利用X射线衍射光谱研究丝织品的老化
催化剂水热老化原理
催化剂水热老化原理1. 引言1.1 催化剂水热老化原理催化剂水热老化是指在高温高湿环境下，催化剂的性能逐渐衰减的过程。
水蒸气和高温会导致催化剂表面的活性物种逐渐降解，活性中心结构发生变化，并且在催化剂晶体内部发生结构松散、孔径堵塞等现象。
这些因素都会影响催化剂的活性和稳定性，进而影响催化反应的效果。
催化剂水热老化过程是一个复杂的化学反应过程，涉及到催化剂表面吸附物种的解离和再组合、活性位点的失活、晶格缺陷的形成等多个方面。
为了更好地理解催化剂水热老化的原理，需要从影响催化剂活性的因素、老化机理分析、老化过程中的表征方法以及改善催化剂老化的策略等方面进行研究和探讨。
只有深入了解催化剂水热老化的机理和规律，才能有效地延长催化剂的使用寿命，提高催化效率。
通过对催化剂水热老化原理的研究，可以为未来设计更稳定、更高效的催化剂提供重要的理论指导，促进催化剂科学的发展和应用。
加深对催化剂水热老化的理解，也为解决相关领域的实际问题提供了理论支持和技术指导。
催化剂水热老化的重要性不言而喻，未来的研究方向也将继续聚焦在此领域，探索更深层次的机理和优化策略。
2. 正文2.1 水热老化过程水热老化是指催化剂在水热条件下长时间稳定使用后，其活性和选择性逐渐下降的过程。
水热环境中的高温和高湿度会导致催化剂表面的活性中心结构发生变化，从而影响其催化性能。
水热老化过程主要包括以下几个阶段：1. 催化剂表面的结构变化：在水热条件下，催化剂表面会发生结构变化，活性中心的结构可能发生部分破坏或重组，导致催化剂活性下降。
2. 活性中心的失活：随着水热老化时间的增加，一些活性中心可能会逐渐失活，减少催化剂对反应物的吸附能力和活性。
3. 表面积和孔结构的改变：水热老化还会导致催化剂表面积和孔结构的改变，降低其对反应物的吸附能力和传质效率，进而影响催化反应速率。
4. 相互作用力的变化：水热老化还可能影响催化剂表面的相互作用力，如酸碱性质、金属-氧键强度等，进而影响催化剂的活性和选择性。
髹漆丝织品光老化性能的测试分析
关 键 词 ：髹 漆 丝 织 物 ； 老化 ； 能 光 性 中 图分 类 号 ：Ｔ １５ ５ ２ ４ ２ Ｓ０ ． ；Ｇ ６ ． 文 献 标 识 码 ：Ａ
。 引 言
天 然 漆 被 用 于丝 织 品 的髹 涂 整 理 ， 我 国古代 是 先 民的一 大创举 ， 两 大 传 统 国粹 的组 合 。 战 国秦 是
１４３ 方 法 ．．
每 个 测 试 周 期 为 １ｈ 共 ５次 ， 种 ０， 每
试样 每 次 测 试 ５块 。试样 尺 寸 为 ２ ｅ ×１ ｃ ５ ｍ ０ ｍ。试
品的保 存 和展示 提供 科学 的依 据 。
样代 号 ： 丝绸 老化 样依 次表 示 为 Ｃ ｉ纯 漆老 化 试 样 Ｇ；
依次 表示 为 Ｑ 桐 油 漆 试 样 依 次 表 示 为 Ｔ 。 Ｇ； Ｇ 。其 中 ，＝１２ ３ …。 ｉ ，，…
后， 沿纬 向每 ５ｒ、 经 向每 ２ ｃ ｅ 沿 ａ ５ ｍ裁 为 １块 。未 涂
漆 的 白绸也 照此 裁 剪 。丝绸 、 漆试 样 和桐 油 漆 试 纯
本 工作 采取 人工 模 拟 光 老 化 仪 器 ， 丝 绸 试样 和漆 对 髹 涂整 理 的丝绸 试 样 进 行 光 照试 验 ， 测试 其 拉伸 性 能 的变 化 ， 观 测试 样 的外 观 及 聚 集 态结 构 的变 化 并
参考 文献 ：
［ ］王厉冰 ， １ 刘 辉， 屠恒 贤．髹漆丝织物 的水解老化性能研究 ［ ］ Ｊ． 文物保护与考古科 学 ，０ ９２ （ ） ２ ２ ０ ，１ １ ：７—３ ． １
匀涂 覆 于 织 物 表 面 。表 干 时 间 为 ６ ｍ ｎ 表 明 漆 酶 ０ ｉ， 活 化正 常 。 自然 对 流 条 件 下 ， 置 ５ 静 ｄ以上 。 干 燥
X射线衍射在材料分析当中的应用
X射线衍射在材料分析当中的应用X射线衍射是一种重要的材料分析方法，广泛应用于材料科学、物理学、化学、地质学等领域。
它基于X射线与晶体中的原子相互作用而产生的衍射现象，通过测量衍射角度和强度，可以获得关于材料的结构、晶格参数、晶体形态、晶体质量、晶体缺陷等信息。
下面将详细介绍X射线衍射在材料分析当中的应用。
1.结构测量X射线衍射可以用来确定晶体的结构。
晶体的结构是由周期性排列的原子组成的，X射线可以通过与晶体中的原子相互作用而产生衍射现象。
测量X射线的衍射图样可以得到晶体的结构信息，包括晶胞参数、晶体对称性、原子位置等。
这对于研究固体结构和材料的物理、化学性质非常重要。
2.晶体质量分析X射线衍射可以用来评估晶体的质量。
晶体的质量对于材料的性能具有重要影响。
通过测量X射线衍射的强度和形状，可以判断晶体的纯度、晶格缺陷、晶体畸变等信息，从而评估晶体的质量。
这对于工业生产和材料品质控制非常重要。
3.相变研究X射线衍射可以用来研究材料的相变行为。
相变是材料中的原子或分子之间发生的结构转变。
通过测量相变前后X射线衍射的变化，可以确定相变的发生温度、相变类型、相变机制等信息。
这对于研究材料在不同温度、压力等条件下的结构变化和性质变化非常重要。
4.晶体的应力分析X射线衍射可以用来分析材料中的应力状态。
当晶体中存在应力时，晶胞参数会发生变化，进而影响X射线衍射的角度和强度。
通过测量X射线衍射的变化，可以计算材料中的应力状态。
这对于理解材料的力学性能、设计材料的使用条件非常重要。
5.晶体取向分析X射线衍射可以用来分析材料中晶体的取向情况。
当材料中存在多个取向的晶体时，不同晶面的衍射强度会有区别。
通过测量X射线衍射的强度和方向，可以确定晶体的取向分布。
这对于研究材料的制备方法、材料的性能分布等具有重要意义。
6.材料成像利用X射线衍射原理，可以实现材料的成像。
例如，X射线衍射成像技术可以用来观察材料的内部结构，如晶体的缺陷、晶体的结构变化等。
如何运用X射线技术进行文物鉴定与分析
如何运用X射线技术进行文物鉴定与分析文物作为人类历史的见证，具有重要的历史、文化和学术价值，因此保护和研究文物一直是人们关注的焦点。
X射线技术作为一种非破坏性的分析方法，被广泛运用于文物的鉴定和分析领域。
本文将重点探讨如何运用X射线技术进行文物的鉴定和分析。
一、X射线技术概述X射线技术是指利用X射线的特性对物质进行非破坏性检测和分析的技术手段。
