摘  要：本發(fā)明涉及苧麻纖維品質(zhì)指標(biāo)檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型構(gòu)建與應(yīng)用，包括以下構(gòu)建方法，S1：細(xì)度測定：用纖維切割刀將纖維長度切割成厚度相同的纖維碎末，獲得纖維樣品，利用纖維細(xì)度自動分析儀獲得所有樣品的纖維斷裂強(qiáng)力與纖維細(xì)度的關(guān)系；S2：分析纖維細(xì)度與纖維斷裂強(qiáng)力的相關(guān)性，進(jìn)行函數(shù)模型擬合，得到纖維細(xì)度與纖維斷裂強(qiáng)相關(guān)的相關(guān)系數(shù)R，取相關(guān)系數(shù)R最大的函數(shù)模型；S3：將S2獲得的函數(shù)模型重新帶入纖維樣品進(jìn)行驗(yàn)證；S4：獲得纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型，本方法解決了傳統(tǒng)的苧麻單纖維的傳統(tǒng)國標(biāo)法計算模型不適應(yīng)大批量樣品纖維斷裂強(qiáng)力的分析的問題。

 

權(quán)利要求書

1.一種纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型構(gòu)建方法，其特征在于：包括以下構(gòu)建方法：

S1：細(xì)度測定：用纖維切割刀將纖維長度切割成厚度相同的纖維碎末，獲得纖維樣品，利用纖維細(xì)度自動分析儀獲得所有樣品的纖維斷裂強(qiáng)力與纖維細(xì)度的關(guān)系；

S2：分析纖維細(xì)度與纖維斷裂強(qiáng)力的相關(guān)性，進(jìn)行函數(shù)模型擬合，得到纖維細(xì)度與纖維斷裂強(qiáng)相關(guān)的相關(guān)系數(shù)R，取相關(guān)系數(shù)R最大的函數(shù)模型；

S3：將S2獲得的函數(shù)模型重新帶入纖維樣品進(jìn)行驗(yàn)證；

S4：獲得纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型構(gòu)建方法，其特征在于，在步驟S1中，所述纖維碎末的細(xì)度為1mm2mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型構(gòu)建方法，其特征在于，在使用纖維細(xì)度自動分析儀之前，需要對纖維碎末進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理步驟如下：

A1：把纖維碎末放入布樣器中，將潔凈的合葉式方形玻片打開，并且置于布樣器下方，通過布樣器的篩網(wǎng)使纖維碎末均勻散布在方形玻片上，使得纖維碎末完全展開；

A2：在方形玻片上合上樣片蓋，樣片蓋的四角放置有壓力塊，然后將A1和A2步驟下組成的纖維樣品放置于纖維細(xì)度自動分析儀的檢測口。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型構(gòu)建方法，其特征在于，所述方形玻片與樣片蓋之間的間隙小于2mm,壓力塊的承重壓力為0～0.8kg。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型構(gòu)建方法，其特征在于，纖維樣品的樣品數(shù)量大于200份。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型構(gòu)建方法，其特征在于，在S2中的函數(shù)模型擬合包括以下函數(shù)：線性函數(shù)、二次多項(xiàng)式、對數(shù)函數(shù)和、三次多項(xiàng)式，上述函數(shù)模型經(jīng)統(tǒng)計軟件對S1中的纖維樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行函數(shù)模型擬合。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型構(gòu)建方法，其特征在于，在確定的函數(shù)模型中進(jìn)行求導(dǎo)分析，確定是否為最佳函數(shù)模型。

8.一種纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型的應(yīng)用，其特征在于，在于如權(quán)利要求1所述纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型在纖維品質(zhì)指標(biāo)檢測技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型的應(yīng)用，其特征在于：苧麻纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型在纖維品質(zhì)指標(biāo)檢測技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。

 

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及苧麻纖維品質(zhì)指標(biāo)檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型構(gòu)建與應(yīng)用。

 

背景技術(shù)

