Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ электротехнологий и устройств для предпосевной обработки семян
1.1 Современные электротехнологические способы предпосевной обработки семян
1.2 Анализ электротехнического оборудования для предпосевной обработки семян электромагнитным полем
1.3 Анализ воздействия электрического поля на микофлору семян
1.4 Физические характеристики слоя семян и оценка степени заполнения ими объема активатора
1.5 Выводы и постановка задач научных исследований 31
2 Обоснование электротехнологических параметров и режимов работы активатора с движущимся слоем семян
2.1 Анализ однородности распределения напряженност электрического поля в обрабатываемом слое семян внутри активатора
2.2 Электрические параметры семян сельскохозяйственных культур
2.3 Анализ и расчет электрических схем замещения активатора 41
2.4 Обоснование технологического процесса перемещения слоя 54 семян и конструктивных особенностей активатора
2.5 Выводы к главе 2 58
3 Программа, методика и анализ результатов экспериментальных исследований
3.1 Описание экспериментального оборудования 59
3.2 Программа и методика экспериментальных исследований 62
3.3 Экспериментальное определение коэффициента трения скольжения семян лука. Производительность активатора
3.4 Измерения временных характеристик генератора высоковольтных импульсов напряжения, предназначенного для работы активатора
3.5 Результаты исследований электрических характеристик слоя семян лука
3.6 Результаты лабораторных опытов по предпосевной обработке семян лука с различной частотой следования импульсов
3.7 Результаты лабораторных опытов по влиянию импульсного электрического поля при предпосевной обработке семян лука на их микофлору
3.8 Выводы к главе 3 90
4 Экономическое обоснование низковольтной установки для предпосевной обработки семян лука
4.1 Определение эффективности внедрения технологии за счет дополнительного дохода, полученного в результате прибавки урожайности
4.2 Экономический эффект в виде чистого дисконтированного дохода (ЧДД)
4.3 Выводы к главе 4 100
Общие выводы 101
Литература
- Анализ электротехнического оборудования для предпосевной обработки семян электромагнитным полем
- Физические характеристики слоя семян и оценка степени заполнения ими объема активатора
- Анализ и расчет электрических схем замещения активатора
- Измерения временных характеристик генератора высоковольтных импульсов напряжения, предназначенного для работы активатора
Введение к работе
Актуальность работы. Повышение посевных качеств и адаптивных свойств семян сельскохозяйственных культур при их предпосевной обработке, наряду с обычными агротехническими приемами, имеет существенное значение в решении проблемы увеличения производства продукции растениеводства.
Как показывают исследования, наиболее стабильный положительный эффект на семена сельскохозяйственных культур достигается воздействием электрического поля. Положительное воздействие электрического поля на семена обусловлено количественно дозированным энергетическим воздействием. В исследовании эффекта воздействия на семена электрического поля использовались небольшие объемы семенного слоя, что позволяло свободно оперировать широким спектром сигналов воздействия. При переходе на промышленный уровень, в активаторе обработке подвергается большой объем слоя семян, поэтому параметры источника питания, активатора, а также слоя семян ограничивают диапазон электрических параметров возможных воздействий. Поэтому для промышленного освоения данных электротехнологий необходимо корректировать ранее определенные параметры режимов обработки семян.
Поскольку известные установки по предпосевной обработке семян импульсным электрическим полем (ИЭП) созданы на основе активаторов, работающих при больших амплитудах импульсов напряжения и потребляющих значительные электрические мощности в пиковом режиме зарядки его электрической емкости, то снижение амплитуды импульсов напряжения позволило бы значительно уменьшить энергопотребление активатора и установки ИЭП в целом, сделать ее малогабаритной и применимой в полевых условиях.
Диссертационная работа выполнена согласно плану НИР Ставропольского ГАУ по госбюджетной тематике 2011-2012 гг. (гос. контракт № 9363р/15132 на выполнение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по проекту № 15132, заявка № 11-3-Н5.1-0802 от 30.05.2011 г.) и 2011-2015 гг. (раздел № 1.1 «Исследование влияния физических факторов и озона на посевные качества семян сельскохозяйственных культур»).
Научная гипотеза состоит в том, что повышение посевных качеств семенного материала может быть достигнуто за счет его обработки низковольтными импульсами напряжения, обеспечивающими требуемую дозу воздействия.
