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1、HVI大容量纤维测试仪一、实验目的与要求利用该实验，了解HVI大容量纤维测试仪的测试原理、测试系统和测试项目，掌握仪器的操作方法和各测试指标的概念，并掌握棉纤维马克隆值、纤维长度和纤维强度的测试方法。二、仪器用具与试样材料HVI大容量纤维测试仪，色特征校准瓷板（一套标有Rd和+b值的五块工作校准瓷板），杂质校准瓷板（一套用于仪器校准并标有数值的工作校准瓷板），天平（最大称量不小于50g，分度值不大于0.1g），马克隆值校准棉样，长度和比强度校准棉样（HVICC），原棉实验样品125g左右。三、实验原理与仪器结构（一）实验原理USTER HVI大容量测试仪可以测试棉纤维的长度（多项指标）、断裂比
2、强度、断裂伸长率、马克隆值、颜色（反射率和黄度）、杂质、预测成纱品质指标、缕纱强力和纺纱均匀度指数（SCI）等指标。1、长度/强力测试原理（910长度强力仪）纤维沿其长度方向被梳夹随机夹持，排列在梳夹上，构成棉须。光学系统对棉须从根部至梢部进行扫描，根据透过棉须光通量的变化，获得精确的照影仪曲线，计算出各长度指标，如50%、2.5%跨距长度和长度整齐度；平均长度；上半部平均长度和整齐度指数；根据需要，仪器可输出照影仪曲线图形。(1)、2.5%跨距长度：仪器扫描起点的纤维量作为100%，当扫描到的纤维量相当于起点纤维量的2.5%（已扫描过97.5%的纤维）时，所对应的长度。见图8-1。(2)、5
3、0%跨距长度：仪器扫描起点的纤维量作为100%，当扫描到的纤维量相当于起点纤维量的50%（已扫描过50%的纤维）时，所对应的长度。见图 8-1。(3)、上半部平均长度（UHML）：在照影仪曲线中，从纤维数量50%处作照影曲线的切线，切线与长度坐标轴相交点所显示的长度值，见图8-1。试验证明，上半部平均长度与手扯长度和罗拉主体长度接近。我国仪器化检验规定主要检验上半部平均长度和长度整齐度指数。(4)、平均长度（ML）：在照影仪曲线中，从纤维数量100%处作照影仪曲线的切线，切线与长度坐标轴相交点所显示的长度值，见图8-1。(5)、长度整齐度指数（UI）：平均长度和上半部平均长度的百分比。该数值越
4、高，表示棉花长度整齐度越好。图8-1HVI长度指标示意图1、50%跨距长度；2、2.5%跨距长度；3、上半部平均长度; 4、平均长度长度测试后，一对夹持器在试样棉束的某一部位以3.2mm隔距夹持纤维，按指定方式进行拉伸（CRE），获得负荷伸长曲线，测得断裂比强度和断裂伸长率（纤维断裂比强度是通过测量最大力值和估算断裂纤维的重量来计算的。断裂伸长率直接由纤维最大断裂负荷时样品夹头间的位移确定）。测量结束后，梳架弹出，整个过程完全自动化。 纤维束的遮光量由光学系统确定，断裂负荷由力传感器检出，断裂比强度由下式计算： （8-1）夹持器钳口处纤维遮光量与纤维束(梳夹上被夹持、拉断的一部分纤维束)重量成
5、正比，与纤维的马克隆值有关。不同马克隆值的纤维其透光量不同。因此加入马克隆值因素系数进行校正，这也就是在测试纤维长度、强力之前，一定要先测试马克隆值的道理。断裂伸长率由下式计算： （8-2） 2、马克隆值测试原理根据气流仪的基本原理，将预定重量的松散棉样放入试样筒，压缩到固定的体积，使用恒定压力的压缩空气通过棉样，测得纤维集合体的渗透流的阻力，或使用恒定流量的空气流过纤维集合体测得气流的压差折算为马克隆值。3、色特征测试原理由于不同品级的棉花具有不同的光谱特征，在可见光谱范围内。棉花的长波一端(红光谱）的相对光谱反射率的差异较短波光谱(蓝光谱)的小，即棉样愈白，其相对光谱反射率存在短波一端的增
6、长比在长波一端愈多；棉样愈黄，其反射光谱中的蓝光愈少。白光光束以与棉样表面法线成45角的方向入射于棉样表面上，在法线方向上测量棉样表面反射光。分析其中光谱成分和反射率大小，获得棉样的Rd、+b值以及棉花色特征级代码编号。4、杂质测试原理在颜色测试过程中，同时完成棉花的杂质测量，即通过影像照影仪聚焦于压在玻璃窗口的棉纤维，在排除样品表面平均色泽情况下，对扫描图像分析计算杂质数量及面积。杂质数量是指测试面积内样品表面杂质颗粒的总数。杂质面积是指测试面积内样品表面杂质颗粒所覆盖面积占测试总面积的百分率。杂质数据与常用的含杂率不是一个概念。（二）仪器结构HVI 大容量纤维测试仪主要由以下几个方面构成：
7、HVI大容量纤维测试仪是美国USTER公司研制的棉纤维测量仪器，在世界主要产棉国都有使用。目前主要有HVI900A（全自动）型、HVI900SA（半自动）型、 HVI SPECTRUM（新型全自动）型和 HVI1000（中国公证检验专用）型等。各种型号的测试原理和结构基本相同，一般都有取样部分、长度/强力组件、马克隆值组件、颜色和杂质组件、终端控制器等组成。下面以HVI900A型为例说明其基本结构和原理。图8-2 USTER HVI900A型大容量测试仪外型图四、实验方法与操作步骤（一）取样棉花样品在测试前必须在标准大气条件下平衡24小时，平衡后的样品回潮率应在6.5%到8.8%之间。每个棉花
