канд. техн. наук, старший научный сотрудник, "Paxtasanoat ilmiy markazi" AJ, Республика Узбекистан, г. Ташкент
Влияние влажности и геометрических характеристик шерстяного волокна на прохождения звукового сигнала на приборе ПАM-1
АННОТАЦИЯ
В статье изучено изменение показателей звукового сигнала прибора ПАM-1 в зависимости от влажности и геометрических характеристик шерстяного волокна.
ABSTRACT
The article examines the change in indicators of the sound signal of the device PAM-1, depending on the humidity and geometric characteristics of wool fiber.
Ключевые слова: шерсть, длина, диаметр, неровнота, акустический прибор, влажность, звуковой сигнал, регрессионный анализ.
Keywords: wool, length, diameter, unevenness, acoustic device, humidity, sound signal, regression analysis.
Ввиду высокого удельного веса стоимости сырья в шерстяной промышленности, первостепенное значение приобретает рациональное и экономное использование шерсти. В результате несоответствия качественных показателей физической шерсти требованиям отрасли первичной обработки наблюдается тенденция снижения выхода волокна.
В связи с такой ситуацией высокую актуальность приобретают научные исследования, направленные на разработку и внедрение более совершенных испытательных приборов нового поколения и соответствующие методы оценки ее свойств. Поэтому использование экспрессного акустического метода определения геометрических характеристик и сравнение полученных результатов с полученными при определении по стандартным методикам, является актуальной задачей.
Целью исследования явилось изучение возможности использования акустического прибора ПАM-1 при определении качественных характеристик шерстяных волокон.
Косвенные характеристики тонины и грубости шерстяных волокон отобранных пород были также определены на унифицированном акустическом приборе ПАM-1. Акустический прибор ПАM-1, предназначенный для определения показания микронейр хлопкового волокна экспрессным методом. Принцип работы прибора основан на способности пропускать звуковые импульсы через текстильные волокна в зависимости от их структуры. Метод является косвенным методом оценки тонины и грубости волокон [1].
Для оценки шерстяных волокон на приборе ПАM-1 экспрессным методом были проведены экспериментальные исследования. Результаты определения прохождения сигналов звуковых импульсов через шерстяные волокна на приборе ПАM-1 при массе образцов
Таблица 1.
Оценка грубости шерстяных волокон акустическим методом
№ п\п |
Наименование пород шерстяного волокна |
Показания прибора, цикл |
Среднее значение |
||
1 вар. |
2 вар. |
3 вар. |
|||
1 |
Гиссарская |
664 |
664 |
664 |
664 |
2 |
Каракульская |
1285 |
1282 |
1282 |
1283 |
3 |
Местная помесная |
1517 |
1517 |
1517 |
1517 |
Результаты прохождения звуковых импульсов представлены на рис.1
Рисунок 1. Прохождения звуковых импульсов через шерстяные волокна на приборе ПАM-1
Величина проходящего через массу навески шерсти звукового импульса зависит от плотности укладки массы волокон в измерительной камере. Плотность будет тем выше, чем больше в составе тонких пуховых волокон.
Анализ результатов показывает, что наибольшую величину прохождения звукового импульса имеет грубая помесная шерсть, у которой самое большое значение толщины волокна и равномерность по длине, что способствует равномерной укладке волокон в измерительной камере и прохождению наибольшего значения звукового импульса.
Самое маленькое значение прохождения звукового сигнала у образца Гиссарской шерсти. Оно соответственно на 48 % и 56% меньше, чем у Каракульской и Помесной шерсти, что вероятно можно объяснить большей плотностью укладки волокон в камере прибора. Это можно объяснить тем, что Гиссарская шерсть имеет наименьший диаметр, большую равномерность по тонине и присутствие коротких волокон, дают сильное уплотнение и препятствуют проникновение звука.
Так как воздух является проводником звука, то чем больше плотность волокон, препятствующих проникновению воздуха, отмечается большее затухание импульса. Таким образом, более тонкие и мягкие волокна будут создавать более высокую плотность укладки и способствовать затуханию импульсов.