Целью диссертационной работы является обоснование параметров и режимов обработки слоя семян импульсным электрическим полем с разработкой низковольтного активатора для повышения их посевных качеств.
Для достижения поставленной цели работы сформулированы следующие
задачи исследований:
-
Разработать конструкцию и исследовать электротехнологические режимы низковольтного активатора установки для предпосевной обработки семян импульсным электрическим полем.
-
Исследовать влияние электротехнологических режимов активатора на предпосевную обработку семенного материала лука ИЭП, стабильно улучшающих его посевные качества. На основании полученных результатов разработать инженерную методику определения рациональных режимов работы указанного активатора.
-
Построить математические модели методом регрессионного анализа, описывающие экспериментальные результаты исследований влияния параметров импульсного электрического поля и времени обработки на посевные качества семенного материала лука.
-
Подготовить техническое задание на изготовление макетного образца установки и выполнить технико-экономическое обоснование с целью внедрения способа предпосевной обработки семян низковольтным импульсным электрическим полем в хозяйствах края.
Объекты исследования: электротехнологические параметры, режимы работы, конструкция низковольтного активатора, семена лука.
Предмет исследования: зависимость физических и электрических свойств слоя семян, их посевных качеств (на примере семян лука) в объеме низковольтного активатора.
Методы исследования основываются на известных теоретических положениях и экспериментальных данных технологии предпосевной обработки семян импульсным электрическим полем, математическом моделировании и математической статистике.
Научную новизну работы составляют:
-
Конструктивные, электрические параметры и режимы работы низковольтного активатора ИЭП, обеспечивающие требуемые дозы воздействия для улучшения посевных качеств семенного материала (на примере семян лука).
-
Регрессионные модели влияния параметров ИЭП (времени обработки, напряжения, частоты и длительности импульсов) на изменение посевных качеств семенного материала (на примере семян лука).
-
Амплитудная доза воздействия импульсного электрического поля для высоковольтной и низковольтной обработки семян в рациональных режимах имеют близкие значения, что качественно объясняет возможность применения низковольтного активатора для предпосевной обработки.
-
Теоретически рассчитанные и подтвержденные экспериментально результаты исследования физических и электрических характеристик семенного слоя позволяющие добиться однородности предпосевной обработки с требуемой напряженностью электрического поля и дозой воздействия.
Практическую значимость работы составляют:
-
Конструктивные, электрические параметры и режимы работы низковольтного активатора ИЭП, обеспечивающие повышение посевных качеств семенного материала (на примере семян лука);
-
Рациональные режимы и параметры ИЭП, повышающие посевные качества семенного материала и снижающие патогенную микофлору;
-
Макетный образец установки для предпосевной обработки семян различных культур ИЭП низкого напряжения, позволяющий сократить время предпосевной обработки семян, повысить урожайность и тем самым обеспечить возможность создания непрерывной технологической линии подготовки семян
в производственных условиях.
На защиту выносятся следующие основные положения:
-
Электротехнологические режимы и параметры низковольтного активатора установки для предпосевной обработки семян ИЭП.
-
Регрессионные модели влияния параметров ИЭП низкого напряжения на посевные качества семенного материала (на примере семян лука).
-
Экспериментальные результаты исследования физических и электрических характеристик семенного слоя (на примере семян лука).
-
Технико-экономическое обоснование использования способа предпосевной обработки семян ИЭП низкого напряжения.
Реализация результатов работы. Разработанная экспериментальная установка для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур импульсным электрическим полем внедрена в ЗАО «Совхоз имени Кирова» Труновского района Ставропольского края для испытаний рациональных режимов. Результаты исследований используются в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет».
Апробация работы. Основные результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались: на международной научно-технической конференции «Наука и образование – 2010» (Мурманск, 2010 г.), V международной научно-практической конференции «Альянс наук: ученый-ученому» (Днепропетровск, 2010 г.), 6-й Российской научно-практической конференции «Физико-технические проблемы создания новых технологий в АПК» (Ставрополь, 2011 г.), Всероссийской научной конференции «Научно-техническое обеспечение АПК Юга России» (Зерноград, 2011 г), Российской агропромышленной выставке «Золотая осень» (Москва, 2011-2013 г.), Биотехнологической выставке-ярмарке «РосБиоТех» (Санкт-Петербург, 2011-2013 г.), II-й международной научной заочной конференции «Естественнонаучные вопросы технических и сельскохозяйственных исследований» (Москва, 2011 г.), выставке «Русь-Агро», (Москва, 2012-2013 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано: 19 научных работ, в
том числе 1 патент РФ, 3 статьи в изданиях из перечня, рекомендованного ВАК РФ. Общий объем публикаций – 9,5 п. л., из которых 3,8 п. л. принадлежат лично автору.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка использованных источников, включающего 168 наименований и приложения. Общий объем диссертации: 169 страниц машинописного текста, включая 42 рисунка, 20 таблиц.
