Измерения физических параметров

Настоящий полноценный опыт, в котором было применено созданное ПО заключался в определении физико-механических параметров плодов томатов. Собираемые плоды томатов в определенной степени спелости калибровались и потом все откалиброванные плоды томатов были поделены на 10 групп, по окончании чего помечены. 10 плодов томатов были забраны по одному из каждой группы и их главные размеры, такие как продольная высота Н, обжатие диаметра (высота между верхней нижней точкой и точкой контакта контакта в несжатом состоянии), большой поперечный диаметр , минимальный поперечный диаметр , были измерены электронным цифровым нутромером с точностью 0,01 мм. После этого средний геометрический диаметр , шарообразность (сферичность) и средний арифметический диаметр были вычислены с применением следующим формулам:

, (3.2)

, (3.3)

. (3.4)

Шарообразность (сферичность) – показатель формы плода, что показывает отличие между сферой и реальной формой. Геометрический средний диаметр и арифметический средний диаметр (среднее геометрическое и среднее арифметическое) показывают частичные диаметры плода, каковые обрисовывают размеры по всем направлениям.

Оценка механической повреждаемости.Деформированные по окончании опытов плоды томатов классифицированы по двум видам: очень сильно деформированные с треснутой кожурой и со средне-легкой деформацией без повреждения кожуры. Внутренняя ткань (мякоть) помидоров с сильной деформацией с течением времени повреждается из-за трещины. Микробы попадают через поверхность плода, и появляется плесень. Разделение между энзимами и фенолами нереально, в силу того, что в средне-легко деформированных помидорах разрушение происходит на клеточном уровне, что есть обстоятельством последовательности ферментативных реакций и цвет делается коричневым в точках повреждений. В это же время, «дыхание» плода возрастает, что ведет к серии химических реакций, теряется вода, и околоплодник частично атрофируется. Как очевидный фактор, трансформации плода отражается только на товарной цене. В этом изучении, сохраняемость очень сильно поврежденных томатов была выяснена сроками хранения с первых часов тестирования до того дня в то время, когда появляется плесень. Сохраняемость средне-легко деформированных томатов была выяснена сроками хранения с первых часов тестирования до стадии проявления «ущербности».

Другие типы сжатий, подобным образом были обстоятельством трансформации степени механических повреждений томатов, что стало причиной трансформациям сроков хранения. Так в этих изучениях, при условиях определенных деформаций, степень механических повреждений возможно оценена по сохраняемости.

Деформация возможно выяснена по формуле:

, (3.5)

где воображает диаметр плода и сжатие диаметра в течение сжатия. Деформации обработаны в стадиях 0, 4, 8, 12, 16 и 20%. Эталонная сохраняемость томатов образовывает дней при деформации в 0%. Это значит, что томат не поврежден, т.е. без какой-либо степени механических повреждений. Сохраняемость образовывает дней при деформации , а степень механических повреждений определяется по формуле:

. (3.6)

Статистический анализ.Степень механических повреждений плодов томатов находится под влиянием нескольких факторов, каковые смогут быть обрисованы как качественные переменные, такие как число камер, локализация нагрузки; и количественными переменными, такими как физические параметры и деформация плода. В качестве подходящего статистического способа анализа принят ковариационный анализ (ANCOVA). ANCOVA есть главной линейной моделью со многими факторными – качественными переменными и постоянными количественными переменными. ANCOVA есть частью дисперсионного анализа (ANOVA) и регрессией постоянных переменных.

Неуправляемые количественные переменные рассматриваются как свободные переменные в ANOVA, а влияние качественных переменных на зависимую переменную анализируется, в то время, когда действие свободных переменных исключено, так что качественные переменные более совершенно верно смогут быть оценены.

