分梳山羊绒纤维品质指标的灰色关联分析

分梳山羊绒纤维品质指标的灰色关联分析

山羊绒纤维是珍贵的特种动物纤维之一。由于其良好的口感和良好的食用性能，它受到了广泛的欢迎。我国山羊绒的产量约占世界总产量的80%以上,而且品质最佳。分梳山羊绒纤维是指经洗涤、工业分梳剔除刚毛加工后的山羊绒,是毛纺加工的原料,其品质一直受到生产企业的高度关注。作为一种天然动物纤维,山羊绒纤维的品质受到多个指标的影响,各品质指标具有离散性、模糊性和关联性,这些品质指标对于纤维品质的综合表现存在影响,但是影响程度不相同。因此,有效地确定各品质指标对于纤维综合性能的贡献系数,不仅可以直观地反映山羊绒纤维各品质指标之间主次地位,同时也为对比山羊绒纤维之间的品质优劣提供依据。目前对山羊绒纤维品质的评定主要依据GB18267—2000《山羊绒》中的分档指标或者FZ/T21003—2010《分梳山羊绒》中的分等规定,这2种方法都具有一定的主观性,难以体现各种品质指标的综合效应,无法量化表征纤维综合品质的差异。因此,本文采用邓氏关联度客观评价分梳山羊绒纤维的综合品质,降低了分项讨论法对评定结果的人为干扰,使评价更客观、更准确,也为毛纺企业合理选择分梳山羊绒纤维提供科学指导。1测试1.1原材料辽宁、宁夏、河北、陕西4个地区8批分梳白山羊绒(由雪绒花(南通)羊绒服饰有限公司提供)。1.2单纤维强力测试细度试验:按照GB/T10685—2007《羊毛纤维直径试验方法:投影显微镜法》,采用YG002C型纤维细度分析仪,测量300根连续纤维的直径。测试2组,计算平均直径和直径变异系数。长度试验:按照FZ/T21003—2010《分梳山羊绒》,采用排图法测量纤维的长度。测试2组,计算平均长度和短绒率。单纤维强力试验:按照GB/T4711—1984《羊毛单纤维断裂强力和伸长试验方法》中的CRE方法进行,采用YG001N型电子单纤维强力仪连续测量100根纤维的断裂强力,测试2组,计算平均值。含杂率试验:按照GB18267—2000《山羊绒》中的含杂率测试方法进行,测试2组,计算平均值。1.3试验结果8个批次的分梳白山羊绒各项性能测试结果见表1。2德国羊毛纤维质量分析2.1观测数据的分析设Ai为第i个试样的品质因素,其在品质指标j上的观测数据为ai(j),i=1,2,…,m;j=1,2,…,n,记作:根据式(1),建立8批分梳山羊绒品质矩阵A:2.2品质指标和最优值灰色序列生成通过序列算子的作用来实现。本文根据品质评定的需要提出优值化算子,即在测试数据中找出每一个品质指标上的最优值,组成临时目标品质矩阵D0作为序列算子。将品质矩阵中的因素化为数量级相近的无量纲数据,即优值化生成:式中:d0(j)为测试结果中第j个品质指标的最优值;a'i(j)为第i个试样的第j个品质指标值优值化生成后的新值,若品质指标与最优值是负相关,则将该优值化生成值进行倒数化处理转换成正相关因素,a'i(j)∈[0,1];m为试样的数量;n为品质指标的个数。由表1山羊绒纤维性能测试数据可以得到,8个批次的分梳山羊绒纤维中,临时目标品质矩阵D0(15.06,18.19,39.82,14.00,0.40,4.90),由式(2)得到优值化生成矩阵P:在分梳山羊绒纤维品质评定中,平均长度和平均断裂强力是正相关品质因素,而平均直径、直径变异系数、短绒率和含杂率则是负相关品质因素。对负相关品质因素进行倒数化处理,得到优值化生成正相关矩阵P':2.3临时目标间距第i个试样的第j个品质指标与该指标最优值之间的距离可以用Δi(j)表示:由式(3)得差值矩阵Δ:由差值矩阵Δ可得,分梳山羊绒纤维临时目标品质与各比较品质指标之间两极差:2.4关联系数矩阵式中:γi(j)为第i个样本的第j个品质指标的关联系数;ξ为分辨系数,ξ越小分辨率越高,取ξ=0.5。