Анализ электротехнического оборудования для предпосевной обработки семян электромагнитным полем
Анализ изученной литературы позволяет сделать вывод, что в исследовании эффекта воздействия на семена электрического поля авторы использовали небольшие объемы семенного слоя. Электрические параметры слоя семян в малогабаритном активаторе позволяли авторам свободно оперировать широким спектром сигналов воздействия. При переходе на промышленный уровень в активаторе обработке подвергается большой объем слоя семян.
Реальные электрические параметры источника питания, активатора, а также слоя семян ограничивают диапазон электрических параметров возможных воздействий. Поэтому для промышленного освоения данных электротехнологий необходимо корректировать ранее определенные параметры режимов обработки семян.
Положительное воздействие электрического поля на семена обусловлено количественно дозированным энергетическим воздействием. Однако оценка воздействия по какому-либо одному из электрических параметров (напряженность электрического поля, частота и др.) недостаточна. Причиной является неоднородность обработки слоя семян. В результате проведенных исследований в ФГБОУ ВПО «Ставропольский ГАУ» установлено, что перспективной электротехнологией является обработка семян сельскохозяйственных культур импульсным электрическим полем (ИЭП). Проведенные исследования подтверждают, что ИЭП обладает как стимулирующим воздействием, значительно (до 23 %) улучшающим посевные качества семян, так и бактерицидным действием [44, 45, 47, 48, 103, 109, 137, 138]. Но до настоящего времени не было получено стабильных, устойчивых результатов. При движении в зоне обработки семена находятся различное время, движутся с различными скоростями, имеют различную толщину обрабатываемого слоя.
Известные установки по предпосевной обработке семян ИЭП созданы на основе активаторов работающих при больших амплитудах импульсов напряжения 15-25 кВ и соответственно потребляющих значительные электрические мощности 17 кВт-1МВт в пиковом режиме зарядки его электрической емкости. Снижение амплитуды импульсов напряжения позволило бы значительно уменьшить энергопотребление активатора и установки ИЭП в целом, сделать ее малогабаритной и применимой в полевых условиях.
В соответствии с изложенным, в диссертационной работе сформулирована цель исследования: обоснование параметров и режимов обработки слоя семян импульсным электрическим полем с разработкой низковольтного активатора для повышения их посевных качеств.
Объекты исследования: электротехнологические параметры, режимы работы, конструкция низковольтного активатора и слой семян. Предмет исследования: зависимость физических и электрических свойств слоя семян, их посевных качеств (на примере семян лука) в объеме низковольтного активатора. Методы исследования: решение поставленных задач основывается на известных теоретических положениях и экспериментальных данных технологии предпосевной обработки семян импульсным электрическим полем, математическом моделировании и математической статистике. Сформулированы: Научная гипотеза: повышение посевных качеств семенного материала может быть достигнуто за счет его обработки низковольтными импульсами напряжения, обеспечивающими требуемую дозу воздействия.
Рабочая гипотеза: рациональная толщина слоя семян и его максимальное уплотнение в объеме активатора позволяют создать однородную напряженность электрического поля требуемой величины и, как следствие, соответствующую дозу воздействия для повышения посевных качеств семян.
Задачи исследования:
1. Разработать конструкцию и исследовать электротехнологические режимы низковольтного активатора установки для предпосевной обработки семян ИЭП. 2. Исследовать влияние электротехнологических режимов активатора на предпосевную обработку семян ИЭП, стабильно улучшающих их посевные качества.
3. Построить математические модели методом регрессионного анализа, описывающие экспериментальные результаты исследований влияния параметров импульсного электрического поля и времени обработки на посевные качества семенного материала лука.
4. Подготовить техническое задание на изготовление макетного образца установки и выполнить технико-экономическое обоснование с целью внедрения способа предпосевной обработки семян низковольтным импульсным электрическим полем в хозяйствах края.
