〔喀什地區(qū)纖維檢驗(yàn)所，新疆喀什844000〕

一、引言

棉纖維細(xì)度是棉花紡織性能的重要指標(biāo)，棉纖維的粗細(xì)決定了纖維的比表面積，進(jìn)而影響纖維的吸濕性和染色性能。纖維越細(xì)，其比表面積越大，纖維的吸濕性和染色性越好；纖維較細(xì)，紡織成紗結(jié)構(gòu)較均勻，單紗斷裂比強(qiáng)度越高。在一定的條件下，纖維越細(xì)，單根紗線斷面內(nèi)纖維根數(shù)越多，摩擦越大，成紗力學(xué)性能越強(qiáng)，但是在紡紗過程中也容易扭結(jié)、折斷而產(chǎn)生棉結(jié)、短纖維。為此，棉纖維的粗細(xì)不僅影響纖維強(qiáng)度、伸長(zhǎng)度，并且與其剛性、彈性等有關(guān)。纖維細(xì)度的不同，也會(huì)極大地影響紡織成紗后織物的手感和外觀?，F(xiàn)階段，研制開發(fā)一種操作簡(jiǎn)單、效率高、能夠快速測(cè)試棉纖維細(xì)度的檢測(cè)儀器，是當(dāng)前棉紡織企業(yè)的迫切要求。

二、技術(shù)背景

目前，測(cè)量棉纖維細(xì)度的方法大致可以有以下幾種：

（一）稱重法

一定量束纖維在規(guī)定的隔距下，中段定長(zhǎng)切斷后稱取重量，利用顯微鏡或者投影儀計(jì)算根數(shù)，根據(jù)根數(shù)和重量計(jì)算出細(xì)度。

（二）氣流儀法

在規(guī)定的條件下，利用氣流通過棉纖維產(chǎn)生的壓力差經(jīng)過公式推導(dǎo)算出纖維比表面積，從而得出纖維的平均直徑。

（三）光學(xué)投影法

將棉纖維通過顯微光學(xué)投影屏成像，放大圖像后人工或自動(dòng)測(cè)量單根纖維直徑。

（四）單根纖維振動(dòng)法測(cè)量纖維線密度

采用弦振蕩原理測(cè)量在一定振弦長(zhǎng)度和張力下的棉纖維固有振動(dòng)頻率，通過弦振動(dòng)公式測(cè)算出單根纖維細(xì)度。

三、棉纖維細(xì)度檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)

本文所述一種棉纖維細(xì)度檢測(cè)裝置要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、操作簡(jiǎn)便的纖維細(xì)度測(cè)試方法，解決目前測(cè)試技術(shù)中存在的問題。

棉纖維細(xì)度檢測(cè)裝置包括控制系統(tǒng)、攝像機(jī)、纖維切片器、光電模塊、顯微鏡、處理器模塊、打印機(jī)。一是采用傳統(tǒng)光學(xué)測(cè)量，纖維切片后通過光電模塊采集測(cè)量，處理器模塊計(jì)算出平均值和變異系數(shù)，外接打印機(jī)可打印測(cè)試結(jié)果；二是借助計(jì)算機(jī)與顯微鏡專用攝像機(jī)，纖維切片后通過顯微鏡與高分辨率顯微鏡專用攝像機(jī)相連接，數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)處理完成纖維直徑和截面積的測(cè)試，兩種測(cè)量方式可以同時(shí)測(cè)量。

1.所述顯微鏡、攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)按照檢測(cè)數(shù)據(jù)處理順序依次相連；

2.所述顯微鏡、光電模塊、處理器模塊、計(jì)算機(jī)按照打印機(jī)處理順序依次相連；

3.所述顯微鏡包括鏡座、載物臺(tái)、壓緊裝置、三目觀察頭（含物鏡、目鏡等）；

4.所述顯微鏡的目鏡通過特殊接口與所述攝像機(jī)相連，攝像機(jī)為顯微鏡專用攝像機(jī)；

5.所述纖維切片測(cè)量臺(tái)用于將纖維切片，截取待檢測(cè)的棉花纖維橫截面、縱向外觀特征；

6.所述光電模塊設(shè)置在顯微鏡測(cè)量臺(tái)上，包括發(fā)光裝置和光電接收裝置。發(fā)光裝置用于照射待檢測(cè)的棉纖維橫截面，光電接收裝置接收穿過棉纖維橫截面后透射光，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)發(fā)送至處理模塊；