X射线技术在文物鉴定与分析中具有以下特点：首先，X射线可以穿透较厚的物质，使其具有穿透性分析能力；其次，X射线可以检测物质的成分和结构，从而对文物的材料和制作工艺进行分析；再次，X射线技术不损伤文物，保护了文物的完整性。
二、X射线技术在文物鉴定中的应用1. 鉴别文物的真伪文物的真伪是文物鉴定的基本目标之一。
通过X射线技术可以检测文物的内部结构和成分，判断文物的材质和工艺是否符合历史背景和制作时期。
例如，通过X射线显像可以分辨出真伪钱币的内部结构是否符合历史编年和制作工艺。
2.分析文物的材料文物的材料分析对于了解文物的历史背景和制作工艺具有重要意义。
X射线荧光光谱分析技术可以测定文物中的元素成分，从而推断文物的材料来源、制作年代和制作工艺。
例如，通过X射线荧光光谱分析可以确定文物中金属的成分和比例，以判断文物的真伪和时代背景。
3.检测文物的内部结构一些文物内部藏有宝贵的信息，例如墨宝、藏经、佛像等。
通过X 射线显像技术可以观察文物的内部结构，揭示文物的制作工艺和历史演变。
例如，通过X射线显像可以观察到藏经内的经文内容、墨宝的制作工艺和佛像内部的构造。
三、X射线技术在文物保护中的应用1.确定文物的病害和损伤文物在长时间的保存和展示过程中往往会出现各种病害和损伤，例如铜锈、锈蚀、裂纹等。
通过X射线技术可以观察和分析文物的内部病害和损伤情况，为文物的修复和保护提供科学依据。
2.监测文物的环境变化文物保存的环境对文物的保护至关重要。
X射线技术可以监测并分析文物周围环境的变化，例如温湿度、辐射等因素的变化。
基于光谱特征和图像处理的真丝织物光泽研究
研究与技术丝绸JOURNAL OF SILK基于光谱特征和图像处理的真丝织物光泽研究Research on the luster of silk fabrics based on spectral characteristics and image processing朱巧武1,2,梁帅童1,2,丁雪梅3,裴刘军1,2,张红娟1,2,王际平1,2(1.上海工程技术大学纺织服装学院,上海201620;2.上海纺织化学清洁生产工程技术研究中心,上海201620;3.东华大学服装与艺术设计学院,上海200051)摘要:在评价织物品质与风格时需要对织物的光泽感进行评价,基于图像处理的织物光泽评价技术较其他评价技术具有诸多优点,但在关键的织物图像光泽特征的构建上,仍需要进行研究㊂本文选用本白色真丝素绉缎织物作为浅色样本,蓝色和黑色真丝素绉缎织物作为深色样本,粉红色和棕色样本验证分析结论㊂通过真丝织物的光谱数据分析对光泽度主观评价的影响因素,并建立有效的织物光泽图像特征对织物光泽评价㊂本文通过对真丝织物的光谱数据分析,发现织物的颜色明度与主观评分相关性很低,颜色的色相显著影响主观评分结果㊂并且织物的波长反射率在530~560nm 改变时,对织物光泽的主观评分影响最大㊂以此建立的织物光泽图像特征,表明织物表面亮点与整体表面背景亮度的对比度是基于图像处理评价技术的关键之一㊂关键词:真丝织物;光谱特征;主观评价;数据分析;图像处理中图分类号:TS 101.923㊀㊀㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀㊀㊀文章编号:10017003(2024)02005109DOI :10.3969∕j.issn.1001-7003.2024.02.006收稿日期:20230725;修回日期:20231216基金项目:国家自然科学基金项目(22108169);新疆生产建设兵团重点研发计划项目(2019AA 001)作者简介:朱巧武(1996),男,硕士研究生,研究方向为织物光泽评价㊂通信作者:梁帅童,副教授,liangst @ ㊂㊀㊀织物的光泽感评价是评价织物品质与风格的一项关键指标,对织物光泽机理与测试评价方法的研究具有重要的意义㊂织物光泽的测试方法主要分为感官测试方法和仪器测试方法,感官测试方法依赖人的主观评价,受主观因素的影响非常大,Gundola 等[1]开发用于织物光泽主观测量的量表,降低了主观因素的影响,但是感官评价依然存在过程繁琐㊁效率低等问题㊂仪器测试方法分为对比光泽度测试方法[2-4]㊁基于计算机视觉的图像处理评价测试方法[5-7],以及显微光泽计测试方法和积分球测试方法[8]等㊂对比光泽度测试方法在不同角度下测量织物表面的正反射亮度与漫反射亮度的比值,问题是该方法仅测量织物部分表面的光泽度,在织物的表面光泽分布不均匀时,出现同一块织物面料不同区域对比光泽度差值极大㊂基于计算机视觉的图像处理评价测试方法则没有这个问题,可以通过摄像机拍摄织物整体进行处理分析㊂刘哲[6]使用图像处理的方法构建五个灰度图像的特征,综合评价织物的外观风格;张新建等[7]同样使用织物的颜色㊁灰度和纹理特征,建立随机森林回归模型㊂但是在许多图像处理评价测试方法研究中,建立的模型只能针对特定的样本集表现良好,泛化能力差㊂原因是在关键的织物图像光泽特征的构建上,如何建立织物光泽图像的有效特征仍需进行研究㊂本文选用本白色㊁蓝色㊁黑色㊁粉红色和棕色的真丝素绉缎织物作为样本,基于样本的光谱数据分析织物光泽感主观评价的影响因素,并且基于分析结论构建有效的织物光泽图像特征㊂本文要解决的关键问题是如何构建有效的图像特征评价织物光泽,因此对于织物光泽感主观评价的影响因素分析尤为重要㊂本文使用可编程标准洗衣机洗涤样本,采用分光测色仪收集样本的光谱数据,通过目测实验获得样本的主观评分㊂对收集的数据集进行探索性聚类分析,获得数据集中数据的结构特征㊂然后进行相关性分析和因子分析探究织物光泽感主观评价的影响因素,最后基于分析结果构建光泽图像的特征,并评价图像特征的可行性和可信度,预期得到有效评价织物光泽感的特征建立方法㊂1㊀实㊀验1.1㊀仪器与设备Wascator FOM 71CLS 欧标缩水率洗衣机(伊莱克斯(中国)电器有限公司),Datacolor 800精密台式测色仪(德塔(苏15Vol.61㊀No.2Research on the luster of silk fabrics based on spectral characteristics and image processing州)颜色科技有限公司),BZGY908A标准光源对色灯箱(元茂光电科技(武汉)有限公司),Eos Rebel T3佳能CMOS相机(佳能(中国)有限公司),27V OSRAM CHIP