Научную новизну работы составляют:
1. Конструктивные, электрические параметры и режимы работы низковольтного активатора ИЭП, обеспечивающие требуемые дозы воздействия для улучшения посевных качеств семенного материала (на примере семян лука).
2. Регрессионные модели влияния параметров ИЭП (времени обработки, напряжения, частоты и длительности импульсов) на изменение посевных качеств семенного материала (на примере семян лука).
3. Амплитудная доза воздействия импульсного электрического поля для высоковольтной и низковольтной обработки семян в рациональных режимах имеют близкие значения, что качественно объясняет возможность применения низковольтного активатора для предпосевной обработки.
4. Теоретически рассчитанные и подтвержденные экспериментально результаты исследования физических и электрических характеристик семенного слоя позволяющие добиться однородности предпосевной обработки с требуемой напряженностью электрического поля и дозой воздействия.
Практическую значимость работы составляют: конструктивные, электрические параметры и режимы работы низковольтного активатора ИЭП, обеспечивающие повышение посевных качеств семенного материала (на примере семян лука); рациональные режимы и параметры ИЭП, повышающие посевные качества семенного материала и снижающие патогенную микофлору; макетный образец установки для предпосевной обработки семян различных культур ИЭП низкого напряжения, позволяющий сократить время предпосевной обработки семян, повысить урожайность и тем самым обеспечить возможность создания непрерывной технологической линии подготовки семян в производственных условиях.
Физические характеристики слоя семян и оценка степени заполнения ими объема активатора
Наряду с конструктивной формой активатора существенное значение для режимов его работы имеют электрические характеристики собственно обрабатываемых семян (в нашем случае лука), из которых в первую очередь необходимо выделить диэлектрическую проницаемость и электропроводность семян. Как указывалось ранее, внутри активатора даже при наиболее плотном заполнении его внутреннего объема мы имеем, по сути, смесь «семена-воздух». Для малых степеней (/?- о,1) заполнения включениями объема смеси известно классическое соотношение Лихтенеккера-Ротера для диэлектрической проницаемости смеси єсм [112]: где у1 и у2 - объемные доли обоих компонентов, а є1 и є2 - соответственно их диэлектрические проницаемости. При высоких степенях заполнения включениями объема смеси (р - 0,5...0,7) здесь (3 - степень заполнения объема включениями (т.е. семенами); остальные обозначения как в соотношении (2.8). Причем соотношение (2.9) позволяет достаточно точно пересчитать экспериментально измеренную величину єсм в диэлектрическую проницаемость семян - є2, когда є1 = 1,0 (т.е. воздух).
В качестве примеров приведем экспериментально определенные электромеханическим методом диэлектрические проницаемости семян по работам некоторых авторов: Ниязова А.М., Шмигеля В.В. (таблица 2.1) [89, 159].
В работе Хайновского В.И., Козырева А.Е. приводятся экспериментальные данные по диэлектрическим параметрам, измеренным методом диэлектрического конденсатора на достаточно низких частотах / = 120Гц и / = 1000Гц, которые отображаются в таблице 2.2 [139].
В таблице 2.2 использованы следующие обозначения: Ссм - электрическая
емкость конденсатора смеси «семена-воздух» при максимально плотном заполнении; єсм и є2 - соответственно диэлектрические проницаемости смеси «семена-воздух» и семян; tgS - тангенс диэлектрических потерь, измеренный для семян, заполняющих объем измерительного конденсатора; к - коэффициент удельной электропроводности слоя семян в измерительном конденсаторе (т.е. «зажатого» между электродами плоского конденсатора).
Как следует из таблиц 2.1 и 2.2, данные по диэлектрической проницаемости семян существенно зависят как от метода, так и от частоты, на которой выполняются измерения.
Поскольку товарные семена, хранимые на элеваторах, обладают по ГОСТу конечной влажностью ( 14%), то имеет смысл обсудить их электропроводность в объеме активатора, определяемую объемной и поверхностной проводимостью семян. Объемная электропроводность семян, как и твердых диэлектриков, носит не электронный, а ионный характер. Это связано с тем, что ширина запрещенной зоны в диэлектриках (W) существенно больше средней тепловой энергии фотонов решетки диэлектрика (т.е. W - -kT), поэтому лишь ничтожное количество электронов может отрываться от своих атомов за счет теплового движения. Ионы же часто оказываются слабо связанными в узлах решетки, и энергия W, необходимая для их отрыва, сравнима с кТ. Поэтому, несмотря на меньшую подвижность ионов по сравнению с подвижностью электронов, ионная проводимость оказывается больше электронной за счет большей концентрации свободных ионов: ПионЧМион ПэлеМэл , (2. 10) где пион и пэл - ионная и электронная электропроводность соответственно, См; q - заряд иона, Кл; е - заряд электрона, Кл; juион и /лэл - подвижность ионов и
Поэтому носителями заряда в диэлектриках обычно оказываются ионы малых размеров, с высокой подвижностью.
