國(guó)產(chǎn)化全自動(dòng)纖維細(xì)度測(cè)試儀的應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)分析

　　羊毛纖維的細(xì)度是毛紡工業(yè)中zui重要的檢測(cè)指標(biāo),也是羊毛zui重要的品質(zhì)特征。羊毛纖維的卷曲、截面形狀、內(nèi)部髓腔、正偏皮質(zhì)的雙邊結(jié)構(gòu)等指標(biāo)以及機(jī)械性能中的強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、彈性、模量、彎曲剛度、吸濕性等都與羊毛纖維的細(xì)度有關(guān)，因此細(xì)度是決定羊毛工藝性能及其制成品使用性能的zui重要指標(biāo)。在商業(yè)貿(mào)易交易中，羊毛纖維的細(xì)度直接決定了羊毛的價(jià)格，如17μm～20μm的細(xì)羊毛，以0.1μm的變化計(jì)價(jià)，每kg約相差10～20美分。在羊毛商業(yè)檢驗(yàn)中，細(xì)度是羊毛品質(zhì)評(píng)價(jià)中兩個(gè)指標(biāo)之一，其重要性可見(jiàn)一斑。
　　
　　近年來(lái)，纖維細(xì)度，尤其是羊毛細(xì)度的檢測(cè)方法不斷的在發(fā)展和進(jìn)步。目前我國(guó)質(zhì)檢系統(tǒng)常用的測(cè)試方法有切段稱重法、振動(dòng)測(cè)量法、氣流法等間接方法；上研發(fā)了以LASERSCAN激光細(xì)度儀和OFDA為代表的標(biāo)準(zhǔn)、客觀、快速的羊毛纖維細(xì)度的直接測(cè)量方法。這些*的測(cè)試儀器具有測(cè)試速度快，精度高的優(yōu)點(diǎn)，從2001年7月起,澳大利亞羊毛協(xié)會(huì)（AWTA）已要求所有羊毛檢驗(yàn)、交易證書(shū)中的細(xì)度指標(biāo)均以LASERSCAN激光細(xì)度儀檢測(cè)的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。LASERSCAN激光細(xì)度儀精度高，但價(jià)格昂貴，很難在質(zhì)檢系統(tǒng)大規(guī)模推廣，更不用說(shuō)生產(chǎn)企業(yè)的的商業(yè)化應(yīng)用了，加之其操作要求非常嚴(yán)格，還需要使用易燃的正丁醇混合液體作為纖維檢測(cè)的載體，因此測(cè)試環(huán)境要求較高，須遠(yuǎn)離明火，對(duì)溫濕度環(huán)境要求也較高，維護(hù)保養(yǎng)相對(duì)困難。
　　
　　通過(guò)分析目前國(guó)內(nèi)外同類研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，如何建立一個(gè)嚴(yán)密的纖維細(xì)度識(shí)別體系，切實(shí)保證zui終產(chǎn)品符合質(zhì)量要求，一直是各檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)關(guān)切的問(wèn)題。本文針對(duì)國(guó)產(chǎn)BEIONF10全自動(dòng)細(xì)度儀和進(jìn)口LASERSCAN激光細(xì)度儀這兩種測(cè)試儀器進(jìn)行了如下的嚴(yán)格對(duì)比測(cè)試和分析。
　　
　　測(cè)試原理
　　
　　LASERSCAN激光細(xì)度儀是用于測(cè)定羊毛、羊絨及化學(xué)纖維細(xì)度的快速檢測(cè)儀。其主要由光學(xué)部分、鑒別器部分、液體循環(huán)系統(tǒng)、電路部分、溫控系統(tǒng)和氣體檢測(cè)系統(tǒng)等組成，是基于遮蔽光衍射技術(shù)來(lái)測(cè)量纖維直徑的。其原理是利用光學(xué)部件中的氦氖激光器產(chǎn)生一個(gè)圓形的光斑，從該項(xiàng)光斑中形成的光束分成兩路：一路通過(guò)測(cè)試槽，被分出來(lái)照在一個(gè)參考檢測(cè)傳感器上，用于修正激光功率的波動(dòng)；另一路通過(guò)測(cè)試槽。當(dāng)測(cè)試槽中的毛纖維在通過(guò)激光束時(shí)，將對(duì)激光進(jìn)行散射和衍射。主檢測(cè)器檢測(cè)到羊毛衍射后的光強(qiáng)，使檢測(cè)器的功率降低以達(dá)到測(cè)量直徑的目的。該儀器可以測(cè)出羊毛纖維的平均直徑、細(xì)度標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)，還可繪制直徑分布圖。
　　