LED板光源(欧司朗(中国)照明有限公司)㊂1.2㊀样品制备本实验所用样品为真丝素绉缎织物(吴江鼎盛丝绸厂),裁剪成长宽20cmˑ20cm的大小㊂实验组的浅色样本86个,颜色为本白色;深色样本86个,其中深蓝色样本43个和黑色样本43个㊂验证组的样本86个,其中粉色样本43个和棕色样本43个,具体规格如表1所示㊂各阶段实验前后,样本试样均放置在温度20ħʃ2ħ㊁相对湿度65%ʃ4%的恒温恒湿环境下㊂样本的处理选用可编程标准洗衣机,型号为Wascator FOM71CLS,基于经验模型随机产生磨损样品[9-10]㊂本文采用随机函数生成各项洗涤参数的参数组合,要求随机函数的随机结果为指定范围内的整数,各项洗涤参数的随机值区间如表2[9]所示㊂表1㊀真丝素绉缎织物的规格Tab.1㊀Specifications for silk crepe satin fabrics表2㊀洗涤参数值的随机范围Tab.2㊀Random range of washing parameter values1.3㊀光谱特征数据收集本文采用Datacolor800精密台式测色仪,收集织物样本的光谱特征数据,使用时室内温度保持在20ħʃ2ħ内,相对湿度保持在65%ʃ4%内㊂测色仪测量各波段的反射率R,计算出CIE XYZ的X㊁Y㊁Z值,CIE L∗a∗b∗的L∗㊁a∗㊁b∗值,CIE L∗C∗h∗的L∗㊁C∗㊁h∗值,并且可以计算出K∕S值和Inter值,描述样本颜色的深浅㊂实验人员将样本折叠4次,置于测色仪测量处㊂测量前选用30mm孔径的LAV板㊁D65国际标准光源,并使用标准颜色板校准仪器,测试方法选择不包含镜面反射㊂测量过程先测量标准样品,然后测量洗涤后的样品,每个样本测量3个以上的点位,去掉极值点㊂总色差ΔE小于0.05时,取剩余点平均值作为样本的光谱数据,并将测量数据汇总记录㊂1.4㊀目测评价实验参考织物光泽的视觉物理量与视觉心理量的关系语义量表,如表3所示[11],用于评价人员对织物光泽的描述和等级划分㊂仪器选用BZGY908A标准光源对色灯箱,选择D65国际标准光源并将样本置于光照下㊂评价人员共9人,视觉㊁色觉正常,通过初期目视评价实验训练,保证所有评价人员对样本光泽的认知一致㊂评价人员结合光泽语义描述和量化表,通过主观视觉或者心理知觉对样本的光泽强弱描述和打分㊂实验过程评价人员在温湿度适宜,且无环境光干扰的室内进行,眼睛处于样本上方,位置距离保持一致㊂评价人员在不同时间段的相同条件下根据语义量表对样本多次打分,为了评分结果稳定可靠,仅接受实验样本主观评价打分方差小于或等于0.5的结果,并且取平均值作为主观评价结果㊂表3㊀语义描述对应光泽等级Tab.3㊀Luster grades of semantic descriptions1.5㊀数据分析方法聚类分析属于无监督算法,对于数据集的聚类分析目的是挖掘数据集的数据结构关系[12]㊂本文采用层次聚类的方法,层次聚类将样本的光泽㊁颜色等为特征划分后,会形成不同的树状结构,有助于对分析结果的理解[13]㊂该方法首先将每个观测视为一个聚类,使用Ward法计算样本距离,然后逐步将距离上最相近的两个聚类合并成一个聚类㊂该组合过程会一直进行到所有点都位于一个聚类中,分类正确时同类样本的离差平方和较小㊂此外,Ward法对离群值非常敏感[14],偏向于生成与观测类别数相同的聚类㊂三次聚类准则(Cubic Clustering Criterion[15],CCC)用于评价基于距离的聚类算法, CCC值越大则表明拟合的效果越好㊂本文采用皮尔逊相关系数r,取值范围在-1~1,大于025第61卷㊀第2期基于光谱特征和图像处理的真丝织物光泽研究呈正相关,小于0呈负相关㊂Datacolor 800分光测色仪测量结果使用CIE L ∗a ∗b ∗颜色空间更符合人眼视觉感官[16],对颜色空间中的L ∗㊁a ∗和b ∗值与主观评分进行相关性分析㊂并对收集的光谱反射率因数,进行因子分析,KMO 检验用于比较变量间简单相关系数和偏相关系数,取值范围在0~1㊂当简单相关系数远远大于偏相关系数时,KMO 的值接近1,巴特利特球度检验结果显著时,说明数据符合正态分布㊂因子分析的方法是用少量且不可观测的潜在变量或因子,描述样本的光谱反射率特征,这些因子可以被定义为光谱反射率因数的线性组合,用以解释被观测变量的共有变异[17]㊂2㊀数据分析与讨论2.1㊀聚类分析分别对本白色㊁深蓝色和黑色样本的数据集进行聚类分析,聚类结果使用星座图绘制,横纵坐标表示样本点的相对距离,样本之间的角度和方位并无意义㊂深蓝色样本的聚类结果如图1(a )所示,样本被分为8类㊂图1(b )为聚类树图,描述样本间的层次结构㊂由图1(b )可见,聚类结果为8类时CCC 为峰值,大小为5.19㊂图1㊀深蓝色样本的层次聚类结果Fig.1㊀Hierarchical clustering results of deep blue samples黑色样本的聚类结果如图2(a )所示,样本被分为5类㊂图2(b )为聚类树图,描述样本间的层次结构㊂由图2(b )可见,聚类结果为5类时CCC 为峰值,大小为3.65㊂本白色样本的聚类结果如图3(a )所示,内容为样本的层次聚类结果,样本被分为6类㊂图3(b )为聚类树图,描述样本间的层次结构㊂由图3(b )可见,聚类结果为6类时CCC 为峰值,大小为18.01,表明此时同类成员之间光谱特征相近,色差较小,而不同类别之间光谱特征相差较大,对应色差也较大㊂图2㊀黑色样本的层次聚类结果Fig.2㊀Hierarchical clustering results of blacksamples图3㊀本白色样本的层次聚类结果Fig.3㊀Hierarchical clustering results of white samples分别对浅色和深色样本的聚类结果分析,本白色样本的聚类类别所对应的主观评分的分布如图4(a )所示,类主观评分的均值拟合线为蓝色曲线,大体上主观评分从类1到类6具有上升趋势㊂将本白色样本的光谱反射率经过Z-Score 标准化处理,得到本白色样本的聚类均值平行图[18],如图4(b )所示,每类样本在400~700nm 波段上Z-Score 标准化处理后的光谱反射率均值,类1到类6的均值逐渐下降㊂类均值曲线在左端和右端的特征距离较远,500~600nm 波段上的距离较近,显示类别之间不同波段的均值下降程度不同㊂本白色织物的聚类分析结果显示,光谱反射率降低对应类主观评分上升的趋势,表明样本颜色的变化和主观评分的变化存在一致性,并且不同波段的反射率变化,引起的主观感知程度不同㊂深色样本集的光谱反射率聚类均值平行图和类别主观得分,如图5所示,在类别主观得分中均按照光谱反射率聚类均值由高到低排列,与浅色样本比较深色样本集上的特征不明显但相似㊂35Vol.61㊀No.2Research