Соотношение (3.7) показывает ANCOVA-модель:

, (3.7)

где зависимая переменная, определяющая степень механических повреждений плодов в ой группе; группы были выяснены по количеству камер, месту приложения и типу опыта упрочнений; свободные переменные и являются качественными и количественными переменными соответственно, каковые показывают главной эффект факторов и свободных переменных; и – число факторов и свободных переменных, соответственно; – вольный член ANCOVA-модели; и относятся к му фактору и ой свободной переменной, соответственно; что обрисовывает важность соответствия переменных; подобным образом относится к сотрудничеству между м и м факторами; случайная неточность.

Как статистическая процедура, ANCOVA делает определенные допущения относительно данных вводимых в модель. Лишь в случае, если эти догадки имеют место, как минимум по большей части, – ANCOVA будет давать настоящие результаты. Очень, ANCOVA требует, дабы неточности были нормально распределены и гомосгедастичны. Полная модель многофакторного дисперсионного анализа принимается для проверки, в случае, если ее факторы будут оказывать большое действие на зависимые переменные. Дабы исключить незначащие факторы в модели и обеспечить 5%-ный уровень значимости (95%-ный уровень достоверности) для модели, использована обратная пошаговая процедура. Это указывает, что все главные эффекты имеют значительный уровень ниже 0,05 . Наконец, все значительные переменные упорядочены. Для поиска уровней свободного отбора употребляется способ сравнения совместно с SNK (Стьюдент-Ньюман-Кел) мультиранговый тест (опробование), каковые позволили определения факторов, оказывающих значительное влияние на зависимые переменные. Параметры модели (3.6) оценены и предсказаны обобщенным линейным моделированием (GLM). После этого была выстроена статистическая модель, которая разрешила возможность оценить степень боя (повреждения) томатов с учетом разных внутриструктурных черт. Потом, кроме эффекты ковариации зависимых переменных, был проанализирован правильный эффект влияния внутренней структуры плодов томата на степень и механические свойства механической повреждаемости. Подводя итог, был использован анализ остатков для проверки гомоскедастичности. Для проверки догадки о обычном распределении остатков применен D-тест Колмогорова-Смирнова. В случае, если предположение о обычном распределении подтверждается, это указывает, что прошлые умозаключения являются корректными и возможными. В другом случае, ANCOVA-анализ повторяется по окончании отыскания обстоятельства нарушения нормальности распределения остатков.

Тест «нагружение-разгружение».Эти по механическим, физическим параметрам плодов и сроку хранения приводили к соответствующей оценке степени механической повреждаемости для плодов томатов. В таблице 3.1 представлены результаты, полученные в опробованиях типа «нагрузка-результаты» и разгрузка измерений физических параметров плодов томатов.

Таблица 3.1 – Результаты, полученные в опробованиях типа «нагрузка-результаты» и разгрузка измерений физических параметров плодов томатов

Эти воображают усредненные размеры для всех групп томатов по типам сжатия. Были применены пять типов сжатия, записаны в пять столбцов таблицы соответственно по механическим и физическим параметрам, ± среднее отклонение для всех томатов: 2?2?10 по типу сжатия. Механические параметры показывают значительную отличие среди эффектов по типам сжатий относительно коэффициента вариации, как продемонстрировано на рис. 3.2.

Рис. 3.2 – Коэффициент вариации механических и физических параметров плодов томатов

Разумеется, энергия пластической деформации , и пиковое упрочнение , возрастают с повышением сжатия, как продемонстрировано в таблице 3.1. Это логично согласуется с результатами вторых исследователей [9]. Но, степень пластичности (эластичность) понижается с возрастанием примененных сжатий и уклон кривой нагружения достигает громаднейшего значения для наименьшего 8 % значения и сжатия при сжатии 4 %. В отличие от механических параметров, ни один из физических параметров не показывает важной отличия средних размеров при всех типах нагружения (сжатия). Это иллюстрирует то, что плоды группировались достаточно сбалансированно и полученные эти по тесту «нагружение-разгружение» не были необъективными (тенденциозными). Потому отдельные характеристики плодов были ассоциированы с типом сжатия либо типом группировки. Все упомянутые параметры были растолковывающими переменными взятого комплекта данных.