　　BEIONF10全自動(dòng)細(xì)度儀是通過(guò)顯微鏡和專門(mén)的圖像處理軟件的相互結(jié)合的全自動(dòng)、快速準(zhǔn)確的細(xì)度測(cè)量分析儀器。其主要由CCD數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、數(shù)字控制模塊、自動(dòng)載物臺(tái)、數(shù)據(jù)圖像處理分析模塊組成。首先將毛纖維切成長(zhǎng)度為1.5mm左右的片段，之后把纖維均勻的分布在載玻片上，利用顯微鏡光學(xué)鏡頭得到放大的數(shù)字圖像，利用控制電路驅(qū)動(dòng)自動(dòng)載物臺(tái)獲取自動(dòng)聚焦后的纖維數(shù)字圖像，zui后利用圖像處理分析模塊進(jìn)行纖維數(shù)據(jù)的測(cè)量、分析和匯總。BEIONF10全自動(dòng)細(xì)度儀可以測(cè)量的指標(biāo)有：纖維的測(cè)試根數(shù)、平均細(xì)度、細(xì)度的標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)、粗絨率以及纖維細(xì)度分布直方圖。
　　
　　試驗(yàn)比對(duì)與結(jié)果分析
　　
　　測(cè)試環(huán)境：實(shí)驗(yàn)室溫濕度條件采用GB6529–2008《紡織品調(diào)濕和試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)大氣》中的標(biāo)準(zhǔn)大氣標(biāo)準(zhǔn):溫度為（20±2）℃，相對(duì)濕度為（65±4）%。
　　
　　測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：參照使用IWTO-12-00《用賽洛蘭激光掃描纖維直徑分析儀測(cè)試?yán)w維平均直徑及其分布的方法》，該方法在測(cè)量計(jì)算上基本與我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T10685–2007《羊毛纖維直徑試驗(yàn)方法投影顯微鏡法》是一致的。
　　
　　測(cè)試儀器：SIROLAN-LASERSCAN激光細(xì)度測(cè)定儀，BEIONF10全自動(dòng)細(xì)度儀。
　　
　　標(biāo)準(zhǔn)羊毛1～8#分組纖維細(xì)度測(cè)試
　　
　　測(cè)試對(duì)象：毛紡協(xié)會(huì)實(shí)驗(yàn)室提供的1～8#組平均細(xì)度不同（約15.71μm～36.76μm）的標(biāo)準(zhǔn)毛條。
　　
　　將8組標(biāo)準(zhǔn)毛條分別用LASERSCAN激光細(xì)度測(cè)定儀和BEIONF10全自動(dòng)細(xì)度儀進(jìn)行測(cè)試。得到的結(jié)果見(jiàn)表1,兩種儀器校準(zhǔn)前的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值的關(guān)系圖見(jiàn)圖1。　　結(jié)果分析：激光細(xì)度儀和BEIONF10全自動(dòng)細(xì)度儀在校準(zhǔn)之前與標(biāo)準(zhǔn)毛條的數(shù)據(jù)都有一定的偏差，并且偏差都已經(jīng)超出了羊毛組織規(guī)定的允許誤差范圍，因?yàn)槿魏螜z測(cè)類儀器都存在機(jī)器誤差，而盡量減少機(jī)器誤差的方法是通過(guò)機(jī)器校準(zhǔn)才能實(shí)現(xiàn)。并且根據(jù)圖1可以看出，未校準(zhǔn)前，BEIONF10的精度遠(yuǎn)高于激光細(xì)度儀。這可從一個(gè)側(cè)面反映出F10的測(cè)試原理的*性。通過(guò)校準(zhǔn)兩種儀器的測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，兩種儀器校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值的關(guān)系圖見(jiàn)圖2。　　通過(guò)兩種儀器校準(zhǔn)之后對(duì)標(biāo)準(zhǔn)毛條的測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比看出，激光細(xì)度儀的測(cè)試數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值之間的差異為0.01μm～0.35μm之間，誤差為0.05%～1.18%。而B(niǎo)EIONF10測(cè)試的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值之間的誤差范圍是0.01μm～0.33μm之間，誤差為0.05%～0.9%。兩種儀器在測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)羊毛上都在誤差允許范圍之內(nèi)。并且對(duì)羊毛細(xì)度標(biāo)準(zhǔn)值分別與BEIONF10全自動(dòng)細(xì)度儀和激光細(xì)度儀的測(cè)試值進(jìn)行t檢驗(yàn)，通過(guò)公式，得出表3中的相關(guān)數(shù)據(jù)。　　