8、样品由两部分组成，每部分约260mm长、124mm或105mm宽，总重量不少于125g。两部分中间应卷入标有样品编号的一维条形码标签。（二）操作步骤1. 长度/强力试验方法（1）仪器的校准 大容量纤维测试仪能同时测定平均长度、上半部平均长度、长度整齐度、断裂比强度和断裂伸长率，可用硬件装置按照设计原理对仪器进行校准。经过正确校准后，如有必要，可借助软件调整方法，使实测值与实验室校准棉样的标定值相一致。 校准钱仪器需要预热0.5h，以使电子元件性能稳定。 至少选择两个已确定马克隆值的具有上半部平均长度、长度整齐度、断裂比强度和断裂伸长率标定值的校准棉样（HVICC），其定值足以覆盖测试范围。 从
9、显示屏显示的菜单中选定长度/强力校准程序。 按照显示指令，输入校准棉样（HVICC）的标定值，按仪器程序软件执行校准。 进入测试程序，对每个样品作一组试样的测定以验证校准情况，使实验室校准棉样的实测值符合要求。（2）测试 从实验室样品中取出35g样品作为试验试样。 从显示屏显示的菜单中选择长度/强力测试程序。 将样品放在取样器上，取样臂压迫样品，使棉纤维通过取样器；空梳夹在取样器下方移动，棉纤维进入梳夹，在梳夹上生成一排棉纤维束；梳夹上的纤维束经分梳器分梳和毛刷梳理，平行伸直；带有平直纤维束的梳夹自动置入长度/强力模块进行测试。 显示屏将显示测试值和其他有关信息，同时显示下一次测试的指令。 每
10、个试验试样至少测试两次以上。2. 马克隆值试验方法（1）仪器的校准 从显示屏显示的菜单中选定马克隆值校准程序 选择两个马克隆校准棉样，一个标有3.0及以下的马克隆值，另一个标有5.0及以上的马克隆值。 按照显示指令，输入校准棉样的标定值，并用天平准确称取校准棉样重量，精确到10g0.01g，试样重量显示在显示屏上。 每个校准棉样测试后，仪器将自动进行校准。（2）测试 从实验室样品中抽取试验试样，除去明显的、大块非纤维物质，称取一个试验试样至10g0.5g，拉松试样纤维以便清除棉块。 从显示屏显示的菜单中选择马克隆值测试程序。 将试验试样塞入仪器样品筒内，盖上盖板。 仪器自动进行测定，测定值、其
11、他相关信息以及下次测试的指令均显示在显示屏上。3. 色特征试验方法（1）仪器的校准 仪器需预热至少4h，以使光源和电子元件性能稳定。 从显示屏上显示的菜单中选定色特征校准程序。 按照显示指令，输入每块色特征校准瓷板的Rd和+b值，将色特征校准瓷板放在仪器上，仪器自动校准电路，以使显示值与瓷板标定值一致。 进入测试程序，测定色特征校准瓷板的色特征值以验证校准情况。 如果色特征校准瓷板色特征的测试结果不能接受，须重复上述、的设备调整步骤，直到取得可接受的测试结果为止。（2）测试 从实验室样品中抽取两个试验试样，每个试验试样不少于40g。样品表面应完全盖满仪器的测试窗口，其厚度足以挡住光线，样品厚度
12、应在5cm以上。 从显示屏显示的菜单中选择色特征测试程序。 将试验试样表面盖满测试窗口，按下按钮启动仪器，使压板给试验试样施加适当压力。保持试验试样原状，直到仪器显示屏显示测试已经完成。 每个试验试样各测试一次，除非试验试样色特征明显不匀。 色特征值不匀的控制范围可由实验室确定并明示。如果两个试验试样的色特征值超出控制范围，需重新测试，如仍超出控制范围，应在实验结果中注明。4. 杂质试验方法（1）仪器的校准 仪器需预热至少1h，以使光源和电子元件性能稳定。 从显示屏上显示的菜单中选定杂质校准程序。 按照显示指令，输入杂质校准瓷板的杂质粒数和杂质面积百分率以便使显示值与瓷板标定值一致。 进入测试
13、程序，测定杂质校准瓷板以验证校准情况。（2）测试 采用色特征试验试样。 从显示屏显示的菜单中选择杂质测试程序。 将需要测定的试样表面盖满测试窗口，按下按钮启动仪器，使压板给试样施加适当压力。保持试样原状，直到仪器显示屏显示测试已经完成。 每个试验试样各测试一次。5、仪器维护（1）、每天利用吸尘器对仪器内外进行清洁处理，长度箱内的取样器针布（用随机的钢丝刷清洁）及梳夹、导轨、毛刷上残留棉花。注意吸尘器工作时不要靠近电子元件。（2）、清洁真空箱内的棉花，清洁真空箱内金属网及滤网。注意过滤网的安装方向。清洁电源箱上及电脑后的风扇过滤网。（3）、检查总气路入口处过滤器是否有存水，若有，旋转过滤器底部与皮管连接处放出存水。用软布擦拭颜色测试窗口。五、实验结果计算与修约全部计算、修约由仪器内部可编程微处理器执行。Rd和+b保留到一位小数。杂质面积百分率保留到两位小数，杂质粒数保留到个位。马克隆读数精确到一位小数。平均长度和上半部平均长度值均以毫米（mm）为单位，保留到一位小数。长度整齐度指数保留到一位小数。断裂比强度保留到一位小数，断裂伸长率取一位小数的百分率。
