〔摘  要〕  通過電容式與光電式測量紗線條干均勻度的原理、方法及測量結(jié)果的對比分析，指出二者各自的特點(diǎn)及相關(guān)性。

   〔關(guān)鍵詞〕  電容式；光電式；紗線；條干均勻度；相關(guān)性

    一  電容式測量紗線條干均勻度的原理和方法
這種方法是讓紗線以一定速度從平行板電容器極板間通過，由于紗線單位長度的質(zhì)量(線密度)變化而引起電容的介質(zhì)變化，進(jìn)而引起電容量的變化，電容量的變化即反映出紗線條干不勻程度。

    我們知道，可以用兩塊平行的、相對的金屬板構(gòu)成一個電容器(參見圖1)，其電容量大小由下式?jīng)Q定：
             

式中： C 為平行板電容器的電容量
ε 為介電常數(shù)，與兩塊金屬板之間的填充的介質(zhì)有關(guān)
S 為兩塊金屬板正對的實(shí)際面積
k 為一常系數(shù)
d為兩塊金屬板之間的距離

    圖1

    按照這一公式，如果將S、d固定以后，電容量僅隨兩個極板之間填充的介質(zhì)變化而變化。如果讓紗線從兩塊極板之間通過，那么紗線線密度的變化，就會引起電容量的變化，這就是電容式條干儀測試原理的理論基礎(chǔ)。
    當(dāng)然，在條干儀設(shè)計(jì)制造時，為了保證一定的介質(zhì)填充系數(shù)，提高信噪比，降低溫、濕度的影響等，在電容極板設(shè)計(jì)及檢測電路的設(shè)計(jì)上進(jìn)行了一系列儀器化的處理。比如，由七塊或五塊極板構(gòu)成五個或四個檢測槽；極板面積和間距不同，分別適應(yīng)不同試樣品種和支數(shù)；將檢測電容接入電橋電路的一個橋臂；電橋采用高頻振蕩電路供電；電容極板采用陶瓷封裝，
等等。

    由此可以看出，電容式測量紗線條干不勻偏重內(nèi)在質(zhì)量。假設(shè)每根纖維的細(xì)度相等，那么檢測的是紗線橫截面的纖維根數(shù)是否一致，而不關(guān)心纖維抱合的緊密與松疏，即不關(guān)心紗線外觀。這一檢測方法的優(yōu)點(diǎn)是對紡紗生產(chǎn)過程(包括對紡紗過程各道設(shè)備及工藝)的指導(dǎo)意義很大；缺點(diǎn)是與人眼看到的結(jié)果存在一定差異，與織物最終的質(zhì)量相關(guān)性不強(qiáng)。另外，從電容式測試原理還可以看出，該方法不適用于含有導(dǎo)電纖維(金屬絲、碳纖維等)的紗線。

    還要說明的是，由于電容式條干儀在測量細(xì)紗時有效檢測區(qū)的長度l(參見圖1)為8mm，所以電容式條干儀可以檢測紗線條不勻的最小實(shí)際檢測長度(等效切割長度)為8mm，8mm之內(nèi)的條干不勻無法反映出來。

    二  光電式測量紗線條干均勻度的原理和方法
這種方法是讓紗線以一定的速度從兩路正交方向上的光電檢測系統(tǒng)內(nèi)通過，CCD相機(jī)對紗線外形進(jìn)行拍照，將紗線直徑信號轉(zhuǎn)化為電信號，電信號的變化即反映出紗線的條干不勻程度。

    光電式條干測量是在紗線快速通過檢測區(qū)且紗線本身有抖動的狀態(tài)下進(jìn)行的非接觸瞬時測量，所以測量的光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)是一個遠(yuǎn)心光路系統(tǒng)。其原理如圖2所示，光源1經(jīng)過聚光透鏡2聚焦于光欄3，由準(zhǔn)直物鏡4形成準(zhǔn)直光束，對紗線5作背景照明，再經(jīng)投影物鏡6在光電接收器靶面上形成放大的陰影像D，對這個陰影像進(jìn)行測量，可達(dá)到紗線直徑測量之目的，此方法也稱投影放大法。在光學(xué)上，紗線直徑測量可用下式表達(dá)：
   
                   


式中：N—影像D所覆蓋的光電接收器像元數(shù)量
S—光電接收器相鄰兩像元間距
β—投影放大倍率

圖2

    為了提高測量精度，還需解決以下相關(guān)技術(shù)：①陰影像有清晰的邊界；②投影物鏡分辨率高；③對不同線徑測量時投影物鏡有固定的放大倍率；④光束準(zhǔn)直，照度均勻，光強(qiáng)適中，且光源的物理性能與光接收器件匹配。

    由此可以看出，光電式測量紗線條干不勻偏重外形尺寸。假設(shè)每根纖維的細(xì)度相等，那么它在檢測紗線橫截面上纖維根數(shù)一致性的同時，還關(guān)心纖維之間抱合的緊密與松疏，即可以反映紗線沿徑向捻度的均勻性。這一方法測得的條干不勻與黑板條干的結(jié)果符合性較好，與人眼看到的結(jié)果比較一致，與織物最終質(zhì)量相關(guān)性較好；缺點(diǎn)是它的測量結(jié)果是較多因素影響的綜合，對分析造成這種不勻的原因不利。另外，從光電式測試原理還可以看出，這種方法對紗線品種的適用面廣，特別是可以用來測量含有導(dǎo)電纖維的紗線的條干均勻度。

    光電式條干儀在紗線速度200m/min、采樣頻率3.3KHz情況下，可以分析的最小等效切割長度為1mm。

三  采用兩種方法的測量結(jié)果分析
使用陜西長嶺紡織機(jī)電科技有限公司生產(chǎn)的YG136A條干均勻度測試分析儀和CT1000紗線外觀分析儀對10種紗線進(jìn)行測試，
測試結(jié)果見表1：

注：(1)  測試速度均為200m/min，時間為1min
(2)  CVm%為線密度變異系數(shù)，CVd%為直徑的變異系數(shù)
(3)  CVd%為正常測試(即等效切割長度為1mm)的變異系數(shù)，CVd8mm%為折合成8mm等效切割長度的變異系數(shù)
通過對測試結(jié)果的回歸分析(參見圖3)，可得出如下的相關(guān)關(guān)系表達(dá)式：
CVm%=4.062829+0.877157×CVd8mm%
r =0.933562

圖3

四  結(jié)論
1  電容式與光電式是兩種不同的測量紗線條干均勻度的方法，各有優(yōu)缺點(diǎn)。電容式對指導(dǎo)
紡紗生產(chǎn)過程很有幫助，光電式對預(yù)測織物質(zhì)量更為準(zhǔn)確。

2  采用兩種方法測得的紗線條干不勻結(jié)果不完全相同，但有很強(qiáng)的相關(guān)性(相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.93以上)，這說明采用兩種方法均能準(zhǔn)確地反映紗線條干不勻程度。

參考文獻(xiàn)：
〔1〕 姚穆，周錦芳，黃淑珍等.紡織材料學(xué)〔M〕.第二版，北京：中國紡織出版社，1990. 〔2〕 錢云青.紡織實(shí)驗(yàn)儀器學(xué)〔M〕.北京：中國紡織出版社，1988.