谷趁趁,坎雜,王麗紅,劉飛

(1石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院/新疆兵團(tuán)農(nóng)業(yè)機(jī)械重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,石河子832003;2石河子大學(xué)水利建筑工程學(xué)院,石河子832003)

脫絨棉種介電常數(shù)與含水率的關(guān)系

谷趁趁1,坎雜1,王麗紅1,劉飛2

(1石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院/新疆兵團(tuán)農(nóng)業(yè)機(jī)械重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,石河子832003;2石河子大學(xué)水利建筑工程學(xué)院,石河子832003)

脫絨棉種含水率是影響棉種的介電常數(shù)的關(guān)鍵因素,為給脫絨棉種介電分選關(guān)鍵參數(shù)的后期研究提供依據(jù),利用介電常數(shù)的測量裝置以及MA45C-000230V1水份測量儀等裝置對(duì)脫絨棉種介電常數(shù)與含水率等因素進(jìn)行了試驗(yàn),運(yùn)用SPSS軟件對(duì)脫絨棉種介電常數(shù)進(jìn)行了方差分析和殘差分析,并分析了脫絨棉種介電常數(shù)與棉種含水率二者之間的關(guān)系,以及脫絨棉種介電常數(shù)的區(qū)間估計(jì)和預(yù)測。結(jié)果表明:脫絨棉種介電常數(shù)與棉種含水率之間最優(yōu)回歸方程為Y^=10.606+90.943X,統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)點(diǎn)與回歸方程線擬合良好;棉種含水率為0.07時(shí)介電常數(shù)的估計(jì)區(qū)間為[15.80878,18.13587],預(yù)測值為16.9723。

脫絨棉種;介電常數(shù);含水率;關(guān)系;SPSS;回歸分析

Abstract:The moisture of cottonseeds is the key element which influences the cottonseed separator’s dielectric constant to ensure the good deleted effect of the cottonseed separator.The installation of dielectric constant and the moisture measurement MA45C-000230V1 and so on are used to do the experiment on the two factors.SPSS is used to analyze the ANOVA and residuals,the relationship between the moisture and dielectric constant of the cottonseed separator,and the regions of the estimation and prediction.The result is the statistic mode take on the meaning of statistics and the statistic data point can work very well,andthe best equation is=10.606+90.943X,the regions of calculation[15.80878,18.13587]and prediction value 16.9723,when the moisture is 0.07.

Key words:cottonseed separator;dielectric constant;moisture;relationship;SPSS;regression analysis

新疆是我國的產(chǎn)棉大省,棉花產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的三分之一以上,是新疆經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)[1]。精量播種技術(shù)對(duì)棉種的出芽率要求很高,因?yàn)樗蔷_地將棉花播種由一穴多粒精確為一穴一粒的播種技術(shù)[2]。介電分選是按物料之間的介電常數(shù)及粒重等差異進(jìn)行分選的一種方法,因此介電常數(shù)是介電分選過程中的一個(gè)重要的依據(jù)。國外對(duì)介電分選的研究是20世紀(jì)50年代由前蘇聯(lián)莫斯科農(nóng)業(yè)工程學(xué)院首先提出的[3],并相繼研究出了針對(duì)不同種子的介電分選設(shè)備。

種子的化學(xué)成分主要有水分、糖類、脂類、蛋白質(zhì)及其它含氮等物質(zhì)[4],除水分外,其它成分的相對(duì)介電常數(shù)都很小(2～3)。種子內(nèi)游離水含量一般為6%～15%,在20℃時(shí)其介電常數(shù)為80,而膠體結(jié)合水介電常數(shù)偏低,約為31[5]。因此,影響種子介電特性的主要因素是水分。

本文運(yùn)用SPSS軟件對(duì)脫絨棉種的介電常數(shù)和棉種含水率進(jìn)行回歸分析,建立二者之間的回歸方程,確定脫絨棉種的介電常數(shù)與其含水率之間的關(guān)系,為脫絨棉種介電分選及參數(shù)的優(yōu)化過程提供了可靠的依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與儀器

本次試驗(yàn)采用適宜在新疆北疆早、中熟棉區(qū)種植的新陸早26號(hào)棉種[6],棉種為2008年同一廠家同一批次生產(chǎn)。從該廠隨機(jī)抽取脫絨棉種,在實(shí)驗(yàn)室中采取十字劃分取樣,分成2份,其中一份進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn),另一份(20 kg)進(jìn)行介電常數(shù)測量試驗(yàn),對(duì)試驗(yàn)采取的脫絨棉種進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn),其發(fā)芽率與廠家給定的棉種的發(fā)芽率一致。采用的測量儀器主要有:脫絨棉種介電常數(shù)測量裝置 (圖 1)、MA45C-000230V1水份測量儀、電容表、電子天平等。

圖1 介電常數(shù)測量儀結(jié)構(gòu)示意Fig.1 The configuration sketch map of the dielectric constant of cottonseed separator measurement

1.2 試驗(yàn)方法

根據(jù)棉種加工工藝特點(diǎn)和要求,脫絨棉種含水率≤12%。將抽取的棉種分為20等份,并分別加入不等量的水,改變其含水率,靜置48 h以上使水份充分的滲透時(shí)測量棉種的含水率以及棉種的介電常數(shù),然后對(duì)測得的20組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