　　從表3中可以看出，在置信度為99%的情況下，由于，BEIONF10全自動(dòng)細(xì)度儀和激光細(xì)度儀針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)毛條的測(cè)試,在置信度為99%時(shí)，沒(méi)有顯著性差異，即兩種儀器的測(cè)試結(jié)果均與標(biāo)準(zhǔn)值是一致的。
　　
　　從用戶提供的200組毛條中隨機(jī)抽取15個(gè)樣品的纖維細(xì)度測(cè)試
　　
　　測(cè)試對(duì)象：從江蘇省張家港天宇羊毛工業(yè)有限公司提供的200組毛條中隨機(jī)抽取15個(gè)作為測(cè)試樣品，該公司具有*的洗毛、梳條和檢測(cè)設(shè)備，年產(chǎn)*水平的毛條超過(guò)12000噸以上。用上述兩種儀器在同一實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下對(duì)每個(gè)樣品分別做兩次測(cè)試，取平均值，兩種儀器測(cè)試對(duì)比示意圖見(jiàn)圖3。　　
　　結(jié)果分析：從測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，激光細(xì)度儀與BEIONF10的測(cè)試的差異小于0.1μm，zui大誤差小于0.48%。從圖3中的柱狀圖中可以很形象的看出激光細(xì)度儀和BEIONF10全自動(dòng)纖維細(xì)度儀運(yùn)用不同的測(cè)試原理得出的數(shù)據(jù)基本相吻合。
　　
　　對(duì)兩個(gè)儀器所測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行t檢驗(yàn)（見(jiàn)表5）。表5中t檢驗(yàn)的結(jié)果表明：取置信概率0.95，查t分布表得t0.95f＝1.7011，因此BEIONF10全自動(dòng)細(xì)度儀與Laserscan激光細(xì)度儀兩臺(tái)設(shè)備的纖維細(xì)度檢測(cè)結(jié)果沒(méi)有顯著性差異。
　　
　　表5 2種儀器所測(cè)量的羊毛纖維直徑數(shù)據(jù)配對(duì)t檢驗(yàn)結(jié)果

　　
　　結(jié)論
　　
　　本文采用LASERSCAN激光細(xì)度測(cè)定儀和BEIONF10全自動(dòng)細(xì)度儀分別對(duì)標(biāo)準(zhǔn)毛條和用戶提供的毛條樣品分別進(jìn)行了測(cè)試,兩者測(cè)得的細(xì)度值差異≤0.35μm，誤差≤1.18%，符合GB/T10685–2007中規(guī)定的誤差≤3%的要求。LASERSCAN激光細(xì)度測(cè)定儀和BEIONF10全自動(dòng)細(xì)度儀的對(duì)比測(cè)試結(jié)果表明兩者的系統(tǒng)誤差均在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許范圍之內(nèi)。
　　
　　利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的顯著性檢驗(yàn)，在置信度為99%的情況下，分別對(duì)BEIONF10全自動(dòng)細(xì)度儀和LASERSCAN激光細(xì)度儀進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)毛條1～8#對(duì)比測(cè)試。測(cè)試結(jié)果及統(tǒng)計(jì)分析表明，兩儀器的測(cè)試數(shù)據(jù)及標(biāo)準(zhǔn)值在99%置信區(qū)間內(nèi)沒(méi)有顯著性差異。
　　
　　對(duì)于用戶提供的毛條中隨機(jī)抽取的測(cè)試樣品的實(shí)驗(yàn)中，兩種儀器對(duì)這些毛樣的細(xì)度測(cè)定結(jié)果非常吻合，數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果也表明，在置信度為99%的情況下，兩種儀器測(cè)試結(jié)果之間同樣沒(méi)有顯著性差異。
　　
　　綜上所述，我國(guó)自主研發(fā)的國(guó)產(chǎn)化的BEIONF10全自動(dòng)纖維細(xì)度測(cè)試儀*可以替代昂貴的進(jìn)口設(shè)備LASERSCAN激光細(xì)度儀，我國(guó)的羊毛羊絨生產(chǎn)企業(yè)及質(zhì)檢系統(tǒng)在儀器設(shè)備的應(yīng)用上可以節(jié)約更多的資金加強(qiáng)產(chǎn)品的質(zhì)量控制。
　　
　　（來(lái)源：中國(guó)紡織經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)）