В общем случае в диэлектрике имеется несколько видов носителей заряда. Ионная электропроводность сопровождается переносом вещества: положительные ионы движутся к катоду, а отрицательные - к аноду. Указанный электролиз сильно проявляется лишь при приложении высоких постоянных напряжений и при повышенных температурах.
Слой семян может быть представлен электрической схемой замещения в виде последовательно соединенных сопротивлений утечки, зашунтированных параллельно включенной электрической емкостью каждого семени. Вследствие касания семян друг с другом, полная схема замещения для них внутри активатора есть последовательно-параллельное соединение сопротивлений и емкостей всех семян внутри активатора. В качестве простейшего примера на рисунке 2.2 представлены возможные линии тока через семена, определяемые их поверхностной и объемной проводимостями.
Отметим, что поверхностная электропроводность диэлектриков создается благодаря неизбежному увлажнению, окислению, загрязнению и т. д. поверхностных слоев, поэтому обычно диэлектрик характеризуется значением удельного поверхностного сопротивления: где h - расстояние между параллельными друг другу кромками электродов, м; Ъ - длина электродов, м. Рисунок 2.2 – Схематическое изображение линий поверхностного и объемного токов утечек через семена: - - - - - объемные токи, поверхностные токи
Весьма затруднительным оказывается определение поверхностного сопротивления и у тонких слоев твердых диэлектриков, так как практически невозможно отделить поверхностные токи утечки от объемных. В слое семян каждое семя имеет несколько точечных контактов и при больших напряженностях электрического поля значение поверхностного сопротивления может существенно уменьшаться, что подтверждается проявлением пробойных напряжений слоя семян.
Наряду с рассмотрением электрофизических свойств семян необходимо исследовать электрические процессы собственно в активаторе во время работы. Для этого необходимо рассмотреть схемы замещения активатора.
Анализ и расчет электрических схем замещения активатора Конструктивно активатор представляет собой плоский конденсатор, содержащий внутри себя два соприкасающихся плоскопараллельных диэлектрических слоя. Один из слоев в активаторе - это смесь семян и воздуха, второй - изолятор (воздух). Границу слоя семян и воздуха принимаем за плоскость одного потенциала. Рассмотрим две возможные электрические схемы активатора. Для постоянного тока можно использовать схему с последовательно включенными конденсаторами, зашунтированными соответствующими сопротивлениями (рисунок 2.3 а). Для переменного тока эквивалентная схема замещения включает последовательно включенные сопротивления и электрические емкости соответствующих слоев (рисунок 2.3 б).
Анализ и расчет электрических схем замещения активатора
Необходимо отметить, что схемотехнические компоненты выходной цепи генератора импульсов напряжения могут содержать дополнительные индуктивности, превосходящие значительно индуктивность соединительного кабеля - 3 мкГн длиной 1 м. По информации разработчиков (ОАО «Электроавтоматика») индуктивность выходного каскада генератора импульсов напряжений может составлять величины 250-350 мкГн. Поэтому для времен фронта и среза импульсов напряжений получаем оценку:
Для сравнения приведем подобные оценки мощностей активаторов других известных установок по обработке семян импульсным электрическим полем. Таблица 2.3 – Основные электрические параметры активаторов в рациональных режимах работы для нескольких известных установок по предпосевной обработке семян сельскохозяйственных культур импульсным
Из данных таблиц 2.3 и 2.4 следует, что за счет уменьшения амплитуды импульсного напряжения до 200 В в рациональном режиме обработки семян предлагаемая установка «УПОС-1» при достаточно высокой производительности (Q=1000 кг/с) и однородности предпосевной обработки семян импульсным электрическим полем имеет энергетические преимущества в сравнении с аналогами. Поэтому для ее питания не требуется высоковольтный источник электроэнергии, что наряду с небольшими габаритами и массой делает ее предпочтительной для применения в полевых условиях.
