棉花細(xì)度即線密度，是指棉花纖維單位長(zhǎng)度所具有的質(zhì)量；棉花成熟度是指棉花纖維胞壁的加厚程度，胞壁愈厚，成熟度愈好。棉花細(xì)度、成熟度是棉花的重要幾何特征，它影響著棉紗棉布質(zhì)量和紡紗工藝，是棉紡配棉的主要依據(jù)。馬克隆值是細(xì)度成熟度的綜合指標(biāo)，在國(guó)際棉花貿(mào)易中是計(jì)價(jià)指標(biāo)之一。
    細(xì)度和成熟度是表征棉花物理性能的重要指標(biāo)，對(duì)紡紗過(guò)程和織物質(zhì)量有著重要影響。棉纖維的細(xì)度對(duì)紗線條干、強(qiáng)力及捻度影響很大；棉纖維對(duì)紗線和織物的色澤、吸色能力和染色影響很大，棉纖維的成熟度越高，紗線和織物的色澤、吸色能力和染色均勻度越高，彈性也越好。中段稱重法（GB/T 6100-2007）、排列法（GB/T 17686-1999）用于測(cè)量棉纖維細(xì)度，中腔胞壁對(duì)比法（GB/T 6099.1-1985）、顯微鏡法（GB/T 13777-2006）、偏光儀法（GB/T 6099.2-1992）用于測(cè)量棉纖維成熟度。這些方法有幾個(gè)共同點(diǎn)，一是測(cè)試指標(biāo)單一，只能單獨(dú)測(cè)量成熟度或線密度一個(gè)指標(biāo)，二是速度很慢，這在講究效率和人工成本日益提高的社會(huì)背景下顯得很不合時(shí)宜，限制了其實(shí)用性。三是重復(fù)性比較差，原因是這些方法幾乎都是人工、半人工測(cè)量，受人為因素影響較大。
    氣流法測(cè)試馬克隆效率和重復(fù)性都能保證，但測(cè)試出的馬克隆反映的是棉花成熟度和細(xì)度的綜合效果，無(wú)法測(cè)量紡織企業(yè)十分關(guān)心的成熟度和細(xì)度指標(biāo)?；谏鲜霰尘埃螇嚎s氣流法測(cè)試棉纖維成熟度細(xì)度就顯得十分必要，它克服了上述測(cè)試方法指標(biāo)單一、速度慢和重復(fù)性差的缺陷，實(shí)現(xiàn)了快速、全面、準(zhǔn)確的測(cè)量棉花馬克隆、細(xì)度、成熟度。2010年，陜西長(zhǎng)嶺紡織機(jī)電科技有限公司應(yīng)用二次壓縮氣流法研制成功了FM10棉纖維細(xì)度成熟度測(cè)試儀，該儀器的使用，將對(duì)棉花收購(gòu)、檢驗(yàn)、流通、育種和紡織廠配棉乃至整個(gè)紡織工業(yè)的發(fā)展都具有積極意義。
1棉纖維細(xì)度成熟度傳統(tǒng)測(cè)試方法
1.1中段稱重法（GB/T 6100-2007）
    中段稱重法用于測(cè)試棉纖維細(xì)度，得到的是棉纖維中段線密度。單根棉纖維從根部、中部到稍部，纖維的粗細(xì)是不均勻的，中間粗，兩端細(xì)，中間最粗處為根、稍部的3～7倍，因此，中段稱重法測(cè)得的線密度要比排列法測(cè)得的棉纖維全長(zhǎng)線密度要大。
    試驗(yàn)方法是從試驗(yàn)棉條的縱向取出適量纖維，手扯整理成一端整齊的棉束，使用一號(hào)夾子和限制器絨板將棉束整理成一端整齊、伸直平行、寬約5～6mm的棉束，用纖維切斷器（兩刀口間距10mm）將棉束切成三段，稱出中段纖維質(zhì)量，計(jì)數(shù)纖維根數(shù)，從而計(jì)算出棉纖維線密度。棉纖維線密度的單位采用毫特克斯（mtex）。
1.2排列法（GB/T 17686-1999）
    排列法測(cè)得的是棉纖維全長(zhǎng)線密度。該方法是借助梳片式長(zhǎng)度分析儀將試樣整理成一端平齊的棉束，而后自長(zhǎng)至短地將棉束中的纖維按一定長(zhǎng)度分為若干組，稱取各長(zhǎng)度組纖維質(zhì)量，將各長(zhǎng)度組棉束分別從縱向分理出一束100根左右的纖維，將各纖維束稱重，計(jì)其根數(shù)，從而計(jì)算出各長(zhǎng)度組的棉纖維線密度和棉纖維線密度平均值。
1.3中腔胞壁對(duì)比法（GB/T 6099.1-1985）