運(yùn)用脫絨棉種介電常數(shù)測量裝置(圖1)以及MA45C-000230V1水份測量儀分別測量棉種的介電常數(shù)與含水率。由于測量過程中要求對(duì)棉種進(jìn)行無損檢測[7],所以實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)棉種進(jìn)行完整測量。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析[8-10]

主要采用SPSS 13.0 for Windows軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 數(shù)據(jù)處理與分析

運(yùn)用SPSS13.0軟件處理及分析脫絨棉種介電常數(shù)和含水率的試驗(yàn)數(shù)據(jù),結(jié)果如圖2所示。

圖2顯示:脫絨棉種介電常數(shù)和棉種含水率之間有線性相關(guān)趨勢,因此可以進(jìn)一步作直線回歸。

圖2 脫絨棉種介電常數(shù)和棉種含水率的關(guān)系Fig.2 The relation graph of dielectric constant of cottonseed separator and the moisture of the cottonseed

2.2 方差分析

采用SPSS13.0軟件對(duì)脫絨棉種含水率與介電常數(shù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析,結(jié)果見表1。

由表1可知,概率 P=0.000小于顯著性水平0.05,拒絕零假設(shè),表明每組值間都存在顯著性差異,即含水率不同對(duì)脫絨棉種的介電常數(shù)存在著顯著性影響。說明此回歸模型具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,回歸顯著。

表1 脫絨棉種介電常數(shù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)方差分析Tab.1 The ANOVA of cottonseed separator’s dielectric constant

2.3 回歸方程

應(yīng)用SPSS13.0軟件確定脫絨棉種介電常數(shù)與含水率的回歸方程,回歸方程系數(shù)見表2、表3。

由表2、表3可知,復(fù)相關(guān)系數(shù) R=-0.937,決定系數(shù) R2=0.878,調(diào)整系數(shù) R3=0.871;SS組間=27.841,SS組內(nèi)=3.873,SS總計(jì)=31.687,總自由度 df=19,平方均值 MS組間=27.814,MS組內(nèi)=0.215。

F值反映了回歸方程顯著性。在 F檢驗(yàn)的過程中,F=MS組間/MS組內(nèi)=129.281 ?》0.05,表明因變量介電常數(shù)與自變量含水率之間整體線性關(guān)系顯著,可以用線性模型反映它們之間的關(guān)系。

t為t檢驗(yàn)的回歸系數(shù),與 F檢驗(yàn)不等價(jià)。脫絨棉種介電常數(shù)t的顯著性概率為0.000,小于0.05,表明含水率與介電常數(shù)由顯著性差異。

截距 a=10.606,回歸系數(shù) b=90.943,a、b為標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)。脫絨棉種介電常數(shù)與棉種含水率之間的回歸方程是:^Y=10.606+90.943X,復(fù)相系數(shù) R=0.937,決定系數(shù) R2=0.878,調(diào)整系數(shù) R3=0.871,標(biāo)準(zhǔn)誤差估計(jì)為0.464。

表2 脫絨棉種介電常數(shù)的回歸方程系數(shù)Tab.2 Coefficients of cottonseed separator’s dielectric constant

2.4 殘差分析

殘差是反映預(yù)測值與實(shí)際值之間的信息,F檢驗(yàn)和t檢驗(yàn)值表明脫絨棉種介電常數(shù)與含水率之間線性關(guān)系顯著,并不能表明數(shù)據(jù)的擬合效果很好。

應(yīng)用SPSS13.0軟件對(duì)脫絨棉種含水率與介電常數(shù)回歸方程進(jìn)行殘差分析,結(jié)果見圖3、圖4。

圖3 脫絨棉種介電常數(shù)殘差分布直方Fig.3 The Regression Standardized Residual’s Histogram of Cottonseed Separator’s Dielectric Constant

由圖3可見,殘差直方圖非常符合正態(tài)分布,統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)點(diǎn)基本靠近與推導(dǎo)出的回歸方程線。

圖4表明統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)點(diǎn)與回歸方程線(細(xì)線)擬合程度良好[9]。因此,得出的脫絨棉種介電常數(shù)與含水率關(guān)系的回歸方程^Y=10.606+90.943X是有意義的。

圖4 脫絨棉種介電常數(shù)的殘差Fig.4 Regression Standardized Predicted Value’s Scatterplo of Cottonseed Separator’s Dielectric Constant

3 結(jié)論

1)脫絨棉種的介電常數(shù)與含水率之間有較好的線性相關(guān)性。

2)脫絨棉種介電常數(shù)與含水率之間的回歸方程為:^Y=10.606+90.943X,殘差分析結(jié)果表明,該方程擬合程度良好。

[1]楊炳政,坎雜,王麗紅,等.脫絨棉種介電分選機(jī)電場的有限元分析[J].石河子大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2008,26(1):91-94.

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Relationships between Moisture and Dielectric Constant of the Cottonseed Separator

GU Chenchen1,KAN Za1,WANG Lihong1,LIU Fei2
(1 College of Mechanical and Electrical Engineering,Shihezi University/Agricultural Machinery Key Laboratory of the Xinjiang Production and Construction Corps,Shihezi 832003,China;2 College of Water Conservancy and Architectural Engineering,Shihezi University,Shihezi,832003,China)

S223.12

A

1007-7383(2010)05-0625-03

2010-02-26

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(3086154)

谷趁趁(1984-)女,碩士研究生,專業(yè)方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)機(jī)械化工程;e-mail:guchenchen57@163.com。

坎雜(1963-),男,教授,從事農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程研究;e-mail:kz-shz@163.com 。