Для исследования формы связи пар данных, приведенных в таблице 2, проведен регрессионный анализ. Для этого по статистическим данным получены уравнения зависимостей (линейная, полиномиальная) и рассчитаны коэффициенты детерминации с использованием программы Microsoft Еxcel.
Таблица 2.
Показание прибора ПАM-1 в зависимости от тонины, массы и влажности образцов
№ |
Порода овец |
Диаметр волокна, мкм |
Показания прибора, цикл |
||||||||
Масса образцов, грамм |
Масса образцов, грамм |
Масса образцов, грамм |
|||||||||
8 |
9 |
10 |
|||||||||
Влажность образцов,% |
Влажность образцов,% |
Влажность образцов,% |
|||||||||
7 |
12 |
17 |
7 |
12 |
17 |
7 |
12 |
17 |
|||
1 |
Шерсть Гиссарская |
29 |
1203 |
1208 |
1206 |
818 |
827 |
911 |
594 |
629 |
664 |
2 |
Шерсть Каракульская |
33 |
1324 |
1520 |
1716 |
1108 |
1304 |
1499 |
882 |
1083 |
1283 |
3 |
Шерсть Помесная |
44 |
1666 |
1702 |
1738 |
1552 |
1603 |
1654 |
1440 |
1479 |
1517 |
В таблицу 3 занесены уравнения полиномиальных моделей регрессии, которые наилучшим образом описывают зависимость пар данных, а коэффициенты детерминации принимают наибольшие значения.
Таблица 3.
Сводные данные регрессионного анализа
Пары данных для оценки |
Параметры |
|
Уравнение модели |
Коэффициент детерминации, R2 |
|
При влажности пробы 7 % |
||
При массе пробы |
Y=30,809x+309,73 |
R2 =0,9999 |
При массе пробы |
Y=-2,1424x2 +205,33x-3334,5 |
R2 =1 |
При массе пробы |
Y=-1,4114x2 +159,43x-2842,2 |
R2 =1 |
При влажности пробы 17 % |
||
При массе пробы |
Y=-8,3839x2 +647,65x-10528 |
R2 =1 |
При массе пробы |
Y=-8,8674x2 +696,86x-11840 |
R2 =1 |
При массе пробы |
Y=-8,8985x2 +706,46x-12340 |
R2 =1 |
Качество составленных уравнений регрессии оценено с помощью величины достоверности аппроксимации (коэффициента детерминации), который равен квадрату коэффициента корреляции (R2). Он показывает, в какой мере изменчивость у (результативного признака) объясняется поведением х (факторного признака), т. е. какая часть общей изменчивости у вызвана собственно влиянием х. Этот показатель вычисляется путём простого возведения в квадрат коэффициента корреляции. Тем самым доля изменчивости у, определяемая выражением 1 − R2, оказывается необъясненной [2].
Результаты регрессионного анализа показывают, что между факторами звукового сигнала и диаметром образцов шерстяных волокон наблюдается сильная зависимость, коэффициент детерминации при влажности 17% и при тонине шерстяных волокон соответственно : 29 мкм, 33 мкм, 44 мкм составляет R2 = 1, значение которого говорит о том, что 100% общей вариации звукового импульса обусловлено вариацией фактора – размером поперечного сечения шерстяных волокон.
Полученные значения по среднеквадратическому отклонению и коэффициенту вариации по выходному параметру (прохождение звукового сигнала) в зависимости от массы отобранных лабораторных проб при влажности проб 17% приведены в таблице 4.
Таблица 4.