Обоснование технологического процесса перемещения слоя семян и конструктивных особенностей активатора В качестве недостатков следует отметить незначительную деформацию семян, забивание желобов при повышении их влажности.
В целях уменьшения деформации и измельчения обрабатываемых семян скорость его движения по активатору ограничивают. Процесс обработки семян в активаторе можно представить в виде схемы (рисунок
Активатор имеет прямоугольную форму размерами 1200х750 мм. Верхняя и нижняя стенки активатора изготовлены из проводящего материала (рисунок 2.13 (3) и по сути являются обкладками конденсатора. Боковая стенка активатора изготавливается из прозрачного диэлектрического материала (рисунок 2.13 (1) для возможности контроля степени загрузки. Толщина объема активатора регулируется с помощью подвижных рычагов (рисунок 2.13 (2) и может изменяться от 10 до 50 мм. Это позволяет использовать установку для обработки семян различных культур. С помощью изменения скорости вращения барабана (рисунок 2.13 (4) происходит выгрузка семенного материала в отгрузочный бункер, оснащенный колесами.
Узел обработки семян в зоне активатора Скорость движения семян в объеме активатора регулируется углом его наклона, быстротой вращения выгружающего семена барабана. При этом обеспечивается перемещение семян вниз «самотеком» с максимальной плотностью заполнения объема внутри активатора (т.е. без пустот).
Дополнительное использование в установке при движении семян вибраторов позволяет исключить образование пробок при транспортировании.
Скорость движения семян в активаторе зависит от угла наклона и начальной скорости 0 и может быть оценена по соотношению: u = j2gH(\-fc.ctga) + u20 , (2.38) где Н - разность верхнего и нижнего уровней; H = l-sma, м; / - длина активатора, м; /с - коэффициент сопротивления активатора; - угол наклона, необходимый для достижения конечной скорости .
При умеренной скорости перемещения семян внутри объема активатора, т.е. v \ м/с и не очень большом угле его наклона а«20 коэффициент сопротивления активатора /с можно оценить по выражению: трения движения семян об активатор, (o,3-s-0,5); h -высота слоя семян в активаторе, м; Ъ - ширина активатора, м.
Полагая в (2.39) / 3, h=50 мм, Ь=750 мм, получаем /с 0,39. Предположим также, что при движении семян «самотеком» их начальная скорость равна нулю (и0=0). Экспериментально установлено, что оптимальное время обработки семян в зоне активатора составляет 6…8 с, а реальная скорость движения семенного слоя внутри активатора экспериментально подобрана из соображений устранения травмирования и разрушения семян. Она существенно меньше величин скоростей, получаемых по соотношению (2.38), и составляет 515 см/с. Это обстоятельство определяется тем, что движение семян в желобе активатора является ускоренным. Поэтому величина конечной скорости по соотношению (2.38) может оказаться больше предельного допустимого значения, что повлечет их дробление и измельчение. Чтобы замедлить движение семян, в конструкции активатора предусматривается установка концевого участка с углом наклона, меньшим, чем угол наклона его основного участка.
В предлагаемом активаторе для устранения указанного отрицательного эффекта на его выходе установлен барабан с регулируемой скоростью вращения, что позволяет регулировать скорость движения семян в обрабатываемой зоне и существенно ее уменьшить.
Измерения временных характеристик генератора высоковольтных импульсов напряжения, предназначенного для работы активатора
На основании данных таблицы 3.8 можно сделать вывод: среднее квадратичное отклонение для установки «УПОС-1» сравнительно невелико и составляет 1,55 %, что указывает на небольшой разброс данных выборки относительной средней величины энергии прорастания, равной 77,9 %. Использование критерия Кохрена для сравнения трёх выборок одинакового объёма позволяет сделать вывод о случайном характере расхождения между дисперсиями при выбранном уровне значимости р=0,05.
Сравниваем полученное фактическое значение критерия с верхней процентной (5%) точкой для критерия Кохрена, построенной по трем независимым оценкам дисперсии, каждая из которых обладает (44-1=43) степенями свободы, равной 0,685, что больше фактического значения критерия 0,642, то есть мы получили подтверждение вывода о случайном характере расхождения дисперсий. Проведен корреляционный анализ для определения степени влияния нескольких факторов обработки: tобр, тимп, и, /. Соответствующие матрицы
представлены в таблицах 3.9 - 3.11, из которых следует, что значения коэффициентов корреляции близки к единице, а следовательно, значимы, и поэтому их следует учитывать при построении математических моделей (уравнений регрессии).