苧麻纖維強(qiáng)力是評價衡量苧麻纖維拉伸斷裂性能最主要的品質(zhì)指標(biāo)，纖維強(qiáng)力越好，其韌性和可紡性能越好。目前測定苧麻單纖維強(qiáng)力主要依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《苧麻單纖維斷裂強(qiáng)力試驗(yàn)方法GB5886—1986》，由于苧麻纖維本身的不均勻性，該法規(guī)定測定一個苧麻單纖維樣品，需要通過人工在纖維強(qiáng)力儀上拉伸斷裂測定500根以上纖維強(qiáng)力，計算500根以上纖維斷裂強(qiáng)力的平均值，再通過測定的相應(yīng)細(xì)度計算出其纖維強(qiáng)度。該法勞動強(qiáng)力大，耗時費(fèi)力；

鑒于上述，通過苧麻纖維細(xì)度與其斷裂強(qiáng)力相關(guān)性分析，構(gòu)建一種基于苧麻單纖維強(qiáng)力快速計算回歸模型，并通過纖維細(xì)度儀快速測定出苧麻纖維細(xì)度代入其回歸模型，計算出苧麻單纖維斷裂強(qiáng)力，以解決傳統(tǒng)國標(biāo)法(GB5886—1986)測量苧麻單纖維強(qiáng)力耗時長的問題，為苧麻單纖維強(qiáng)力測定提供一種快速回歸模型計算法，特別適合大批量樣品纖維斷裂強(qiáng)力的分析

 

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決了傳統(tǒng)的苧麻單纖維的傳統(tǒng)國標(biāo)法計算模型不適應(yīng)大批量樣品纖維斷裂強(qiáng)力的分析的問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的基礎(chǔ)方案提供

一種纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型構(gòu)建方法，包括以下構(gòu)建方法：

S1：細(xì)度測定：用纖維切割刀將纖維長度切割成厚度相同的纖維碎末，獲得纖維樣品，利用纖維細(xì)度自動分析儀獲得所有樣品的纖維斷裂強(qiáng)力與纖維細(xì)度的關(guān)系；

S2：分析纖維細(xì)度與纖維斷裂強(qiáng)力的相關(guān)性，進(jìn)行函數(shù)模型擬合，得到纖維細(xì)度與纖維斷裂強(qiáng)相關(guān)的相關(guān)系數(shù)R，取相關(guān)系數(shù)R最大的函數(shù)模型；

S3：將S2獲得的函數(shù)模型重新帶入纖維樣品進(jìn)行驗(yàn)證；

S4：獲得纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型。

本基礎(chǔ)方案的原理及效果在于：

1.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方法的有益效果在于：通過纖維細(xì)度與其斷裂強(qiáng)力相關(guān)性分析，構(gòu)建一種基于纖維強(qiáng)力快速計算回歸模型，并通過纖維細(xì)度儀快速測定出苧麻纖維細(xì)度代入其回歸模型，計算出纖維斷裂強(qiáng)力，以解決傳統(tǒng)國標(biāo)法(GB5886—1986)測量纖維強(qiáng)力耗時長的問題，為苧麻單纖維強(qiáng)力測定提供一種快速回歸模型計算法，特別適合大批量樣品纖維斷裂強(qiáng)力的分析。

2.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本回歸模型更加優(yōu)秀，結(jié)合相關(guān)系數(shù)R和函數(shù)求導(dǎo)分析，并可以對照國際法對比分析，兩者差異不大，本回歸模型能夠?qū)崿F(xiàn)對國際法的替換。

進(jìn)一步，在步驟S1中，所述纖維碎末的細(xì)度為1mm2mm。

進(jìn)一步，在使用纖維細(xì)度自動分析儀之前，需要對纖維碎末進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理步驟如下：