    中腔胞壁對(duì)比法是用來(lái)測(cè)量反映棉花成熟度的成熟系數(shù)指標(biāo)。該方法測(cè)量過(guò)程為，試驗(yàn)試樣通過(guò)手扯整理成一端平齊的棉束，梳去一定長(zhǎng)度以下的短纖維后，均勻地排在載玻片，用挑針將纖維整理平直，蓋上蓋玻片。用400度顯微鏡沿載玻片中部逐根觀察。成熟度不同的棉纖維，其中腔寬度、胞壁厚度及形態(tài)各不相同。成熟度好的棉纖維，胞壁厚而中腔寬度小；成熟度差的棉纖維，胞壁薄而中腔寬度大。因此，可根據(jù)棉纖維中腔寬度和胞壁厚度的比值和纖維形態(tài)來(lái)確定成熟系數(shù)。
1.4顯微鏡法（GB/T 13777-2006）
    棉纖維成熟度測(cè)定方法很多，但最經(jīng)典、應(yīng)用歷史最長(zhǎng)的方法是顯微鏡法。該方法測(cè)試過(guò)程是將棉纖維經(jīng)18%氫氧化鈉溶液處理膨脹后，用顯微鏡逐根觀察棉纖維胞壁厚度與最大寬度的比值及纖維形態(tài)來(lái)測(cè)定反映棉花成熟度的成熟度比和成熟纖維百分率指標(biāo)。
1.4偏光儀法（GB/T 6099.2-1992）
    從試驗(yàn)棉條中取出適量的纖維，經(jīng)整理，梳去一定長(zhǎng)度以下的短纖維，制成寬度為25～32mm的平行棉束，向著載玻片長(zhǎng)邊垂直方向?qū)⒚奘湃胼d玻片與蓋玻片之間。由于棉纖維具有雙折射性質(zhì)，平行光經(jīng)起偏振片，透過(guò)棉纖維和檢偏振片后，射在硒光電池上，轉(zhuǎn)換為電訊號(hào)。由于透過(guò)檢偏振片的光強(qiáng)度與棉纖維的成熟系數(shù)、成熟度比、成熟纖維百分率均呈正相關(guān)，因此通過(guò)一定的數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換可求得棉纖維的成熟系數(shù)、成熟度比、成熟纖維百分率。
2氣流法測(cè)量棉纖維馬克隆、成熟度和細(xì)度
    氣流法測(cè)試棉花馬克隆值、細(xì)度和成熟度，具有自動(dòng)快速、效率高、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。氣流法又可分為一次壓縮氣流法和二次壓縮氣流法，前者用于測(cè)量馬克隆值，后者用于測(cè)試馬克隆值、成熟度和細(xì)度。
    氣流法的理論基礎(chǔ)，根據(jù)苛仁納（Kozeny）公式，當(dāng)纖維塞（充滿纖維的圓形管道）兩端的壓力差△p固定時(shí)，流量Q是纖維比表面積S的函數(shù)，與S2 成反比；當(dāng)流量Q固定時(shí)，纖維塞兩端的壓力差△p是比表面S積的函數(shù)，與S2 成正比。 
2.1一次壓縮氣流法的應(yīng)用
    根據(jù)以上原理，測(cè)量棉纖維馬克隆值有定流量式氣流儀和定壓式氣流儀。定壓式氣流儀需要測(cè)試通過(guò)纖維塞的流量Q，根據(jù)（5）、（6）式和相關(guān)數(shù)學(xué)模型得到馬克隆值，主要有Y145C型馬克隆值測(cè)定儀。定流量式氣流儀需要測(cè)試?yán)w維塞兩端的壓力差△p，根據(jù)（4）、（6）式和相關(guān)數(shù)學(xué)模型得到馬克隆值，主要是175型便攜式棉纖維氣流儀和MC型棉纖維馬克隆儀，其中陜西華斯特儀器公司的SJ175棉纖維氣流儀具有電子稱重、氣壓傳感器測(cè)定馬克隆值、數(shù)字顯示、語(yǔ)音報(bào)數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)棉樣自動(dòng)校正、馬克隆值自動(dòng)分級(jí)、智能剔除異常數(shù)據(jù)等特點(diǎn)和功能。蘇州市光華電測(cè)技術(shù)研究所研制的MC型棉纖維馬克隆儀，利用全數(shù)字化的測(cè)試系統(tǒng)，微電腦完成測(cè)量的自動(dòng)控制和數(shù)據(jù)處理，具有對(duì)馬克隆校準(zhǔn)棉樣的自動(dòng)校正功能。
2.2二次壓縮氣流法的應(yīng)用
