棉纤维杂质仪器检验的基本原理

袁光辉

摘 要：自棉花作为纺织的原料被人类利用以来，就一直是全世界各个国家重要的经济作物物资。不论是传统的小农式纺织业，还是现代机器化大生产下的纺织业，在纺织过程棉花纤维的性能对纺织产品的质量都有着重要的影响。本文首先叙述了我国纺织业以及棉纤维检验的发展状况，并对两种不同原理的棉纤维杂质检验仪器的基本原理进行了对比和分析。

关键词：棉纤维杂质；仪器检验；基本原理；XJ128快速棉纤维性能测试仪

在棉纺织工业中，棉花作为纺织产品的原材料，占到了整个棉纺织企业成本的百分之七十以上。同时，不同品种、产地以及采摘处理方式不同的棉花纤维的纤维性能也是各不相同的。所以，对棉花纤维的杂质检验不仅对棉花纤维的质量有着决定性的作用，棉花纤维杂质检验的水平也关乎一国纺织业和棉花贸易的发展。

一、我国的棉纤维检验

最初我国的棉纤维检验采取传统的人工分拣方法，依靠手扯法来对棉花样本中棉纤维的长度来进行测评，棉花的品级也是采取感官目测比色的方法进行。对于含水率及含杂率的测量，也大多是根据检测人员的经验，进行手感测定或目测测定。可以说在这一阶段，我国的棉纤维检验是十分粗糙的。随着改革开放的进一步推进以及中国加入世界贸易组织的推动和影响，中国的各个产业与国际接轨的程度越来越高，纺织业以及棉花贸易也开始了与世界各国的互通有无。这时，西方一些国家的先进原棉杂质检测仪器被引入国内，国内的棉纤维检测开始走上机械化道路。

二、基于不同原理的棉纤维杂质检测仪

在棉花的收购与交易中，对棉花的含杂量、含水量以及棉花纤维的长度等的检验一直以来就是我国对棉花品质进行综合评定的主要构成部分。最终原棉的每吨交易价格主要是由长度、品级、含水率以及含杂率来决定。

我国对棉花纤维各项性能的测试仪器根据其所基于的原理不同，大致可以分为两类：一类是基于机械空气动力学原理，利用机械部件的高速运动带动气流，将原棉中的棉纤维与杂质互相分离，然后分别进行称重，以计算原棉样本中的杂质含量；一类是结合了现代的图像分析技术，不需要对原棉样本中的棉纤维和杂质进行机械分离，只需利用图像处理技术对原棉样本进行图像采集，再利用相应的计算机对图像进行分析，得到杂质的百分含量和杂质粒数等指标。利用第一种原理的原棉杂质分析机有Y101 型原棉杂质分析机（国产）、YG041 型原棉杂质分析机（国产）、AFIS PRO 纺织工艺过程控制系统（瑞士乌斯特公司产）；利用第二种原理的机器中，瑞士乌斯特公司生产的HVI棉纤维大容量测试仪是最为典型的一类产品。上文所提到的，我国陕西长岭纺织机电科技公司生产的XJ128快速棉纤维性能测试仪，也是利用了第二种原理。

三、两种不同棉纤维杂质仪器比对

（一）HVI1000大容量棉花测试仪

HIV是High Volume Instruments的缩写，这一类别的棉纤维杂质检测仪器不仅渗入到了我国出入境检验检疫机构、各大专业棉花质量检测机构及棉花纺织企业等对棉花的检测中，而且在国际上的使用范围也十分广泛。目前推出的HIV系列有HVI900、HVI-CLASSING、HVI-Spectrum以及最新的HVI1000型号的棉花大容量测试仪。（见图1）

HVI1000型棉花大容量测试仪能够对原棉样本棉纤维的长度、长度整齐度指数、短纤维率、断裂伸长率、断裂比强度、马克隆值等指标进行测试分析。HVI1000棉花大容量测试仪由独立的基本组件组成，其中包括长度/强力模块、马克隆模块、颜色模块、杂质模块等。HVI1000棉花大容量测试仪在测试时能够做到完全自动化，其对原棉样本杂质的测量是通过数字图像处理技术与CCD摄像技术来实现的。计算机软件根据所设定的图像界限值来对获取的图像进行判断，并识别出原棉样本表面的杂质，再进一步进行杂质所占的面积比率，從而得出杂质含量，为原棉定级。

（二）XJ128快速棉纤维性能测试仪

XJ128快速棉纤维性能测试仪是在XJ120快速棉纤维性能测试仪的基础上，结合了我国原有单项指标测试仪器的研制经验的，经过不断的改善和技术创新的，完全拥有自主知识产权的国产自动型极高的大容量原棉测试类产品。

长岭纺电 XJ128快速棉纤维性能测试仪XJ128快速棉纤维性能测试仪由长/强主机（包括长度/强度模块）、色征主机（包括马克隆模块和色泽/杂质模块）、主处理机、显示器等组成。能检测原棉样本棉纤维的长度、长度整齐度指数、棉纤维强度、马克隆值、纺纱一致性指数、黄度、反射率、杂质面积、杂质粒数等指标。

XJ128快速棉纤维性能测试仪也是采用全自动取样以保证数据的一致性，同时，XJ128快速棉纤维性能测试仪还能做到各个模块并行处理，提高了测试效率。通过使用数字相机，采用全新的图像处理技术，实现杂质指标的测试的正确性和可靠性。

四、结论

通过对棉纤维杂质检验仪器原理的分析及对国内外两种棉纤维杂质检验仪器的比对，我们可以预见，在XJ128快速棉纤维性能测试仪的自动化程度、可靠性及技术标准都与国外同类产品基本一致的现状下，我国棉纤维杂质检验仪器长期以来被国外仪器所垄断的局面已经打破，国内的高性价比仪器有望全面替代进口产品。

参考文献：

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图1 USTER HVI1000大容量棉花测试仪