Качество указанной модели оценивалось по множественному коэффициенту корреляции R, который оказался достаточно высоким и равным я = 0,86. Это говорит о том, что не следует больше повышать степень аппроксимирующего полинома. О качестве модели также свидетельствует и высокий коэффициент множественной детерминации R2 =0,74. Значимость коэффициентов аппроксимирующего полинома была проверена с помощью критерия Стьюдента (с уровнем значимости 5%). Все они оказались значимы. Полученное критическое значение параметра Стьюдента оказалось равным tнаблюд =Ji/Sо т, =2,093 и превосходящим наблюдаемые значения коэффициентов. Поэтому ни один из них не может быть отброшен в аппроксимирующем полиноме. Также проведена проверка качества рассматриваемой модели по критерию Фишера. Вычисленное значение критерия Фишера FHa6md =R2460/(1-R2) = 122 и критическое значение Fv = 3,21. Так как Fm6md FKp, то гипотезу о статистической значимости полученной регрессии следует принять [3, 26, 29, 33, 43, 126, 129].
Для наглядности на рисунке 3.10 представлена диаграмма влияния времени обработки и длительности импульса на значения энергии прорастания. Рисунок 3.10 - Диаграмма влияния времени обработки и длительности импульса на значения энергии прорастания Из диаграммы следует, что рациональными величинами времени обработки и длительности импульса являются следующие:
Адекватность качества модели оценивалась по множественному коэффициенту корреляции R, который оказался равным і? = 0,81 и достаточно близким к единице. Такое значение коэффициента корреляции говорит о том, что не следует больше повышать степень аппроксимирующего полинома. О качестве модели также свидетельствует и коэффициент множественной детерминации Я2 =0,66. Значимость коэффициентов аппроксимирующего полинома была проверена с помощью критерия Стьюдента (с уровнем значимости 5%). Все они оказались значимы.
Критическое значение параметра Стьюдента tнаблюд =R/Sо ст, tKp =2,093. Так как все наблюдаемые значения меньше, то ни один коэффициент в аппроксимирующем полиноме не может быть отброшен. По критерию Фишера была проведена оценка качества модели. Вычисленное значение критерия Фишера Fнаблюд=R2770/1-R2) = 136 и критическое
Диаграмма влияния длительности времени обработки и амплитуды напряжения на значения энергии прорастания представлена на рисунке 3.11. Из рисунка 3.11 получаем, что в рассматриваемой модели рациональными значениями факторов обработки, максимально повышающих энергию прорастания, являются следующие:
Качество модели оценивалось по множественному коэффициенту корреляции R, который оказался достаточно высоким и равным я = 0,86. Такое значение коэффициента корреляции говорит о том, что не следует больше повышать степень аппроксимирующего полинома. О качестве модели также свидетельствует и коэффициент множественной детерминации Я2 =0,74. Значимость коэффициентов аппроксимирующего полинома была также проверена с помощью критерия Стьюдента (с уровнем значимости 5%). Все они оказались значимы, поскольку критическое значение параметра Стьюдента получилось равным tнаблюд=R/Sост, tKp =2,093. Так как все наблюдаемые значения коэффициентов меньше, то ни один из них в аппроксимирующем полиноме не может быть отброшен. Вычисленное значение критерия Фишера равно Fнаблюд = R2560/(1-R2) = 120, а критическое значение равно Fкр=3,21. Так как Fm6md FW, то гипотеза о статистической значимости полученной регрессии должна быть принята [3, 26, 29, 33, 43, 126, 129]. Диаграмма влияния времени обработки и частоты на значение энергии прорастания представлена на рисунке 3.12.
Из диаграммы рисунка 3.12 рациональные значения tобр и f соответственно равны 8 с и 600 Гц. Обобщая результаты трех моделей регрессионного анализа, можно сделать вывод, что для стимулирующего воздействия на семена лука необходимо выполнить их предпосевную обработку ИЭП в режиме со следующими параметрами: и для указанного рационального режима обработки имеет значение 691 В-с/м. Для сравнения: рациональный режим обработки семян в установке «ФИД-Техника» создает амплитудную дозу, равную 864 В-с/м.