Показатели неравномерности значений прохождения звукового импульса
№ |
Порода овец |
Масса образцов, 8 грамм |
Масса образцов, 9 грамм |
Масса образцов, 10 грамм |
|||
Средне квадратическое отклонение, мВ |
Коэффициент вариации,% |
Средне квадратическое отклонение, мВ |
Коэффициент вариации,% |
Средне квадратическое отклонение, мВ |
Коэффициент вариации,% |
||
1 |
Шерсть Гиссарская |
1,16 |
0,096 |
0 |
0 |
0 |
0 |
2 |
Шерсть Каракульская |
1,39 |
0,08 |
1,22 |
0,08 |
1,73 |
0,13 |
3 |
Шерсть Помесная |
0,94 |
0,05 |
2,0 |
0,12 |
0 |
0 |
Как видно из таблицы 4 среднеквадратическое отклонение по звуковому сигналу при массе отобранной пробы равной 8 грамм у Гиссарской шерсти составляет 1,16 мВ, что на 16,5% меньше чем у Каракульской шерсти и на 23,4% больше чем у Помесной шерсти; коэффициент вариации у Гиссарской шерсти составляет 0,096% что на 0,7% меньше чем у Каракульской шерсти и на 0,046% больше чем у Помесной шерсти. Среднеквадратическое отклонение по звуковому сигналу при массе отобранной пробы равной 9 грамм у Гиссарской шерсти равняется нулю, у Каракульской шерсти- 1,22мВ, что на 39% меньше чем у Помесной шерсти; коэффициент вариации у Каракульской шерсти составляет 0,08% что на 0,04% меньше чем у Помесной шерсти. При массе отобранных проб, составляющих 10 грамм у Гиссарской шерсти и у Помесной значения по среднеквадратическим отклонения и коэффициентам вариации равны нулю, но у Каракульской шерсти, учитывая её большую неравномерность по тонине, которая по стандартной методике составляет 51,5%, среднеквадратическое отклонение по звуковому сигналу составляет 1,73 мВ, а коэффициент вариации – 0,13%.
При определении среднего арифметического значения неровноты звукового импульса на приборе ПАM-1 в зависимости от массы образца при помощи значений, приведённых в таблице 4, получим, что при массе 8 грамм среднеквадратическое отклонение составило 1,16 мВ, а коэффициент вариации -0,075%, при массе образца 9 грамм среднеквадратическое отклонение составило 1,07 мВ, а коэффициент вариации -0,06%, при массе образца 10 грамм среднеквадратическое отклонение составило 0,6 мВ, а коэффициент вариации -0,04%.
Выводы:
- Между факторами звукового сигнала и диаметром образцов шерстяных волокон наблюдается сильная зависимость, коэффициент детерминации при влажности 17% и при тонине шерстяных волокон соответственно : 29 мкм, 33 мкм, 44 мкм составляет R2 = 1, значение которого говорит о том, что 100% общей вариации звукового импульса обусловлено вариацией фактора – размером поперечного сечения шерстяных волокон.
- Можно сделать вывод, что для шерстяных волокон наиболее оптимальной массой образца является значение в 10 грамм, так как при указанной массе показатели среднеквадратического отклонение и коэффициента вариации результатов испытаний наименьшие.
Список литературы:
1. Шустов Ю.С., Кирюхин С.М., Давыдов А.Ф. и др. Лабораторный практикум по текстильному материаловедению. ООО «Научно-издательский центр» ИНФРА-М, Москва, 2016.-72-78с.
2. D.J. Cottlea and B.P. Baxterb Wool metrology research and development. School of Environmental and Rural Science, University of New England, Armidale, NSW 2350, Australia; b SGS New Zealand Ltd., P.O. Box 15062, Wellington, New Zealand (Received 5 March 2015; final version received 2 October 2015)
3. ГОСТ 17514- Межгосударственный стандарт «Шерсть натуральная. Методы определения тонины»
4. ГОСТ 20576 «Шерсть натуральная. Правила приёмки и методы отбора проб»
5. Ахмедов А.А. ПАМ-1. Определение сорта хлопкового волокна при помощи акустического прибора. АО Научный центр «Пахтасаноат». Ташкент, 2002 г.
6. Тимошенко Н.К., д-р экон.н. Разгонов Н.Г., к.с.-х.н., Баженова И.А. к.с.-х.н., Пелиховская Т.Н., к.с.-х.н. “Тонина как основной показатель шерсти” Журнал Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. 2013 г.