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        紅麻纖維線密度快速檢測方法研究

        2015-03-13 09:52:21楊喜愛肖愛平冷鵑程毅廖麗萍孫向
        中國纖檢 2015年3期
        關(guān)鍵詞:回歸模型

        楊喜愛+肖愛平+冷鵑+程毅+廖麗萍+孫向平

        摘要:

        通過傳統(tǒng)中段法獲得紅麻纖維線密度(ρl),直徑顯微圖像儀測出纖維直徑(d),統(tǒng)計軟件擬合出6個回歸相關(guān)模型。其中最優(yōu)回歸方程為ρl紅麻=17.82+0.005d2(r紅麻=0.778),紅麻纖維直徑和纖維線密度間具有較好的相關(guān)性。因此通過顯微圖像儀測試?yán)w維直徑,存儲在主機(jī)上的回歸方程可同步換算出紅麻纖維線密度,實現(xiàn)自動化快速檢測。

        關(guān)鍵詞:紅麻線密度;纖維直徑;顯微圖像儀;回歸模型;優(yōu)化與驗證

        纖維線密度是衡量纖維質(zhì)量的重要指標(biāo)之一,是決定紡紗質(zhì)量的一個至關(guān)重要的指標(biāo)[1]。現(xiàn)行的紅麻纖維線密度的測定采用GB/T 12411—2006《黃、紅麻纖維試驗方法》,即上個世紀(jì)80年代初建立的“中段稱重法” [2]。該方法整個過程全部依賴人工一根根計數(shù)完成,由于紅麻纖維分離不好,容易引起檢驗人員視疲勞,一個熟練的檢驗人員一個工作日僅檢一個樣品,效率極低,不同檢驗人員之間的檢驗結(jié)果差別很大。該方法操作繁瑣、效率低、誤差大,極不適應(yīng)現(xiàn)代社會的發(fā)展需求,亟須一個能快速自動檢測的新方法。

        本研究采用傳統(tǒng)中段稱重法獲得紅麻纖維線密度,纖維直徑分析儀測定纖維直徑,SPSS 13.0統(tǒng)計軟件計算分析,建立纖維線密度與直徑之間相關(guān)性的回歸模型,實現(xiàn)紅麻纖維線密度的快速檢測[3]。

        1 ? ?中段法測定纖維線密度

        1.1 ?材料

        雨露脫膠完全的紅麻樣。除去雜質(zhì)、整理,按中段稱重法的要求梳理分散纖維,供試驗用。

        1.2 ?設(shè)備

        電子恒溫干燥箱(MOV-112,SANYO公司),纖維直徑顯微圖像儀(CU系列,北京合眾視野有限公司),2.0mm纖維切割器,2mm纖維散播器,8針和10針鋼梳,0.1 mg量程電子天平。

        1.3 ?試驗環(huán)境

        標(biāo)準(zhǔn)大氣環(huán)境,溫度:(20±2)℃,濕度:(65±3)%。

        1.4 ?測試過程

        根據(jù)GB/T 12411—2006《黃、紅麻纖維試驗方法》的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

        2 ? ?纖維直徑分析儀測定纖維直徑

        2.1 ?制片纖維長度

        紅麻纖維為束纖維,2 mm左右長的纖維片段分散性好并呈單纖維狀態(tài),大于2 mm時纖維碎屑在散播時容易相互糾結(jié)而不能均勻分散在載玻片上,影響掃描效果,因此本試驗中的纖維長度定為1 mm ~2 mm。

        2.2 ?制片纖維根數(shù)

        制片時纖維樣品應(yīng)均勻分散在載玻片上,重疊纖維少,才能獲得理想的掃描結(jié)果。根據(jù)長期的檢測經(jīng)驗,紅麻纖維的纖維根數(shù)控制在1000根~2000根范圍之間能取得最好的掃描結(jié)果。

        2.3 ?測試過程

        用國際羊毛標(biāo)準(zhǔn)校正纖維直徑分析儀。為保證兩種試驗方法測定的是相同纖維樣品,將上述“中段法”測過纖維線密度后的纖維樣品制成樣片,置于儀器的載物臺上,用校正過的纖維直徑分析儀掃描測定纖維直徑。

        3 ? ?模型擬合與驗證

        3.1 ?模型回歸方程設(shè)計

        為了便于分析纖維線密度與纖維直徑的相關(guān)性,共設(shè)計了以纖維線密度(ρl/tex)為因變量,纖維直徑d(mm)為自變量的6種常用函數(shù),即倒數(shù)、對數(shù)、一次、冪、平方倒數(shù)和平方等函數(shù)。采用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件分別對紅麻的100組試驗數(shù)據(jù)(纖維線密度與直徑)進(jìn)行統(tǒng)計分析和模型擬合,得到紅麻纖維線密度(ρl)與纖維直徑(d)相關(guān)關(guān)系的各種模型參數(shù)、相關(guān)系數(shù)和回歸方程。

        3.2 ?方法驗證[4]