A1：把纖維碎末放入布樣器中，將潔凈的合葉式方形玻片打開，并且置于布樣器下方，通過布樣器的篩網(wǎng)使纖維碎末均勻散布在方形玻片上，使得纖維碎末完全展開；

A2：在方形玻片上合上樣片蓋，樣片蓋的四角放置有壓力塊，然后將A1和A2步驟下組成的纖維樣品放置于纖維細(xì)度自動分析儀的檢測口。

進(jìn)一步，所述方形玻片與樣片蓋之間的間隙小于2mm,壓力塊的承重壓力為0～0.8kg。

進(jìn)一步，纖維樣品的樣品數(shù)量大于200份。

進(jìn)一步，在S2中的函數(shù)模型擬合包括以下函數(shù)：線性函數(shù)、二次多項(xiàng)式、對數(shù)函數(shù)和、三次多項(xiàng)式，上述函數(shù)模型經(jīng)統(tǒng)計軟件對S1中的纖維樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行函數(shù)模型擬合。

一種纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型的應(yīng)用，其特征在于，在于如權(quán)利要求1所述纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型在纖維品質(zhì)指標(biāo)檢測技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。

進(jìn)一步，苧麻纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型在纖維品質(zhì)指標(biāo)檢測技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。附圖說明

為了更清楚地說明本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1示出了本申請實(shí)施例提出的一種纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型構(gòu)建方法中在纖維細(xì)度自動分析儀中纖維斷裂強(qiáng)力(y,cN)與細(xì)度(x,m/g)的測定結(jié)果；

 

 

 

 

圖2 示出了本申請實(shí)施例提出的一種纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型構(gòu)建方法中纖維斷裂強(qiáng)力與細(xì)度的5種回歸模型及相關(guān)系數(shù)；

 

圖3 示出了本申請實(shí)施例提出的一種纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型構(gòu)建方法中纖維斷裂強(qiáng)力與細(xì)度的5種回歸模型的回歸曲線示意圖；

 

圖 4示出了本申請實(shí)施例提出的一種纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型構(gòu)建方法中國標(biāo)法與模型法兩種方法斷裂強(qiáng)力結(jié)果比較圖；

 

圖5 示出了本申請實(shí)施例提出的一種纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型構(gòu)建方法中維斷裂強(qiáng)力(y,cN)與纖維細(xì)度(x,m/g)的三次多項(xiàng)式回歸曲線圖；

 

圖6 示出了本申請實(shí)施例提出的一種纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型構(gòu)建方法中苧麻單纖維斷裂強(qiáng)力(y,cN)與纖維細(xì)度(x,m/g)的二次多項(xiàng)式回歸曲線圖。

 

 

具體實(shí)施方式

為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對依據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。

實(shí)施例如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示：

一種纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型構(gòu)建方法，包括以下構(gòu)建方法：

S1：細(xì)度測定：用纖維切割刀將纖維長度切割成厚度相同的纖維碎末，獲得纖維樣品，利用纖維細(xì)度自動分析儀獲得所有樣品的纖維斷裂強(qiáng)力與纖維細(xì)度的關(guān)系；

具體的:纖維碎末的細(xì)度為1mm2mm，纖維切割刀需要進(jìn)行熱處理，纖維切割刀的表面溫度在20℃30℃，確保纖維碎末的邊緣不會卷邊，為了確保數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)，在使用纖維細(xì)度自動分析儀之前，需要對纖維碎末進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理步驟如下：

A1：把纖維碎末放入布樣器中，將潔凈的合葉式方形玻片打開，并且置于布樣器下方，通過布樣器的篩網(wǎng)使纖維碎末均勻散布在方形玻片上，使得纖維碎末完全展開；

A2：在方形玻片上合上樣片蓋，樣片蓋的四角放置有壓力塊，然后將A1和A2步驟下組成的纖維樣品放置于纖維細(xì)度自動分析儀的檢測口，在上述步驟中，方形玻片與樣片蓋之間的間隙小于2mm,壓力塊的承重壓力為0～0.8kg，當(dāng)使用壓力塊后，纖維樣品的邊緣如果出現(xiàn)肉眼可見的卷邊現(xiàn)象，回到上述步驟：調(diào)整纖維切割刀的表面溫度，盡量確保所有的限位樣品不出現(xiàn)卷邊現(xiàn)象，為了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，纖維樣品的樣品數(shù)量大于200份，如說明書附圖1：

