Влияние влажности и геометрических характеристик шерстяного волокна на прохождения звукового сигнала на приборе ПАM-1

Influence of humidity and geometrical characteristics of wool fiber on the passage of the sound signal on the PAM-1 device
Цитировать:
Ахмедов А.А., Лайшева Э.Т., Валиева З.Ф. Влияние влажности и геометрических характеристик шерстяного волокна на прохождения звукового сигнала на приборе ПАM-1 // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2018. № 12 (57). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/6711 (дата обращения: 31.10.2020).
Прочитать статью:

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 10 грамм и влажности 17% представлены в таблице 1.

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 8 грамм

Y=30,809x+309,73

R2 =0,9999

При массе пробы 9 грамм

Y=-2,1424x2 +205,33x-3334,5

R2 =1

При массе пробы 10 грамм

Y=-1,4114x2 +159,43x-2842,2

R2 =1

При влажности пробы 17 %

При массе пробы 8 грамм

Y=-8,3839x2 +647,65x-10528

R2 =1

При массе пробы 9 грамм

Y=-8,8674x2 +696,86x-11840

R2 =1

При массе пробы 10 грамм

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:

  1. 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.
  2. 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.

 

Информация об авторах

канд. техн. наук, профессор, “Paxtasonoat Ilmiy markazi” Joint stock company, Республика Узбекистан, г.Ташкент

candidate of technical sciences, “Paxtasonoat Ilmiy markazi” Joint stock company, Uzbekistan, Tashkent

старший преподаватель, Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности, Республика Узбекистан, г.Ташкент

senior teacher, Tashkent Institute of Textile and Light Industry, Uzbekistan, Tashkent

ст. преп., Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности, Республика Узбекистан, г.Ташкент

senior teacher, Tashkent Institute of Textile and Light Industry, Uzbekistan, Tashkent

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович.
Top