on the luster of silk fabrics based on spectral characteristics and imageprocessing图4㊀本白色样本的聚类结果分析Fig.4㊀Analysis of the hierarchical clustering results of whitesamples图5㊀深色样本集聚类分析结果Fig.5㊀Analysis of the hierarchical clustering results of dark samples2.2㊀颜色空间CIE L ∗a ∗b ∗的相关性分析对CIE L ∗a ∗b ∗颜色空间的L ∗㊁a ∗㊁b ∗值与主观评分的相关性进行分析,结果如图6所示㊂图6中于对角线位置处为主观评分和L ∗㊁a ∗㊁b ∗的直方图㊂下三角区域描述主观评分和L ∗㊁a ∗㊁b ∗之间的相关程度,着色区域的形状在高相关性下近似为直线,反之近似于圆㊂上三角区域为主观评分和L ∗㊁a ∗㊁b ∗之间的相关性热图,右侧为相关性热图的图例㊂图6中,主观评分与颜色亮度L ∗的相关性大小为0.0864,相关程度较低㊂主观评分与a ∗的相关性大小为-0.4539,与b ∗的相关性大小为-0.4537㊂由于a ∗与b ∗同属于颜色三要素中的色相,且主观光泽评价与a ∗和b ∗存在中等的相关性,因此可以表明样本主观评分等级与色相效应存在中等的相关性㊂45第61卷㊀第2期基于光谱特征和图像处理的真丝织物光泽研究图6㊀主观评分和L∗㊁a∗㊁b∗值的散点矩阵Fig.6㊀Scatter diagram matrix between subjective gradesand L∗,a∗and b∗values将a∗㊁b∗㊁a∗b∗的交互作用作为因素,使用一般线性模型对主观评分进行效应检验,方差分析如表4所示,p小于0.05,模型显著㊂效应检验结果如表5所示,a∗㊁b∗㊁a∗b∗的交互作用均显著,表明a∗㊁b∗㊁a∗b∗的交互作用对主观评分均具有影响,以及a∗㊁b∗对主观评分的影响程度不同㊂表4㊀方差分析Tab4㊀ANOVA㊀㊀表5㊀a∗与b∗效应检验Tab.5㊀Effect inspection of a∗and b∗2.3㊀因子分析首先检验数据是否满足因子分析的前提,检验结果KMO取样适切性量0.955,大于0.500,巴特利球形度检验结果显著,说明数据可以进行因子分析㊂使用主成分法分析样本数据的相关性矩阵,解释总方差如表6所示㊂由表6可见,因子1的方差贡献率为44.860%,因子2的方差贡献率为31.617%,因子3的方差贡献率为22.261%,累计百分比为98.738%㊂使用凯撒正态化最大方差法旋转因子载荷矩阵,旋转后的因子载荷矩阵如图7所示㊂波长在570~700nm的光谱反射率对因子1载荷较大,指标对应于样本在可见光下长波光谱反射率的影响㊂波长在400~480nm的光谱反射率对因子2载荷较大,指标对应于样本在可见光下短波光谱反射率的影响㊂波长在530~560nm的光谱反射率对因子3的载荷较大,指标对应于样本在可见光下中波光谱反射率的影响㊂因此在可见光范围内有理由称,因子1为长波反射率因子,因子2为短波反射率因子,因子3为中波反射率因子㊂表6㊀每个因子解释的方差Tab.6㊀Variance explained by each factor图7㊀旋转后的载荷矩阵Fig.7㊀Rotated component matrix用回归法计算出每个因子的得分,并且使用每个因子所占的方差百分比,乘上每个对应因子的因子得分,将得到的三个乘积相加为样本总得分,如图8所示,横轴为三个因子得分㊁总得分和主观评分㊂对因子得分和主观评价进行相关性分析,如图9所示㊂由图9可见,因子1与主观评分的相关性大小为-0.3269,因子2与主观评分的相关性大小为-0.2498,因子3与主观评分的相关性大小为-0.4113,总得分为三个因子的线性组合,与主观评分的相关性大小为-0.5356㊂使用一般线性模型检验三个因子的效应,方差分析结果显著,效应检验表如表7所示,三个因子效应皆显著㊂在可见光范围内,实验分析表明织物样本中波长反射率的变化,人眼的感知最为敏锐,原因是人眼视觉对绿色等中波长的变化感知最为明显㊂因此,因子3对主观评价的影响程度最高,其次是因子1,影响最小的为因子2㊂55Vol.61㊀No.2Research on the luster of silk fabrics based on spectral characteristics and imageprocessing图8㊀实验样本因子得分Fig.8㊀Experimental sample factorscores图9㊀因子得分和主观评分的散点矩阵Fig.9㊀Scatter matrix between subjective grades and factor scores表7㊀因子效应检验Tab.7㊀Factor effect inspection2.4㊀相关性验证为验证结论的可靠性,本文将在粉红色和棕色的样本集中验证实验组得出的相关性结论㊂验证组上CIE L ∗a ∗b ∗颜色空间的L ∗㊁a ∗㊁b ∗值与主观评分的相关性分析,结果如表8所示㊂由表8可见,主观评分与颜色亮度L ∗的相关性大小为0.1917,相关程度较低㊂主观评分与a ∗的相关性大小为-0.4189,与b ∗的相关性大小为-0.4373,a ∗与b ∗与主观光泽评价存在中等的相关性,与实验组数据相差不大㊂将a ∗㊁b ∗㊁a ∗b ∗的交互作用作为因素,使用一般线性模型对主观评分进行效应检验,方差分析如表9所示,p 小于0.050,模型显著㊂因此,可以表明样本主观评分等级与色相存在中等的相关性㊂表8㊀相关性验证Tab.8㊀Relevance validation㊀㊀表9㊀验证组方差分析Tab.9㊀ANOVA of the test set3㊀织物光泽图像分析3.1㊀织物光泽图像采集从本白色样本中挑选出五个等级的参考样本,样本的光泽感随等级下降依次降低,如图10所示,5级为原样,1级为光泽感最差的样本㊂本文将样本以径向正对拍摄相机并置于一个宽度约为5cm ㊁高度约为3cm 的拱状结构上的光源箱中,光源箱长宽高均为410mm ,捕捉设备由高分辨率相机CANON Eos Rebel T 3和LED 光源组成㊂照明系统的设计方式是包含3个平行板光源,单个LED 光源板长为350mm ,宽为40mm ,色温5600K ,光通量1400lm ,固定在光源箱的特定位置,光源的光线禁止直接照射到拍摄区域,光源距离织物样品400mm ㊂相机与样本的水平面夹角为15ʎ,拍摄样本织物图像的方法如图11所示㊂相机的参数设置焦距为35mm ,感光度为200,快门速度为1∕100s ,光圈大小为f∕8.0㊂相机使用的色彩空间为sRGB ,采集的样本图片像素为72dpi ,图片的三通道像素深度均为8bit ,数据存储格式为jpg ㊂图10㊀五个不同光泽度等级的样本Fig.10㊀Five samples of different luster grades65第61卷㊀第2期基于光谱特征和图像处理的真丝织物光泽研究图11㊀被采集的织物图像Fig.11㊀Acquired fabric image3.2㊀图像特征构建对采集的图像进行分析,由于中波因子对主观评价的效应最高,因此使用下式将RGB图像进行灰度化处理:f=0.299ˑRed+0.587ˑGreen+0.114ˑBlue(1)分辨率为mˑn的图像,预处理为灰度图像后,每个像素点的灰度值为f(r,c);r代表图片中的行,取值范围为(0,m-1);c代表图片中的列,取值范围为(0,n-1);(r,c)代表图片中像素的坐标点㊂构建织物光泽图像的特征,分别为背景亮度等级,光泽不均匀性和亮点比例㊂其中灰度图像的灰度亮度等级X f,反映织物样本平均亮度信息,计算如下式所示:Xf=1mnðm-1r=0ðm-1r=0frc(2)灰度方差δ,描述图像明暗变化的波动程度,反映图像灰度分布的不均匀性,计算如下式所示:δ=ðm-1r=0ðn-1c=0(f rc-Xf)2mn(3)在前文的研究中,织物颜色亮度L∗与主观评价相关程度极低,因此选用织物灰度图像中的灰度极大值点作为光泽亮点 ,用亮点的数量及亮点在织物图像中的占比描述织物的光泽感㊂使用下式计算膨胀灰度图像中的灰度极大值点所在区域:[f b](r,c)=max(s,t)ɪb㊀f(r-s,c-t){}(4)式中: 运算符表示膨胀,b为平坦结构元,(s,t)为b的参数,f(r,c)与前面相同表示织物灰度图像中的像素点灰度值,max表示为取最大值㊂经过灰度特征膨胀的图像,灰度极大值点不会被膨胀,使用下式提取灰度极大值点:Threshold=0,其他1,[f b]-offsetɤfɤ[f b]+offset{(5)式中:Threshold表示动态阈值的方法,[f b]表示原图像的灰度特征膨胀,offset表示偏移㊂亮点提取过程如图12所示,可以看出原样的亮点比1级样稀疏㊂图12㊀亮点特征提取过程Fig.12㊀Highlight feature extraction process3.3㊀图像特征分析本文构建并提取图像的不均匀性㊁背景亮度等级和亮点比例特征如图13所示,r表示相关性㊂其中均匀度和亮度等级计算与式(2)(3)相同,亮点比例为亮点像素面积与织物图像面积的比例㊂图13中,亮点比例最低的5级原样光泽感最好,表明织物的光泽感并非实际亮点的简单函数㊂并且随着样本光泽感从1级升至5级,织物的灰度不均匀性在升高,亮度等级在下降,随之而来的是明暗对比度的升高㊂图13㊀图像处理结果Fig.13㊀Result of image processing因此,本文得出织物亮点与背景亮度的对比度特征是基于图像处理技术评价织物光泽感优劣的关键因素㊂对此使用马赫带效应[19]解释,视觉系统在实际不同的灰度边缘上,会出现 上冲 或者 下冲 现象,正是真丝织物具有亮点与背景的高对比度,才使得真丝织物具有闪亮的光泽感㊂4㊀结㊀论本文采用随机生成的洗涤参数设置可编程标准洗衣机,处理真丝素绉缎织物㊂使用Datacolor800精密台式测色仪收集样本的光谱特征数据,通过目测评价实验获得主观评价结果,分析真丝织物光泽的主观评价结果与其光谱特征之间的联75Vol.61㊀No.2Research on the luster of silk fabrics based on spectral characteristics and image processing系,并采集样本图像探索了织物光泽的图像特征,有如下结论:1)在颜色空间CIE L ∗a ∗b ∗中,a ∗㊁b ∗与样本主观评价存在大小-0.45的相关性,而颜色亮度与主观评价相关性低㊂在对a ∗㊁b ∗效应进行一般线性模型分析时,发现织物颜色的变化显著影响光泽的主观评分等级㊂2)因子分析从样本数据中发现3个独立的潜在因子,分别对应可见光范围内的长㊁中㊁短波长因子㊂结果表明样本光谱反射率的变化在波长530~560nm 时,对织物光泽的主观评分影响最大,其次是570~700nm 长波因子变化,影响程度最小的是400~480nm 短波长因子的变化㊂原因推测是人类视觉对绿色等中波长的色光变化灵敏度最高,其次是长波和短波色光㊂3)织物的光泽图像分析,构建了图像的不均匀性㊁光泽等级和亮点比例特征㊂研究表明,这三个特征能较好地反映织物的亮点与背景亮度对比度特征㊂该方法对比使用神经网络或者其他集成学习模型具有更直观的指标,并且区别于其他基于图像处理的织物光泽评价技术,不需要在特定的样本集上学习训练,会具有更广泛的应用前景㊂4)本文的后续工作基于颜色与主观评价存在的相关性,收集更多颜色种类的织物,建立完善的织物颜色光泽理论模型,从而构建图像的颜色特征㊂‘丝绸“官网下载㊀中国知网下载参考文献:[1]GUNDOLA M ,KISTAMAH N.Development of a fabric lustre scale [J ].University of Mauritius Research Journal ,2007(13):155-162.[2]刘鹏,冯兆行,时培培,等.PLA∕棉织物的光泽研究[J ].浙江理工大学学报,2010,27(6):880-884.LIU P ,FENG Z H ,SHI P P ,et al.The study of the lustrousness of PLA∕cotton fabrics [J ].Journal of Zhejiang Sci-Tech University ,2010,27(6):880-884.[3]杨建忠,李波,鹿璐,等.拉细羊毛及其混纺织物的结构与光泽[J ].