附圖1為在纖維細(xì)度自動分析儀工作，纖維斷裂強(qiáng)力(y)與細(xì)度(x)的測定結(jié)果，分析如圖1的264份數(shù)據(jù)，明顯可以看出，圖1檢測結(jié)果表明，纖維斷裂強(qiáng)力與其細(xì)度呈負(fù)相關(guān)。

依照纖維斷裂強(qiáng)力與其細(xì)度呈負(fù)相關(guān)的事實(shí)，建立纖維斷裂強(qiáng)力與其細(xì)度呈負(fù)相關(guān)的模型建立實(shí)驗(yàn)，進(jìn)入步驟S2。

S2：分析纖維細(xì)度與纖維斷裂強(qiáng)力的相關(guān)性，進(jìn)行函數(shù)模型擬合，得到纖維細(xì)度與纖維斷裂強(qiáng)相關(guān)的相關(guān)系數(shù)R，取相關(guān)系數(shù)R最大的函數(shù)模型；

具體的：我們采用最常見的五種函數(shù)模型，在S2中的函數(shù)模型擬合包括以下函數(shù)：線性函數(shù)、二次多項(xiàng)式、對數(shù)函數(shù)和三次多項(xiàng)式，上述函數(shù)模型經(jīng)統(tǒng)計軟件對S1中的纖維樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行函數(shù)模型擬合，用SPSS16.0統(tǒng)計軟件分別對苧麻單纖維的264組試驗(yàn)數(shù)據(jù)(纖維細(xì)度與斷裂強(qiáng)力)進(jìn)行函數(shù)模型擬合，得到纖維斷裂強(qiáng)力(y)與纖維細(xì)度(x)的5種回歸模型與對應(yīng)相關(guān)系數(shù)，如說明書附圖2，關(guān)于附圖2需要結(jié)合附圖3看，附圖3為上述5種函數(shù)模型的曲線表達(dá)圖，結(jié)合附圖2和附圖3，配合SPSS16.0統(tǒng)計軟件，算出5種函數(shù)模型最佳的函數(shù)為三次多項(xiàng)式函數(shù)模型(相關(guān)系數(shù)R最高為0.993)，但是結(jié)合圖2，明顯得知二次多項(xiàng)式函數(shù)模型(相關(guān)系數(shù)R最高為0.988)，因此需要進(jìn)行最佳模型分析：

在對最佳模型分析時：需要進(jìn)行范圍認(rèn)定：在確定的函數(shù)模型中進(jìn)行求導(dǎo)分析，確定是否為最佳函數(shù)模型。

需要結(jié)合圖2、圖5和圖6，具體的：對三次多項(xiàng)式(Cubic)y＝52.84+0.031x3.43×10⁵x²+6.92×10⁹x³一階求導(dǎo)得：y'＝0.0316.86×10⁵x+20.76×10⁹x²，令0.0316.86×10⁵x+20.76×10⁹x²＝0，得駐點(diǎn)x₁＝525、x₂＝2779，可知單調(diào)遞減區(qū)間x∈(525,2779)、單調(diào)遞增區(qū)間x∈(0,525)與x∈(2779,+∞)。對二次多項(xiàng)式(Quadratic)y＝107.580.054x+8.55×10⁶x²一階求導(dǎo)得：y'＝0.054+17.1×106x，令0.054+17.1×106x＝0，得駐點(diǎn)x＝3158，可知單調(diào)遞減區(qū)間x∈(0,3158)、單調(diào)遞增區(qū)間x∈(3158,+∞)。由于二次多項(xiàng)式與三次多項(xiàng)式的相關(guān)系數(shù)接近，并結(jié)合纖維細(xì)度值實(shí)際范圍(1000m/g～3000m/g)，確定纖維斷裂強(qiáng)力與纖維細(xì)度的最佳模型為二次多項(xiàng)式平方模型：y＝107.580.054x+8.55×10⁶x²，定義域單調(diào)遞減區(qū)間x∈(0,3158)涵蓋了纖維細(xì)度值實(shí)際范圍，即：該模型可用于相應(yīng)纖維斷裂強(qiáng)力的計算。