7.所述處理器模塊為單片機(jī)，處理器模塊將光電模塊的信號(hào)進(jìn)行儲(chǔ)存并發(fā)送給計(jì)算機(jī)，由專業(yè)軟件計(jì)算得出數(shù)據(jù)后，打印機(jī)進(jìn)行打??；

8.所述顯微鏡為檢測(cè)專用顯微鏡，該顯微鏡需采用三目觀察頭，保證其不僅可通過目鏡直接觀察，還可配置高清晰攝像頭連接計(jì)算機(jī)在顯示器上直接觀察并計(jì)算；

9.所述攝像頭為顯微鏡專用高清數(shù)字?jǐn)z像頭，支持目前所有主流操作系統(tǒng)，多種主要語言國(guó)家的操作界面，如中文，英文，德文、俄文、日文等操作界面。通過USB連接計(jì)算機(jī)，將顯微鏡下的圖像傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)可隨時(shí)抓拍圖像。

10.主要技術(shù)指標(biāo)：測(cè)量倍率為2倍，500倍；測(cè)量范圍2μm～200μm；測(cè)量方式為自動(dòng)測(cè)量、手動(dòng)測(cè)量、多點(diǎn)測(cè)量、單點(diǎn)測(cè)量。

四、具體實(shí)施方式

下面結(jié)合圖1對(duì)新型棉纖維細(xì)度檢測(cè)裝置做進(jìn)一步說明。

圖1 新型結(jié)構(gòu)棉纖維細(xì)度檢測(cè)裝置示意圖

1.如圖1所示，本實(shí)例是一種棉纖維細(xì)度檢測(cè)裝置，包括顯微鏡1、攝像機(jī)2、計(jì)算機(jī)3、纖維切片測(cè)量臺(tái)（在圖中未示出）、光電模塊5、處理器模塊6、打印機(jī)4。

2.顯微鏡1、攝像機(jī)2、計(jì)算機(jī)3、打印機(jī)4依次相連；

3.顯微鏡1、光電模塊5、處理器模塊6、打印機(jī)依次相連；

4.顯微鏡1包括鏡座、載物臺(tái)、壓緊裝置、物鏡、目鏡等；

5.顯微鏡1的目鏡通過特殊接口與攝像機(jī)2相連，攝像機(jī)2為工業(yè)高清攝像機(jī)；

6.纖維切片測(cè)量臺(tái)用于放置纖維切片，可以截取待檢測(cè)的棉花纖維橫截面，獲取纖維縱向外觀特征；

7.光電模塊5設(shè)置在顯微鏡1上，包括發(fā)光管和光電管（在圖中未示出）；其中，發(fā)光管用于照射待檢測(cè)的棉花纖維樣品，光電管用于接收穿過纖維樣品后透射光；

8.處理器模塊6為單片機(jī)，處理器模塊6將光電管的信號(hào)進(jìn)行儲(chǔ)存并發(fā)送給計(jì)算機(jī)，由軟件處理數(shù)據(jù)后，打印機(jī)進(jìn)行打印。

五、結(jié)論

本文所述一種棉纖維細(xì)度檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)與現(xiàn)有技術(shù)相比優(yōu)勢(shì)在于同時(shí)進(jìn)行兩種測(cè)量方式：一是傳統(tǒng)光學(xué)測(cè)量，僅通過顯微鏡測(cè)量臺(tái)、光電模塊、處理器模塊、打印機(jī)，即可測(cè)量并打印出纖維細(xì)度數(shù)據(jù)；二是借助計(jì)算機(jī)與顯微鏡專用攝像機(jī)，將顯微鏡與計(jì)算機(jī)通過高分辨率顯微鏡專用攝像機(jī)相連直接在顯示器上觀測(cè)纖維形態(tài)，實(shí)時(shí)顯示每根纖維的實(shí)測(cè)直徑并可實(shí)時(shí)抓圖，檢測(cè)纖維的平均值、變異系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差，試驗(yàn)結(jié)束即可得到最終報(bào)表，無需人工計(jì)算。實(shí)現(xiàn)纖維樣品在計(jì)算機(jī)屏幕上可視，操作方便簡(jiǎn)單，避免了操作人員的眼部疲勞。

與傳統(tǒng)的光學(xué)投影法相比，棉纖維細(xì)度檢測(cè)裝置可以同時(shí)進(jìn)行兩種測(cè)量形式，不但數(shù)據(jù)處理效率高，并且可以最大程度減少人為因素影響，降低誤差，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。☆