纺织学报,2007(2):17-20.YANG J Z ,LI B ,LU L ,et 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Fashion Shanghai University of Engineering Science Shanghai201620China2.Shanghai Engineering Research Center for Clean Production of Textile Chemistry Shanghai201620China3.College of Fashion and Design Donghua University Shanghai200051ChinaAbstract China is the world s largest producer and exporter of silk products as well as a major consumer of silk products.Luster as one of the main components of the visual style and appearance of silk products is an importantindicator for evaluating the appearance quality of silk fabrics.Therefore the testing and evaluation of the luster of silkfabrics is of great significance for better style of products and enhancing the visual appearance of the fabrics.The evaluationmethods for the luster of fabrics are mainly divided into subjective evaluation methods and instrumental testing methods.Subjective evaluation methods rely on human subjective perceptions with unstable consequences.The instrumental methodscan only measure the luster of part surface of the fabrics.When the luster distribution of the fabrics is uneven the testresults are parison with other evaluation methods there are many advantages on the technology of imageprocessing.However in most studies of luster evaluation based on image processing the models established can onlyperform well for specific sample sets with poor generalization abilities.The reason is that the effective features of fabricluster images remain to be further studied in the construction of the key luster features of fabric images.In this paper white blue black pink and brown silk crepe satin plain fabrics were selected as samples and the samples were washed by a programmable standard washing machine.The spectral data of the samples were collected by aspectrophotometer and the subjective scores of the samples were obtained through visual experiments.Exploratory clusteranalysis was carried out on the collected data set to obtain the structural characteristics of the data set and correlationanalysis and factor analysis were carried out to explore the influencing factors of the subjective evaluation of fabric luster.The results show that in the color space CIE L∗a∗b∗a∗and b∗have a correlation of-0.45with the subjectiveevaluation of samples while the correlation between color brightness and subjective evaluation is low.In the general linearmodel analysis of the effects of a∗and b∗it is found that the change of fabric color significantly affects the subjectivecores of fabric luster.The results of factor analysis show that the change of spectral reflectance of samples has the highestimpact on the subjective score of fabric luster in the wavelength