結(jié)合相關(guān)系數(shù)R和函數(shù)求導(dǎo)分析，確定纖維斷裂強(qiáng)力與纖維細(xì)度的最佳模型為二次多項(xiàng)式平方模型。

S3：將S2獲得的函數(shù)模型重新帶入纖維樣品進(jìn)行驗(yàn)證；

具體的：從上文我們可以知道，二次多項(xiàng)式平方模型僅僅適用于S1中那264樣品模型的構(gòu)建，是否有作用，需要結(jié)合傳統(tǒng)的國際檢測法，進(jìn)行對比分析：

具體的對比分析步驟如下：

另取若干個苧麻單纖維樣分別用傳統(tǒng)國標(biāo)法(GB5886—1986)測定纖維斷裂強(qiáng)力，同時用纖維細(xì)度儀測定相應(yīng)纖維樣品細(xì)度，將測定的細(xì)度代入回歸模型計算出纖維斷裂強(qiáng)力，并對國標(biāo)法與回歸模型法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)(F檢驗(yàn)和t檢驗(yàn))，檢驗(yàn)是否有顯著性差異；

F檢驗(yàn)：在選用顯著水平α＝0.05情況下，F(1.01)<F0.05(19，19)(2.20)，兩種方法精密度是一致的，即兩種分析方法差異不顯著；

t檢驗(yàn)：即在顯著水平α＝0.05情況下，t(0.060)<t_{(0.05，38)}(2.02)，兩種測定方法的準(zhǔn)確度無顯著差異，即兩種分析方法差異不顯著；

那么得出結(jié)論，上文所構(gòu)建的回歸模型與傳統(tǒng)的國際法標(biāo)準(zhǔn)模型相比，差異不大，本回歸模型可替代傳統(tǒng)的國際法標(biāo)準(zhǔn)模型。

具體的數(shù)據(jù)如圖4所示，圖4的中y₁按國標(biāo)法測定的結(jié)果，y₂由本文構(gòu)建的回歸模型計算得到的結(jié)果，從具體的數(shù)據(jù)可知，兩者差異不大，本回歸模型能夠?qū)崿F(xiàn)替換。

S4：獲得纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型，纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型：y＝107.58?0.054x+8.55×10^?6x²

結(jié)合上文構(gòu)建的纖維斷裂強(qiáng)力回歸模型，將該模型應(yīng)用在纖維品質(zhì)指標(biāo)檢測技術(shù)領(lǐng)域中，如苧麻纖維。

本方法的有益效果在于：

1.通過纖維細(xì)度與其斷裂強(qiáng)力相關(guān)性分析，構(gòu)建一種基于纖維強(qiáng)力快速計算回歸模型，并通過纖維細(xì)度儀快速測定出苧麻纖維細(xì)度代入其回歸模型，計算出纖維斷裂強(qiáng)力，以解決傳統(tǒng)國標(biāo)法(GB5886—1986)測量纖維強(qiáng)力耗時長的問題，為苧麻單纖維強(qiáng)力測定提供一種快速回歸模型計算法，特別適合大批量樣品纖維斷裂強(qiáng)力的分析。

2.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本回歸模型更加優(yōu)秀，結(jié)合相關(guān)系數(shù)R和函數(shù)求導(dǎo)分析，并可以對照國際法對比分析，兩者差異不大，本回歸模型能夠?qū)崿F(xiàn)對國際法的替換。

本方法解決了傳統(tǒng)的苧麻單纖維的傳統(tǒng)國標(biāo)法計算模型不適應(yīng)大批量樣品纖維斷裂強(qiáng)力的分析的問題。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡介修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。

 

摘自國家專利，申請?zhí)?/font>：202210510446.3，發(fā)明人：冷鵑，肖愛平，段盛文，劉亮亮，廖麗萍，馮湘沅，成莉鳳，楊琦，申請日：2022.05.11