業(yè)研究院共同研發(fā)的新型皮革感官特性參數(shù)測試儀器[4]。

頂伸性能和壓縮性能與皮革感官特性參數(shù)數(shù)學(xué)模型關(guān)系[5]為：若將測得的位移和載荷的數(shù)據(jù)采用線性擬合，可以得到頂伸和壓縮性能加載曲線為= f（x）=+，卸載曲線為= f （x）='+'；若將測得的位移和載荷的數(shù)據(jù)采用指數(shù)擬合，可以得到頂伸和壓縮性能加載曲線為

'越大表明皮革越容易恢復(fù)原形，皮革的豐滿度越大。

頂伸性能測定方法：皮革試樣用圓環(huán)固定在留有圓孔的夾持裝置上，從位移零位開始，橫梁按照給定的速度向下運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)頂桿逐步施加頂伸力，測定皮革頂伸階段的載荷、位移等參數(shù)[6]。

壓縮性能測定方法：皮革試樣放置在壓縮平臺(tái)上，從位移零位開始，橫梁向下運(yùn)動(dòng)壓縮皮革試樣，測定皮革壓縮階段的載荷、位移等參數(shù)[7]。

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果

依次對5種等級(jí)皮革試樣進(jìn)行頂伸性能和壓縮性能實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)得到的位移載荷數(shù)據(jù)（節(jié)選）如表1和表2所示。

3　實(shí)驗(yàn)結(jié)果SPSS分析

曲線回歸分析的基本任務(wù)是通過兩個(gè)相關(guān)變量的實(shí)際觀察數(shù)據(jù)建立曲線回歸方程，以揭示兩變量之間的曲線聯(lián)系形式。首要的工作是確定兩變量之間的曲線關(guān)系類型。其中便可以通過觀察實(shí)測點(diǎn)的分布趨勢與哪一類已知的函數(shù)曲線最接近，則選用該函數(shù)關(guān)系式來擬合其曲線關(guān)系[8]。

3.1選定模型進(jìn)行曲線估計(jì)

表1　頂伸性能位移載荷數(shù)據(jù)（節(jié)選）

表2　壓縮性能位移載荷數(shù)據(jù)（節(jié)選）

圖1　曲線估計(jì)主對話框

觀察位移載荷曲線圖，兩個(gè)變量之間的曲線關(guān)系不太明顯，要判定這兩個(gè)變量適用于哪種模型，需要進(jìn)一步計(jì)算。在主菜單中單擊“分析”，從下拉菜單中選擇“回歸：曲線估計(jì)”，彈出曲線估計(jì)主對話框，如圖1所示。從左側(cè)的變量對話框中選擇V1（位移）作為因變量，再選擇V2（載荷）作為自變量。本例選擇線性模型、指數(shù)模型進(jìn)行擬合。對話框中其他項(xiàng)目選擇“在等式中包含常量”、“根據(jù)模型繪圖”、“顯示ANOVA表格”，單擊“確定”，執(zhí)行統(tǒng)計(jì)分析。

3.2頂伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果擬合

以1號(hào)皮革試樣位移-載荷曲線為例分析，利用SPSS軟件對其進(jìn)行加載曲線和卸載曲線擬合，擬合結(jié)果如圖2和圖3所示。

同理，對其他試樣進(jìn)行同樣的曲線回歸分析，可以得到相似的擬合曲線圖。從圖2和圖3中可以看出，實(shí)測點(diǎn)的分布趨勢與指數(shù)函數(shù)曲線最接近，因此選用指數(shù)函數(shù)來擬合曲線。

圖2　頂伸性能加載曲線擬合曲線

3.2.1加載過程指數(shù)擬合

由軟件得試樣1指數(shù)擬合標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)（k1）為0.949。同理可以得到其他試樣的擬合結(jié)果。結(jié)果見表3。

由表3知，加載過程斜率大小為k2＞k1＞k3＞k5＞k4。即皮革試樣柔軟度大小為2＞

1＞3＞5＞4。

表3　指數(shù)擬合加載斜率

表4　指數(shù)擬合卸載斜率

3.2.2卸載過程指數(shù)擬合

由軟件得試樣1指數(shù)擬合標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)（斜率k'1）為0.994。同理可以得到其他試樣的擬合結(jié)果。結(jié)果見表4。

由表4知，卸載過程斜率大小為k'1＞k'2＞k'3＞k'5＞k'4。即皮革試樣豐滿度大小為1＞2＞3＞5＞4。

3.3壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果擬合

以1號(hào)皮革試樣位移-載荷曲線為例分析，利用SPSS軟件對其進(jìn)行加載曲線和卸載曲線擬合，擬合結(jié)果如圖4和圖5所示。同理，對其他試樣進(jìn)行相同的曲線回歸分析，可以得到相似的擬合曲線圖。從圖4和圖5中可以看出，實(shí)測點(diǎn)的分布趨勢與線性模型曲線更接近，因此選用線性模型來擬合曲線。