range of530nm to560nm.On this basis the image analysis of fabric luster was carried out in this paper and features such as non-uniformity luster grade and highlight ratio of the image were constructed.These three features can better reflect the contrastcharacteristics of the highlights and background brightness of the fabric and it is concluded that the contrast characteristicsof the highlights and background brightness of the fabric are the key factors to evaluate the luster of the fabric based onimage processing technology.In the human visual system there is a phenomenon that enhances higher gray level andreduces lower gray level when human eyes are gazing at different grayscale edges.It is the high contrast between the brightspots and the background of silk fabrics that makes silk fabrics have a shiny pared with neural network or otherintegrated learning models this method has more intuitive indexes and is different from other fabric luster evaluationtechnologies based on image processing.It does not require learning and training on a specific sample set so it will have amore promising application prospect.Key words silk fabric spectral characterization subjective evaluation data analysis image processing95。
X射线衍射仪在锦纶66纤维研究中的应用
X射线衍射仪在锦纶66纤维研究中的应用介绍了X射线衍射仪在锦纶66纤维研究中的应用，利用X射线衍射仪测试锦纶66纤维，根据X射线衍射图谱计算出锦纶66纤维的结晶度、取向度等结晶结构参数。
标签：锦纶66；X射线衍射；结晶度；取向度锦纶66，又名尼龙66，是一种重要的合成纤维，由己二酸和己二胺缩聚而成，其化学分子式为-[NH（CH2）6NHOC（CH2）4CO]n-，于20世纪50年代开始开发和生产注塑产品，用以取代金属，可以满足下游工业制品轻量化、降低成本的要求。
锦纶66纤维具有强度高、耐疲劳、抗冲击、耐摩擦、化学稳定性好、单位质量低、耐热性好、尺寸稳定性好以及易于加工等优良特点，应用范围十分广泛。
目前锦纶66的消费结构为：机机械制造31%、电子电气30%、汽车20%、包装12%、轻纺4%、其它3%，其应用领域已由主要做轮胎帘子布发展到汽车零部件、电力和电子器件等多个领域。
X射线衍射仪是对物质和材料的组成和原子级结构进行研究和鉴定的基本手段。
在纤维领域，X射线衍射仪可以用来研究材料中的各种化合物的各种原子怎么排列，还可以测定材料中的应力、织构、取向度、结晶度等等。
由于纤维的性能和功能取决于其组成和结构，所以X射线衍射仪在锦纶66纤维研究应用中有着举足轻重的作用。
利用锦纶66纤维的X射线衍射图谱分析结果，分析其结晶参数、取向参数，可以定性分析纤维的性能。
1 X射线衍射仪原理X射线衍射仪（XRD）以W.H.布拉格的“X射线光谱仪”实验装置为原型，融合了现代机械和电子技术等多方面的成果而制成。
衍射仪由X射线发生器、直流高压发生器、测角仪、单道脉冲幅度分析器、石墨弯晶单色器、辐射探测器、纤维附件、操作与分析系统等组成，是以特征X射线照射照射多晶体样品，并以辐射探测器记录衍射信息的实验装置。
X射线衍射仪最重要的是四个部分：第一，X射线发生器，用来产生稳定的X射线光源；第二，测角仪，用来测量衍射图谱三要素，使光源、试样和探测器满足一定的几何和衍射条件；第三，电子记录系统，用来记录衍射图谱；第四，计算机及其附件，用来控制仪器运转。
X射线衍射技术在材料分析中的应用和发展
X射线衍射技术在材料分析中的应用和发展姓名：班级：s1467 学号：201421801014摘要：X射线衍射分析技术是一种十分有效的材料分析方法，在各种材料的研究和生产中被广泛应用。
本文概要介绍了概要介绍了X射线衍射分析的原理及其相关理论，总结了X射线衍射的各种实验方法，对X射线衍射分析在材料分析中的应用分别进行了叙述，最后对X射线衍射分析的发展进行了展望。
关键词:X射线衍射技术；晶体结构；材料分析1 引言自1896年X射线被发现以来，可利用X射线分辨的物质系统越来越复杂。
从简单物质系统到复杂的生物大分子，X射线已经为我们提供了很多关于物质静态结构的信息。
此外，在各种测量方法中，X射线衍射分析法是研究物质的物相和晶体结构的主要方法。
当某物质（晶体或非晶体）进行衍射分析时，该物质被X射线照射产生不同程度的衍射现象，物质组成、晶型、分子内成键方式、分子的构型、构象等决定该物质产生特有的衍射图谱。
X射线衍射方法具有不损伤样品、无污染、快捷、测量精度高、能得到有关晶体完整性的大量信息等优点。
因此，X射线衍射分析法作为材料结构和成分分析的一种现代科学方法，已逐步在材料的研究和生产中广泛应用。
2 X射线衍射原理1912年劳埃等人根据理论预见，并用实验证实了X射线与晶体相遇时能发生衍射现象，证明了X射线具有电磁波的性质。
