皮革感官特性參數的測試實驗及數據處理

張明，董繼先，穆青（陜西科技大學機電工程學院，陜西西安710021）

皮革感官特性參數的測試實驗及數據處理

張明*，董繼先，穆青
（陜西科技大學機電工程學院，陜西西安710021）

摘要院通過新型皮革感官特性參數測試儀器對5種等級不同的皮革試樣進行頂伸與壓縮性能試驗，采用測得的位移載荷數據來確定皮革的感官特性參數（柔軟度和豐滿度）。用SPSS軟件中線性擬合和指數擬合方法對試驗結果進行了分析，并與主觀檢測結果進行了對比。結果表明：驗證了壓縮實驗結果線性擬合、頂伸實驗結果指數擬合更準確；柔軟度與豐滿度呈正相關關系。

關鍵詞院感官特性參數；壓縮性能；頂伸性能；SPSS曲線擬合

前言

皮革主要感官特性參數的檢驗，一直采用傳統的評價方法，如感觀檢驗、語言描述等。檢驗人員的主觀感覺成分在很大程度上摻雜到了檢驗結果中，不能客觀、準確地反映出皮革的質量。因此，評價皮革成品的感官特性參數需要有更客觀的方法[1]。最新的研究表明，皮革的感官參數與皮革的頂伸、壓縮、彎曲、拉伸4項指標有密切的關系[2]。同時，對相關實驗數據該如何處理才能使結果更加準確也是需要進一步研究的。本文使用新型皮革感官特性參數測試儀器進行頂伸與壓縮實驗，用SPSS分析軟件對實驗數據進行了數據處理，驗證了壓縮實驗數據采用線性擬

合、頂伸實驗數據采用指數擬合更為準確，也驗證了柔軟度與豐滿度呈正相關的結論。

1　實驗

1.1實驗試樣與主觀評定

隨機選取5張已經裁剪好的圓形牛皮革試樣，試樣尺寸大小、厚度一致。請多位皮革專家分別對其進行主觀評定。根據主觀判斷進行綜合評分、排序，5張皮革試樣從優到劣編號為1，2，3，4，5。

1.2儀器實驗方法

將5種等級的皮革試樣經空氣調節（溫度為（20±2）℃、相對濕度為（65±2）%）48 h后進行實驗[3]。實驗用儀器為陜西科技大學與浙江溫州輕工業研究院共同研發的新型皮革感官特性參數測試儀器[4]。

頂伸性能和壓縮性能與皮革感官特性參數數學模型關系[5]為：若將測得的位移和載荷的數據采用線性擬合，可以得到頂伸和壓縮性能加載曲線為= f（x）=+，卸載曲線為= f （x）='+'；若將測得的位移和載荷的數據采用指數擬合，可以得到頂伸和壓縮性能加載曲線為

'越大表明皮革越容易恢復原形，皮革的豐滿度越大。

頂伸性能測定方法：皮革試樣用圓環固定在留有圓孔的夾持裝置上，從位移零位開始，橫梁按照給定的速度向下運動帶動頂桿逐步施加頂伸力，測定皮革頂伸階段的載荷、位移等參數[6]。

壓縮性能測定方法：皮革試樣放置在壓縮平臺上，從位移零位開始，橫梁向下運動壓縮皮革試樣，測定皮革壓縮階段的載荷、位移等參數[7]。

2　實驗結果

依次對5種等級皮革試樣進行頂伸性能和壓縮性能實驗。實驗得到的位移載荷數據（節選）如表1和表2所示。

3　實驗結果SPSS分析

曲線回歸分析的基本任務是通過兩個相關變量的實際觀察數據建立曲線回歸方程，以揭示兩變量之間的曲線聯系形式。首要的工作是確定兩變量之間的曲線關系類型。其中便可以通過觀察實測點的分布趨勢與哪一類已知的函數曲線最接近，則選用該函數關系式來擬合其曲線關系[8]。

3.1選定模型進行曲線估計

表1　頂伸性能位移載荷數據（節選）

表2　壓縮性能位移載荷數據（節選）

圖1　曲線估計主對話框

觀察位移載荷曲線圖，兩個變量之間的曲線關系不太明顯，要判定這兩個變量適用于哪種模型，需要進一步計算。在主菜單中單擊“分析”，從下拉菜單中選擇“回歸：曲線估計”，彈出曲線估計主對話框，如圖1所示。從左側的變量對話框中選擇V1（位移）作為因變量，再選擇V2（載荷）作為自變量。本例選擇線性模型、指數模型進行擬合。對話框中其他項目選擇“在等式中包含常量”、“根據模型繪圖”、“顯示ANOVA表格”，單擊“確定”，執行統計分析。