        3.2.1 ?顯著性檢驗

        另取20個紅麻樣品分別用中段法測定纖維線密度,同時用校正過的纖維直徑分析儀掃描測定纖維直徑,再通過回歸模型換算為纖維線密度,進(jìn)行顯著性檢驗(F檢驗和t檢驗),檢驗中段法和儀器法兩種測定方法是否有差異。

        3.2.2 ?并行精度

        由本檢測室同一檢測人員分別各取一個紅麻樣品,按本方法進(jìn)行前處理獲得試樣后連續(xù)進(jìn)行10次測定,分析方法的并行精度。

        3.2.3 ?精密度

        取紅麻樣品一個,采用本方法分別在4個實驗室進(jìn)行檢測。采用Cochran法分析相同水平下的單元方差。采用Grubbs法分析單元平均值,以檢驗單元差異是否在允許范圍內(nèi),據(jù)此評價判斷該方法的重現(xiàn)性和再現(xiàn)性。

        4 ? ?結(jié)果與分析

        4.1 ?回歸方程模型

        紅麻纖維線密度(ρl)與纖維直徑(d)的各種模型參數(shù)、相關(guān)系數(shù)及各種回歸方程見表 1,倒數(shù)平方函數(shù)和平方函數(shù)的相關(guān)系數(shù)較高,然而根據(jù)函數(shù)曲線和散點(diǎn)分布圖(圖1)可以看出,當(dāng)纖維直徑在0~55 mm 區(qū)間時,平方倒數(shù)函數(shù)曲線呈上升趨勢,大于55 mm以上區(qū)間時呈下降趨勢。實際上紅麻纖維線密度是隨著纖維直徑的增大一直呈上升趨勢,并且纖維直徑范圍在15mm~80 mm之間。因此平方倒數(shù)函數(shù)不能覆蓋所有的纖維直徑,而平方函數(shù)在整個遞增區(qū)間d?(0,∞)呈上升趨勢,并且相關(guān)系數(shù)(r紅麻=0.778)與平方倒數(shù)函數(shù)的相關(guān)系數(shù)(r紅麻=0.779)非常接近,平方函數(shù)模型更適用于計算紅麻纖維線密度。因此可以認(rèn)為紅麻纖維線密度與纖維直徑的最佳模型為平方模型,為ρl紅麻=17.82+0.005d2(r紅麻=0.778)。

        表1 ? ?紅麻纖維線密度與直徑相關(guān)回歸模型與相關(guān)系數(shù)

        圖1 ? ?紅麻纖維線密度與直徑相關(guān)性回歸曲線和散點(diǎn)圖

        4.2 ?顯著性檢驗

        所選的20個樣品采用中段法與儀器法的測試結(jié)果見表2。

        F檢驗:F紅麻=——=——=1.20 ?在選用顯著水平α=0.05情況下F紅麻=1.20

        t檢驗:t紅麻= ? ? ? ? ?=——————=1.37 即在顯著水平α=0.05情況下,t紅麻=1.37

        4.3 ?方法精密度

        4.3.1 ?并行精度

        檢測室內(nèi)部檢測結(jié)果見表3,其變異系數(shù)為3.70%<5%,在可接受的范圍內(nèi)。

        4.3.2 ?再現(xiàn)性精密度

        4個實驗室的檢測結(jié)果和統(tǒng)計分析分別見表4和表5。在本次驗證試驗中測量次數(shù)n=6,實驗室數(shù)P=3,顯著水平α=1%,C臨界值為0.520;α=5%,C臨界值為0.445,通過查科克倫檢驗臨界值表,無異常單元。顯著水平α=1%,G臨界值為1.496;α=5%,G臨界值為1.481,通過查格拉布斯臨界值表,無異常單元。

        4.3.3 ?實驗室間結(jié)果

        表5 ? ?實驗室間結(jié)果統(tǒng)計

        5 ? ?結(jié)論

        紅麻為束纖維,纖維呈不規(guī)則圓形,現(xiàn)行的紅麻纖維線密度檢測方法存在一些弊端,并沒有一個精準(zhǔn)的測試方法。盡管本儀器法的相關(guān)性在整個直徑區(qū)間沒有達(dá)到極顯著水平,但相對于傳統(tǒng)手工法來說,時間快,勞動強(qiáng)度小,除了樣品前處理外,測試過程完全自動化,具有精密度高、穩(wěn)定性好、簡單、快速實用等特點(diǎn)。本方法的檢測限為0.01 mm,檢測適用范圍為10 mm~100 mm。是一種自動測定紅麻纖維線密度的快速實用的新方法,可以在實驗室范圍內(nèi)代替?zhèn)鹘y(tǒng)中段稱重法測定紅麻纖維線密度。

        參考文獻(xiàn):

        [1]朱虹,王翠芳,張玲娥,等.不同方法測試?yán)w維直徑的結(jié)果分析[J].中國纖檢,2012,(2):70-72.

        [2] GB/T 12411—2006 黃、紅麻纖維試驗方法[S].

        [3] 肖愛平.苧麻纖維支數(shù)與直徑的相關(guān)性研究 [J].紡織學(xué)報,2002,23(3):9-10.

        [4] GB/T 6379.1—2004 測試方法與結(jié)果的準(zhǔn)確度(正確度與精密度)[S].

        (作者單位:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所)

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