Влияние внутренней структуры томата на его механические особенности.Эти воображают усредненные размеры для всех групп томатов по типам сжатия. Были применены пять типов сжатия, записаны в пять столбцов таблицы соответственно по механическим и физическим параметрам, ± среднее отклонение для всех томатов: 2?2?10 по типу сжатия. Механические параметры показывают значительную отличие среди эффектов по типам сжатий относительно коэффициента вариации, как продемонстрировано на рис. 3.3.

Разумеется, энергия пластической деформации , и пиковое упрочнение , возрастают с повышением сжатия, как продемонстрировано в таблице 3.1. Это логично согласуется с результатами вторых исследователей [10, 11]. Но, степень пластичности (эластичность) понижается с возрастанием примененных сжатий и уклон кривой нагружения достигает громаднейшего значения для наименьшего 8 % значения и сжатия при сжатии 4 %. В отличие от механических параметров, ни один из физических параметров не показывает важной отличия средних размеров при всех типах нагружения (сжатия). Это иллюстрирует то, что плоды группировались достаточно сбалансированно и полученные эти по тесту «нагружение-разгружение» не были необъективными (тенденциозными). Потому отдельные характеристики плодов были ассоциированы с типом сжатия либо типом группировки.

Механические параметры по окончании теста «нагружение-разгружение» на протяжении камеры и на протяжении перегородки (между камерами) томатов для пяти типов сжатий продемонстрированы на рис. 3.3: T?CW; T?L; F?CW; F?L – диаграммы и графики для трехкамерных томатов под нагрузкой на протяжении перегородки, трехкамерный томат под нагрузкой на протяжении камеры; четырехкамерный томат под нагрузкой на протяжении перегородки и четырехкамерный томат под нагрузкой на протяжении камеры, соответственно.

	Рис. 3.3а – Трехкамерный томат,	Рис. 3.3б – Трехкамерный томат
	Рис. 3.3в – Трехкамерный томат,	Рис. 3.3г – Трехкамерный томат,

Рис. 3.3д – Четырехкамерный томат,	Рис. 3.3е – Четырехкамерный томат,
Рис. 3.3ж – Четырехкамерный томат,	Рис. 3.3з – Четырехкамерный томат,

Трехкамерный томат.Корреляции между разными механическими параметрами трехкамерных томатов для пяти типов сжатия продемонстрированы на рис. 3.3а, 3.3б, 3.3в и 3.3г.

1. Энергия пластической деформации (рис. 3.3а): в то время, когда сжатие меньше 16% место приложения нагрузки не играется значительной роли (не показывает значительных эффектов). В то время, когда сжатие более 16%, трансформации размеров этих показателей в зависимости от места приложения нагрузки делается более заметным: отличие значений показателей растет со степенью сжатия. В то время, когда сжатие достигает 20%, энергия пластической деформации томатов с нагрузкой на протяжении перегородки в ~1,15 раза больше, чем при сдавливании на протяжении камеры.

2. Пиковое упрочнение (рис 3.3б) и степень пластичности (рис. 3.3в). Разумеется, место приложения нагрузки не имеет значительного результата для степени пластичности и пиковых усилий для трехкамерных томатов. Упрочнение с пиковой нагрузкой при сдавливании на протяжении камеры томата незначительно больше, чем при сдавливании на протяжении перегородки при сжатиях менее 12%. В то время, когда сжатие превысило 12%, пиковое упрочнение нагружения на камеру было несущественно меньше, чем на перегородку. Степень пластичности томатов ведет к тому, что сжатие на протяжении камеры больше, чем сжатие на протяжении перегородки по всем типам сжатий.

3. Угол наклона линии нагружения (рис. 3.3д): Место приложения нагрузки имеет значительный эффект (влияние) по уклону линии нагружения для трехкамерных томатов. В то время, когда сжатие меньше, чем 12%, угловой коэффициент линии нагружения в опробованиях томатов показывает значения при сжатии по камере больше, чем по перегородке. В то время, когда сжатие больше, чем 12%, уклон линии нагружения при сдавливании по камере меньше, чем тот же параметр при сдавливании на протяжении перегородки. При сжатии 4% уклон при нагружении по камере в 1,3 раза больше, чем тот же параметр при сдавливании по перегородке.