3.2頂伸實驗結果擬合

以1號皮革試樣位移-載荷曲線為例分析，利用SPSS軟件對其進行加載曲線和卸載曲線擬合，擬合結果如圖2和圖3所示。

同理，對其他試樣進行同樣的曲線回歸分析，可以得到相似的擬合曲線圖。從圖2和圖3中可以看出，實測點的分布趨勢與指數函數曲線最接近，因此選用指數函數來擬合曲線。

圖2　頂伸性能加載曲線擬合曲線

3.2.1加載過程指數擬合

由軟件得試樣1指數擬合標準化系數（k1）為0.949。同理可以得到其他試樣的擬合結果。結果見表3。

由表3知，加載過程斜率大小為k2＞k1＞k3＞k5＞k4。即皮革試樣柔軟度大小為2＞

1＞3＞5＞4。

表3　指數擬合加載斜率

表4　指數擬合卸載斜率

3.2.2卸載過程指數擬合

由軟件得試樣1指數擬合標準化系數（斜率k'1）為0.994。同理可以得到其他試樣的擬合結果。結果見表4。

由表4知，卸載過程斜率大小為k'1＞k'2＞k'3＞k'5＞k'4。即皮革試樣豐滿度大小為1＞2＞3＞5＞4。

3.3壓縮實驗結果擬合

以1號皮革試樣位移-載荷曲線為例分析，利用SPSS軟件對其進行加載曲線和卸載曲線擬合，擬合結果如圖4和圖5所示。同理，對其他試樣進行相同的曲線回歸分析，可以得到相似的擬合曲線圖。從圖4和圖5中可以看出，實測點的分布趨勢與線性模型曲線更接近，因此選用線性模型來擬合曲線。

3.3.1加載過程線性擬合

由軟件得試樣1線性擬合標準化系數（k1）為0.963。同理可以得到其他試樣的擬合結果。結果見表5。

由表5知，加載過程斜率大小為k2＞k1＞k3＞k4＞k5。即皮革試樣柔軟度大小為2＞1＞3＞4＞5。

3.3.2卸載過程線性擬合

由軟件得試樣1線性擬合標準化系數（k’1）為0.954。同理可以得到其他試樣的擬合結果。結果見表6。

由表6知，卸載過程斜率大小為k’2＞k’1＞k’3＞k’4＞k’5。即皮革試樣豐滿度大小為2＞1＞3＞4＞5。

4　結論

圖4　壓縮性能加載曲線擬合曲線

圖5　壓縮性能卸載曲線擬合曲線

表5　線性擬合加載斜率

表6　線性擬合卸載斜率

本論文做了頂伸性能和壓縮性能實驗，實驗數據表明新型皮革感官特性參數測試儀器能對皮革感官特性參數進行客觀評定，同時驗證了頂伸性能實驗所得到的位移載荷數據采用指數擬合的方法進行曲線估計，壓縮性能實驗所得到的位

移載荷數據采用線性擬合的方法進行曲線估計更加準確。兩種實驗所得到的結果進行相應的曲線擬合后，所表征的柔軟度和豐滿度與專家主觀評定結果基本一致，也表明柔軟度與豐滿度呈正相關。不足的是，此次沒有做彎曲及拉伸實驗，也沒有做其他皮革如羊皮、豬皮的相關實驗，只做了牛皮革的頂伸與壓縮實驗，只能是初步結論。所以有待進一步的工作來對皮革感官特性參數進行綜合測試與評定。

參考文獻：

[1]穆青，董繼先，王博.皮革觸覺特性參數測試的研究現狀與展望[J].中國皮革，2014，43（21）：38-41.

[2]王博，董繼先，錢德明，等.皮革感官特性參數測試儀的載荷傳感器標定[J].皮革科學與工程，2010，20（5）：66-68.

[3]國家輕工業局.QB/T 2464.23-1999，皮革物理機械性能檢測的標準[S].

[4]張三，張國慶，董繼先.基于LABVIEW的皮革感官特性參數測試系統[J].中國皮革，2010，39（9）：38-42

[5]董繼先，張三，張曉鐳，等.皮革感官特性參數的力學表征方法[J].皮革科學與工程，2008，18（6）：41-44.

[6]董繼先，張三，錢德明，等.新型皮革感官特性參數測試儀器的研究[J].中國皮革，2008，37（21）：43-45.

[7]陸琦，王博，董繼先，等.皮革感官參數測定儀器的控制系統研制[J].中國皮革，2010，39（15）：29-32.

[8]王頡.試驗設計與SPSS應用[M].北京：化學工業出版社，2007：146-147.

張明（1990-），男，湖北荊州人，在讀碩士研究生，研究方向：機械電子工程。

聯系方式：13259462846。

*通訊聯系人

Testing Experiment on the Leather’s Tactile Characteristic Parameters and Corresponding Data Processing

ZHANG Ming*, DONG Ji-xian，MU Qing
（Academy of Mechanical and Electrical Engineering, Shannxi University of Science and Technology, Xi’an 710021 ,China）

Abstract:The leather sensory characteristic parameters, such as softness and fullness, which were determined by the obtained displacement load data, were tested with the measurement of extension and compression property of five kinds of different grades of leathers by using the new testing instrument. The test results, which were analyzed by the linear fitting and exponential fitting method respectively using the SPSS software, and compared to the subjective test results, showed that it was verified more accurate with the linear fitting for the compression data and the exponential fitting for extension data, and the softness of leather was positively correlated with fullness.

Key words:tactile characteristic parameter; compression performance; extension performance; SPSS curve fitting

作者簡介第一

收稿日期：2015-06-15

中圖分類號院TS 57

文獻標志碼院A

文章編號：1671-1602（2015）14-0031-05