    二次壓縮氣流法主要采用固定氣流流量，測(cè)試兩次壓縮的壓力差，根據(jù)相關(guān)數(shù)學(xué)模型得到棉纖維的馬克隆值、細(xì)度、成熟度。
    具體測(cè)試流程為：試樣筒內(nèi)放入開松良好、清潔、調(diào)濕（置于大氣中）、無(wú)規(guī)則取向的指定質(zhì)量棉纖維試樣，先后壓縮成兩種不同的固定體積，形成纖維多孔塞。測(cè)量試樣在不同壓縮狀態(tài)下透氣性。在每一種壓縮狀態(tài)下，氣流以指定的流量通過(guò)試樣，在壓力計(jì)上指示出試樣上的壓力降（以毫米水柱高度表示），得到兩個(gè)壓力降，一個(gè)松壓纖維塞的壓力降（用PL表示），另一個(gè)緊壓纖維塞的壓力降（用PH表示），用相應(yīng)的計(jì)算模型和公式可以得到棉纖維的馬克隆值Mic、細(xì)度LD、成熟度比M、成熟纖維百分率PM。
    當(dāng)前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上采用二次壓縮氣流法測(cè)試棉纖維細(xì)度成熟度主要有以下四個(gè)廠家：英國(guó)錫萊(SDL)、英國(guó)維拉（WIRA）、常州第一紡織設(shè)備有限公司，長(zhǎng)嶺紡電公司，這些儀器均能同時(shí)測(cè)試棉纖維的馬克隆值、細(xì)度、成熟度比和成熟纖維百分率指標(biāo)，它們各有其特點(diǎn)。
    采用二次壓縮氣流法的棉纖維細(xì)度成熟度測(cè)試儀得到的細(xì)度、成熟度比、成熟纖維百分率指標(biāo)與傳統(tǒng)測(cè)試方法從理論上存在差異，同時(shí)溫濕度對(duì)測(cè)試指標(biāo)有一定的影響，但通過(guò)進(jìn)行軟件修正、棉花校正等手段能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)試。采用二次壓縮氣流法的棉纖維細(xì)度成熟度測(cè)試儀與傳統(tǒng)測(cè)試方法相比具有測(cè)試指標(biāo)全、測(cè)試速度快、測(cè)試質(zhì)量大、代表性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適合紡織廠使用。
3二次壓縮氣流法應(yīng)用于棉纖維測(cè)試的具體實(shí)現(xiàn)
    現(xiàn)介紹二次壓縮氣流法測(cè)試棉纖維馬克隆、細(xì)度、成熟度系統(tǒng)（在此稱之為棉纖維細(xì)度成熟度測(cè)試儀）的組成、功能實(shí)現(xiàn)以及測(cè)試數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)測(cè)試方法的對(duì)比。
3.1系統(tǒng)組成和功能實(shí)現(xiàn)
    棉纖維細(xì)度成熟度測(cè)試儀主要由主處理機(jī)（包括計(jì)算機(jī)、鍵盤、鼠標(biāo)、串口通信卡），主機(jī)（包括真空泵、測(cè)試筒、流量控制器、壓力計(jì)、控制單元等）、顯示器、打印機(jī)、電子秤等組成。
    測(cè)試控制過(guò)程如下:主處理機(jī)檢測(cè)到電子秤稱取合適質(zhì)量棉花樣品后，通過(guò)RS232接口向主機(jī)發(fā)送測(cè)試命令，主機(jī)打開真空泵，并控制流量控制器產(chǎn)生一次壓縮流量，同時(shí)通過(guò)閥島上繼電器控制雙壓縮氣缸實(shí)現(xiàn)一次壓縮體積，此時(shí)通過(guò)壓力計(jì)檢測(cè)氣流通過(guò)腔體內(nèi)棉花樣品產(chǎn)生的壓力降，二次壓縮控制過(guò)程類似于一次壓縮。這樣得到兩次壓力降，并通過(guò)一定的模型算法最終得到相關(guān)指標(biāo)，并實(shí)現(xiàn)最終測(cè)試結(jié)果保存、顯示和打印。
3.2 測(cè)試數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)方法的對(duì)比
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