В соответствии с результатами тестов, вышеприведенными, место приложения нагрузки не имеет значительного результата по механическим параметрам ( , и ) для трехкамерных томатов, в то время, когда сжатие не превышает 16%. Это происходит по причине того, что структура трехкамерных томатов центрально симметрична. Не имеет значение, какое положение перегородок между двумя позициями нагрузок – механические особенности не будут значительно разными перед тем как внутренняя структура томата разрушится. Как бы ни было, размещение нагрузок имеет значительный эффект по отношению к уклону линии нагружения для трехкамерных томатов, и обстоятельство возможно в соотношениях между данными по диаметрам.

Энергия пластического нагружения значительно зависит от места приложения нагрузок, в то время, когда сжатие превышало 16%; обстоятельство допустимо в том, что внутренняя структура томатов начинает разрушаться понемногу.

Результаты статистической обработки по окончании тестов говорят о том, что возможность разрушения томата, нагруженного на протяжении перегородки и на протяжении камеры соответственно равны 0,8333 и 0,6667, в то время, когда сжатие было 16%. Обе возможности равнялись 1,0 в то время, когда сжатие равнялось 20%.

Четырехкамерный томат.Корреляции между различными механическими параметрами четырехкамерного томата и пятью типами сжатий продемонстрированы на рис. 3.4д, 3.4е, 3.4ж и 3.4з.

1. Энергия пластического напряжения (рис. 3.3д): В то время, когда сжатие было меньше, чем 12%, размещение нагрузки не имело больших эффектов по отношению к величине энергии пластического нагружения для четырехкамерного томата. В то время, когда сжатие было больше 12%, место приложения нагрузки стало значимость, и отличие величины энергии пластического напряжения томатов для двух локализаций размещения нагрузки растет с ростом степени сжатия. В то время, когда сжатие принимает значения 16% и 20%, соответственно, энергия пластической деформации томатов при нагружении на протяжении перегородки соответственно в ~1,2 раза и в ~1,5 раза больше, чем при нагружении на протяжении камер.

2. Пиковые упрочнения (рис. 3.3е): Разумеется, место нагружения не имеет значительного результата по пиковым упрочнениям для четырехкамерных томатов. Пиковые упрочнения, приложенные к камерам томатов несущественно больше, чем приложенные на протяжении перегородок для всех типов нагружения при сжатии менее 16%. В то время, когда сжатие делается более 16% трансформации пиковых нагрузок на протяжении камер маленькие. Но, упрочнения пиковых нагрузок на ткань камер увеличивается.

3. Степень эластичности (рис. 3.3ж): Место приложения нагрузок имеет значительный эффект по степени эластичности для четырехкамерных томатов. Степень эластичности томатов нагружаемых на протяжении камер больше, чем нагруженных на протяжении перегородок по всем типам нагружения. Большое отношение степени эластичности для двух позиций (на протяжении перегородок и на протяжении камер) достигает 1,15 : 1 при 4%. Это говорит о том, что свойство упругого восстановления четырехкамерных томатов при нагрузке на протяжении камер выше, чем при нагрузке на протяжении перегородок.

4. Уклон кривой нагружения (рис. 3.3з): Место нагружения имеет значительный эффект по уклону кривой нагружения для четырехкамерных томатов. Уклон кривой нагружения в тесте томатов, нагруженных на протяжении камер меньше, чем в тесте томатов нагруженных на протяжении перегородок для всех типов сжатий. Большое отношение уклона кривой нагружения в двух позициях (на протяжении камер и на протяжении перегородок) достигает 1,35 : 1 при 20% сжатия. Это иллюстрирует, что в случае, если томат имеет туже самую деформацию, упрочнение зажима плодов томатов на протяжении перегородок должно быть больше чем на протяжении камер.