由式(4)得关联系数矩阵R:γi(j)反映了在分辨率ξ=0.5的条件下,第i个样本的第j个品质指标值与其对应最优品质参数的关联程度,这种关联程度越高,表示该品质指标越接近最优值。而且,式(4)已经对这种关联程度进行了归一化处理,关联系数矩阵R中的每一个因素都处于同一数量级。2.5感官评价关联度分析观察关联系数矩阵R的每一列,其反映的是所有样本的某一品质指标与其对应的临时目标品质之间的关联系数值,计算每列的平均值得到每个品质指标的关联系数平均值,即由于R中的每一个因素都处于同一数量级,因此,第j个品质指标关联系数平均值可以反映第j个品质指标在所有指标中所具有的重要性,用品质指标的关联度来表示。品质指标关联度大则表示该品质指标与其对应最优品质的关联度比其他品质指标的高。由式(5)计算可得,品质指标平均直径、直径变异系数、平均长度、短绒率、含杂率和平均断裂强力的灰色关联度分别为:0.90,0.63,0.83,0.61,0.47,0.85。按照品质指标关联度从高到低的排序为:平均直径、平均断裂强力、平均长度、直径变异系数、短绒率、含杂率。这与分梳山羊绒原料分析过程中,对纤维品质的关注顺序基本一致。3分类中羊毛纤维质量指标的综合评价3.1综合品质分析λ(j)表示的是样本的第j个品质指标在所有品质指标中的重要性,这种重要性也可以理解为,样本综合品质逼近最优品质,该品质指标做出的贡献。假设样本的品质指标对于样本综合品质的贡献总和为1,那么第j个品质指标的贡献系数可以用该品质指标的关联度除以所有品质指标关联度总和得到,即:式中ωj是第j个品质指标的品质贡献系数。3.2品质贡献系数根据2.4建立的关联系数矩阵R,结合式(5)、(6),得到品质贡献系数矩阵ωj。即平均直径、直径变异系数、平均长度、短绒率、含杂率、平均断裂强力的品质贡献系数分别为0.21、0.15、0.19、0.14、0.11、0.20。3.3矛盾综合评价值将2.2中优值化生成正相关矩阵P'和品质贡献系数矩阵ωj相乘,得到每个批次分梳山羊绒纤维品质的综合评价值Y(i),即根据式(7)得到8个批次的分梳山羊绒纤维品质综合评价值,如表2所示。3.4纤维品质分析从表2可以得知,根据灰色关联度分析确定的8个批次分梳山羊绒纤维综合品质最好的是批号为121的试样,综合品质相对最差的是批号为919的试样。观察表1,如果按照标准,采用分项讨论法来判定这几批分梳山羊绒纤维的品质,最有可能将批号为906的山羊绒纤维判定为最好,原因是这批纤维的6个品质指标有平均直径、直径变异系数和平均长度3个品质指标是最优,其中平均直径和平均长度这2个指标是贸易中最关注的。但是其中有一个信息容易被忽略,纤维平均长度为39.82mm,短绒率为22.8%,这说明尽管这批纤维的长度很长,但是纤维的长度离散性也非常大,这将会增加成纱的难度,同时纱线的制成率也会降低。批号为121的纤维,虽然仅有一项指标为最优,但是通过2.4中的关联系数矩阵可以发现,其有5项指标是明显接近最优品质指标的,仅有含杂率这一项指标与最优品质指标关联较小,而这项指标又是6个品质指标中品质贡献率最小的。这个信息在主观判定的时候容易被忽略。生产企业分别采用批号为906和121的白山羊绒纤维纺制48Nm精纺纯羊绒纱,制成率及成纱CV值见表3。由表3可知,121批次的纤维纺得的纱线无论是制成率还是成纱条干不匀率,指标都优于906批次纤维制得的纱线。这与分梳山羊绒纤维综合品质评价的结果一致。4不同介质对山羊绒纤维性