3.3.1加載過程線性擬合

由軟件得試樣1線性擬合標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)（k1）為0.963。同理可以得到其他試樣的擬合結(jié)果。結(jié)果見表5。

由表5知，加載過程斜率大小為k2＞k1＞k3＞k4＞k5。即皮革試樣柔軟度大小為2＞1＞3＞4＞5。

3.3.2卸載過程線性擬合

由軟件得試樣1線性擬合標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)（k’1）為0.954。同理可以得到其他試樣的擬合結(jié)果。結(jié)果見表6。

由表6知，卸載過程斜率大小為k’2＞k’1＞k’3＞k’4＞k’5。即皮革試樣豐滿度大小為2＞1＞3＞4＞5。

4　結(jié)論

圖4　壓縮性能加載曲線擬合曲線

圖5　壓縮性能卸載曲線擬合曲線

表5　線性擬合加載斜率

表6　線性擬合卸載斜率

本論文做了頂伸性能和壓縮性能實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明新型皮革感官特性參數(shù)測試儀器能對皮革感官特性參數(shù)進(jìn)行客觀評(píng)定，同時(shí)驗(yàn)證了頂伸性能實(shí)驗(yàn)所得到的位移載荷數(shù)據(jù)采用指數(shù)擬合的方法進(jìn)行曲線估計(jì)，壓縮性能實(shí)驗(yàn)所得到的位

移載荷數(shù)據(jù)采用線性擬合的方法進(jìn)行曲線估計(jì)更加準(zhǔn)確。兩種實(shí)驗(yàn)所得到的結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的曲線擬合后，所表征的柔軟度和豐滿度與專家主觀評(píng)定結(jié)果基本一致，也表明柔軟度與豐滿度呈正相關(guān)。不足的是，此次沒有做彎曲及拉伸實(shí)驗(yàn)，也沒有做其他皮革如羊皮、豬皮的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，只做了牛皮革的頂伸與壓縮實(shí)驗(yàn)，只能是初步結(jié)論。所以有待進(jìn)一步的工作來對皮革感官特性參數(shù)進(jìn)行綜合測試與評(píng)定。

參考文獻(xiàn)：

[1]穆青，董繼先，王博.皮革觸覺特性參數(shù)測試的研究現(xiàn)狀與展望[J].中國皮革，2014，43（21）：38-41.

[2]王博，董繼先，錢德明，等.皮革感官特性參數(shù)測試儀的載荷傳感器標(biāo)定[J].皮革科學(xué)與工程，2010，20（5）：66-68.

[3]國家輕工業(yè)局.QB/T 2464.23-1999，皮革物理機(jī)械性能檢測的標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4]張三，張國慶，董繼先.基于LABVIEW的皮革感官特性參數(shù)測試系統(tǒng)[J].中國皮革，2010，39（9）：38-42

[5]董繼先，張三，張曉鐳，等.皮革感官特性參數(shù)的力學(xué)表征方法[J].皮革科學(xué)與工程，2008，18（6）：41-44.

[6]董繼先，張三，錢德明，等.新型皮革感官特性參數(shù)測試儀器的研究[J].中國皮革，2008，37（21）：43-45.

[7]陸琦，王博，董繼先，等.皮革感官參數(shù)測定儀器的控制系統(tǒng)研制[J].中國皮革，2010，39（15）：29-32.

[8]王頡.試驗(yàn)設(shè)計(jì)與SPSS應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007：146-147.

張明（1990-），男，湖北荊州人，在讀碩士研究生，研究方向：機(jī)械電子工程。

聯(lián)系方式：13259462846。

*通訊聯(lián)系人

Testing Experiment on the Leather’s Tactile Characteristic Parameters and Corresponding Data Processing

ZHANG Ming*, DONG Ji-xian，MU Qing
（Academy of Mechanical and Electrical Engineering, Shannxi University of Science and Technology, Xi’an 710021 ,China）

Abstract:The leather sensory characteristic parameters, such as softness and fullness, which were determined by the obtained displacement load data, were tested with the measurement of extension and compression property of five kinds of different grades of leathers by using the new testing instrument. The test results, which were analyzed by the linear fitting and exponential fitting method respectively using the SPSS software, and compared to the subjective test results, showed that it was verified more accurate with the linear fitting for the compression data and the exponential fitting for extension data, and the softness of leather was positively correlated with fullness.

Key words:tactile characteristic parameter; compression performance; extension performance; SPSS curve fitting

作者簡介第一

收稿日期：2015-06-15

中圖分類號(hào)院TS 57

文獻(xiàn)標(biāo)志碼院A

文章編號(hào)：1671-1602（2015）14-0031-05