В соответствии с вышеприведенными результатами тестов, сжатие в 12% главная точка трансформаций для механических параметров четырехкамерных томатов. Обстоятельство в том, что четырехкамерные томаты начинают разрушаться, в то время, когда сжатие больше чем 12%. Рис. 3.3з говорит о том, что степень эластичности томатов неожиданно падает, в то время, когда сжатие больше 12%; пластические деформации существенно усиливаются и пластическая энергия разрушения кроме этого растет с ростом сжатия. Статистическая обработка говорит о том, что возможность того, что томат лопнет для сжатий на протяжении перегородок и на протяжении камер равна 0,33 и 0,17, соответственно, в то время, когда сжатие равняется 12%; 0,50 и 0,33соответственно, для сжатий 16%; 1,00 и 0,83соответственно, для сжатий 20%. Так, предстоящие результаты продемонстрировали правильность выше сформулированных догадок.

В опытах взяты главные размеры плодов томатов, такие как продольная высота Н, диаметр (расстояние между верхней нижней точкой и точкой контакта контакта в несжатом состоянии), большой поперечный диаметр , минимальный поперечный диаметр . После этого, по формулам вычислены: средний геометрический диаметр , шарообразность (сферичность) и средний арифметический диаметр .

Для оценки механической повреждаемости, деформированные по окончании опытов плоды томатов, были классифицированы по двум группам: очень сильно деформированные с треснутой кожурой и с малым деформацией без повреждения кожуры. Степень деформации выяснена по формуле: , где функция диаметра плода в течение процесса сжатия. Деформации фиксировались в стадиях 0, 4, 8, 12, 16 и 20%. Степень механических повреждений определяется по формуле: , где – время сохраняемости плода томата при деформации .

Степень механических повреждений плодов томатов находится под влиянием нескольких факторов, каковые смогут быть обрисованы как качественные переменные: число камер, локализация нагрузки; и количественными переменными: физические параметры и деформация плода. В качестве способа анализа принят ковариационный анализ (ANCOVA), что есть составляющей дисперсионного анализа (ANOVA) и регрессией постоянных переменных [12].

Неуправляемые количественные переменные рассматриваются как свободные переменные, а влияние качественных переменных на зависимую переменную анализируется, в то время, когда действие свободных переменных исключено. Соотношение:

– это ANCOVA-модель. Тут зависимая переменная, определяющая степень механических повреждений плодов в ой группе; группы были выяснены по количеству камер, месту приложения и типу опыта упрочнений; свободные переменные и являются качественными и количественными переменными соответственно; и – число факторов и свободных переменных, соответственно; – вольный член ANCOVA-модели; и относятся к му фактору и ой свободной переменной, соответственно; подобным образом относится к сотрудничеству между м и м факторами; случайная неточность.

Факторы, оказывающие влияние на степень механической повреждаемости томатов, включают параметры внутренней структуры, такие как: камерность и место приложения упрочнений сжатия; механические параметры, такие как: , , и , и физические параметры, такие как , , , .

Таблица 3.2 – Коэффициенты модели степени повреждаемости томатов

В данной модели коэффициент: (91% данных, гарантировано, разъясняется моделью). Диаграмма рассеивания остатков (рис. 3.5), говорит о том, что распределение остатков не есть регулярным и догадка гомоскедастичности неточностей верна.

Рис. 3.5 –Тестирование догадок

В Приложении А приведен исходный код программы WindowsFormsApplication2.0,которая реализует процедуру построения регрессионной функции по эмпирическим данным качественных и количественных показателей на базе модификаций одношагового способа мельчайших квадратов. Программа реализована в среде С++, обработка данных производится в оконной совокупности.

Физические величиы Измерение физических величин Точность и погрешность измерений

Интересные записи:

• Кафедра ботаники, физиологии растений и кормопроизводства
• Кафедра экономики и менеджмента в туризме
• Кафедра экономической теории
• Кафедра философии и культурологии