X射线同无线电波、可见光、紫外线等一样，本质上都属于电磁波，只是彼此之间占据不同的波长范围而已。
X射线的波长较短，大约在10-8~10-10cm之间。
X射线分析仪器上通常使用的X 射线源是X射线管，这是一种装有阴阳极的真空封闭管，在管子两极间加上高电压，阴极就会发射出高速电子流撞击金属阳极靶，从而产生X射线。
当一束单色X射线入射到晶体时，由于晶体是由原子规则排列成的晶胞组成，这些规则排列的原子间距离与入射X射线波长有相同数量级，故由不同原子散射的X射线相互干涉，在某些特殊方向上产生强X射线衍射，衍射线在空间分布的方位和强度，与晶体结构密切相关。
利用X射线衍射光谱研究丝织品的老化
从而为古代 丝织 品 的保 护研 究提 供依 据 ，尚需 做进 一 步探 索 。本文通过 ｘ射线 衍射分析对丝织品在老化过程 中结 晶度
的变化进行 了研究 。所用样 品为人工老化 的 白色丝织 品和分
别来 自湖北 、陕西 、内蒙古 、青海 出土 的古 代丝 织品 。人工
老 化 包 括 光 老化 、热 老 化 和 水 解 老 化 。
收 稿 日期 ：２０ — １１ 。 订 日期 ：２ ０—２１ ０ ８１—６ 修 ０ ９０ ８
基金项 目： 育部 留学 回国人员科研启动基金项 目资助 教
作者简介 ：张晓梅 ，女 ，１ ６ ９６年生 ，北京大学考古文博学院副教授
第１ 期
光谱学与光谱分析
２３ ６
进行光照老 化 ，到达 丝 织 品 表 面 的辐 照度 为 ２０ ０ Ｗ ・ ０
西 、内蒙古 、 青海 的古代 丝织 品。ｘ射线衍射分析结果表 明，ｘ射线衍射分析 可以揭示丝织 品 的老 化作用过 程和老化特征 ，以及相应结晶度的变化 ， 于出土古代丝 织 品保 存状况及 老化 机理 的研 究来说 具有 实用价 对 值 。同时还可为 了解古代染织工艺的发展提供信息 。
关键 词 丝织 品；结晶度 ； Ｘ射线衍射 ； 老化
并不是完全平行排列 ，因此 有一定 的取 向度和结 晶度 。在丝 素 的结 晶区，主要存在的是 丝素 ８ 折叠结 构 ，肽链 的链 段排
度指数 的方 法可以了解 劣变程度和保存状况 ， 为丝织 品保护 提供依据 ｌ 。Ｘ射 线衍 射 分析 法是 常 用 的测 量结 晶度 的方 ４ ］ 法， 但利用该方法研究 不 同老化 因素下 丝纤维 的老 化特 征 ，
列整齐 ，相邻 肽链 间的氢键 和分 子问引力 使它们结 合得相 当
利用同步辐射X射线衍射研究家蚕的纺丝过程
（ 东华 大 学 纤 维材 料 改 性 国家 重 点 实 验 室 ， 材料 科 学 与工 程 学 院 ，
化学纤维研究所 ， 海 上 ２ １２ ） ０ ６ ０
摘 要 ： 用 同 步辐 射 广 角 Ｘ射 线 衍 射 对 五龄 家 蚕 、 剖 后 的 蚕 腺体 ， 利 解 以及 脱 胶 丝 进 行 了测 试 ， 究 了干 燥 研 过 程 及 拉 伸 过 程 中腺 体 内 丝 素 蛋 白有 序态 结 构 的 演 变 。结 果 表 明 ， 头 部 吐 丝 口 附 近 的 纺 丝 液形 成 了 蚕 与 ｓｋＩ、ｉ １晶 体 结 构 相 关 的 有 序 排 列 ； 态 腺 体 在 干 燥 过 程 中 ， 分 的 流失 也会 导 致 丝 素 蛋 白有 序 ｉ ｌ ｓ ｋＩ ｌ 湿 水 态 结 构 的形 成 ， 素蛋 白构 象 转 变 成 口反 平 行 折 叠 ， 趋 于 形 成 完 整 的 ｓｋＩ层 状 晶体 结 构 ； 伸 作 用 为 丝 一 并 ｉ Ｉ ｌ 拉 丝 素 蛋 白成 纤 的 主要 诱 导 因 素 ， 使 丝 素 蛋 白有 序 态 结 构 发 生 改 变 。 并 关键 词 ： 步 辐 射 ； 角 Ｘ射 线 衍 射 ； 蚕 ； 纤 ； 序 态结 构 同 广 家 成 有
ｓ ｅ ｅ ｔ ｒ ｍ ｔ ｌ ｒ ａ ｅ ｔ ｄ ｏｕ ｆ ｏ ｈｅ ａ ｖ ｅ． ａ ｄ ｇ ｎｄ ｅ ｕｍｍｅ ｃ ｏ ｎ ｉｋ ｄ ｏｃ ｏ ｓｌ ｗｅ ｅ ｌｏ ｘ ｍｉ ｄ ｒ ａ ｓ ｅ ａ ｎｅ ｂｙ ＳＲ— Ｗ ＡＸＤ．Ｔｈｅ ｅ ｆ ｃ ｓ ｏ ｙ ｎｇ ａ ｄ ｄ ａ ｎ ｈｅ ｄｅ ｌ ｍ ｅ ｄ ｒ ｄ ｓ ｒ ｔ ｒ ｆ ｆｅ ｔ ｆｄｒ ｉ ｎ ｒ ｗｉ ｇ ｏｎ ｔ ｖｅｏｐ ｎｔｏｆｏｒ ｅ ｅ ｔ ｕｃ ｕ ｅ ｏ ｓｌ ｉ ｒ ｉ ｎ ｔ ｉｋ ｇ ａ ｒ ｎｖ ｓ ｉ ａ ｅ ｉｋ ｆｂ ｏ ｎ ｉ ｈｅ ｓｌ ｌ ｎｄ ｗｅ ｅｉ ｅ ｔｇ ｔ ｄ．Ｔｈ ｅ ｕｌｓｓ ｏｗ ｈａ ｄ ｒ ｄ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｅ ｒ ｓ ｔ ｈ ｔ ｔｏｒ ｅ ｅ ｔ ｕ ｔ ｒ ｓ
丝绸表面光老化实验研究
识， 实验结果 ｕ为今 纺织类博物馆腱览光源的制造和选择提供参考 。
关 键 词 ：纺 织 品 ； 绸 ； 老化 ； 器 光 仪
中图分类号 ： Ｋ８６ ９ ７ ． 文 献 标 识 码 ：Ａ
１ 引 言
在纺 织 品文物 中 ， 着大 量 的丝绸 制品 ， 有 在这些
２ 实验 仪器制作
２ １ 结构设 计 ．
文物 的展 览过 程 中 ， 老化是 一种 主要 的损 害 ， 是 光 但 学 术界 对于 呵见光 对丝绸 等纺 织 品的 老化影 响 的认 识， 还存 在许 多盲 点 。 目前 对 于 纺 织 品 的光 老 化 实
验， 主要 是进 行紫 外线 光老化 实验 ｌ ， 可见 光波段 ｌ在 ＿ 内的光 老化实 验 ， 基本都 是 全波段 的 老化实验 ， 者 或
文 章 编 号 ：０ ５ １３ （０ ６ ０ Ｏ Ｏ —０ １０ ５ ８ ２ ０ ） １ Ｏ ９ ８
丝 绸 表 面 光 老 化 实 验 研 究
王永 礼 ， ～ 赵 丰 屠恒 贤 ，
（ ．东 华 夫 学 纺 织 学 院 ， 海 ２０ ５ ； １ 上 ００ １ ２ 【 同丝 绸 博 物 馆 ， 江 杭 州 ３００ ； ． ｝ Ｉ 浙 １０ ２
收稿 Ｉ期 ：０ ５ ０ ｌ ２０ — ５—２ ； 叫 … 鲷：０５— ９ １ 】 ４修 ２０ ０ —０
作并简介： 王永礼 （％２ ）男 ，９ ５年Ｉ １ 一 ， １８ 炙徽帅范大学物理系毕业 ， 安徽 省淮南 师 范学 院物理 系副 教授 ， 东华 大学在读博 士 ， Ｅ—ｍ ｉ ｗ １ ａ：ｙ ｌ
就 可 以使用 在一 定 的波长 处 的窄波 段可 见光 对样 品 进行 老化实 验 ， 而使 分 波段 进 行 的纺 织 品 可 见 光 从