一種測量紡織纖維水分的新方法
2023-06-14 23:00:01 1
專利名稱：一種測量紡織纖維水分的新方法
一種測量紡織纖維水分的新方法
技術領域1
本發明涉及一種檢測方法，具體來說是一種測量紡織纖維水分的方法。背景技術1
紡織纖維的回潮率直接影響纖維的重量、加工性能和紡織產品的質量。紡 織企業為保證生產的順利進行和紡織品的最終質量，在整個加工過程中都必須 對纖維原料、半成品及成品進行水分測試即回潮率檢測。對於天然纖維而言， 在纖維收購、儲藏時也必須測試紡織纖維的水分。
目前，國內外較成熟的纖維水分測試方法有烘箱法和直流電阻測溼法兩種。 直流電阻測溼法測試速度快，使用方便，但測試穩定性差、誤差大、通用性低。 烘箱法雖然是我國國家標準規定的仲裁檢驗和紡織廠質量控制檢驗的基本方 法，相對於其他檢測技術與設備而言，烘箱法測試結果準確、穩定，但測試原 理依然基於比較纖維幹、溼狀態的重量，因而存在著稱重方法不同的差異和稱 重操作頻繁、耗能、費時等缺陷，不利於生產現場快速測試和纖維收購部門現 場使用的問題。廣大紡織企業很希望有一種操作簡便、測試速度快、測試結果 準確、穩定、節能的紡織纖維水分測試方法。
發明內容
本發明的目的是提供一種測量紡織纖維水分的新方法，以克服現有烘箱法 測試紡織纖維水分所存在的操作複雜繁瑣、耗能費時等弊病，滿足廣大紡織企 業的要求。為解決其技術問題，實現其發明目的，本發明採用的技術方案是本 發明人經長時期研究和分析纖維材料的吸溼性，終於找到了通過檢測烘箱內空氣溼度來確定待測纖維材料烘燥狀態的規律，並總結出烘箱內的空氣溼度與待 測纖維材料的烘燥狀態的相關關係，同時得出了對應的回歸方程。這種關係可 以用圖l所示曲線變化狀態分段描述第一階段，即在烘燥的前期階段，纖維 材料的脫水量非常大，脫水速度很快，曲線下降快；第二階段，纖維材料的脫 水量減少，脫水速度較慢，曲線逐漸趨向平緩甚至略有向上的趨勢；第三階段， 纖維材料的脫水量有所增加，曲線再次出現下降趨勢，但相對於第一階段而言， 曲線下降斜率較小；第四階段，纖維材料基本烘乾，脫水量非常小，曲線基本 平緩。
基於上述規律和回歸方程，採用測試烘箱內空氣溼度來檢測待測纖維材料 回潮率的新方法包括如下步驟先將待測纖維試樣進行稱重，再將待測纖維試 樣放入烘箱烘燥，在系統設備控制下，將烘箱內空氣的溼度通過檢測及變換電 路將其轉換成不同頻率(記為/ )的方波輸出給計算機，由計算機分析數據並 計算，當連續兩次檢測採樣頻率差的計算值4/;=/ -(^0.0020^/z時，就認定
待測纖維試樣己經達到國家標準規定的乾燥程度，停止烘烤，然後對確定已經 烘乾的待測纖維再進行稱重操作，最後通過計算來得到待測纖維的回潮率，並 顯示、存儲、列印結果。
與現有技術相比，本發明有如下有益效果
1.開闢纖維溼度檢測的新途徑現有的烘箱法測試原理基於比較纖維幹、溼狀 態的質量，測試纖維材料回潮率時，為了確認材料已達乾燥質量，在烘燥一 定時間後(通常為1小時)必須每隔一定時間(io分鐘)對材料進行箱內 或箱外稱衡，並採取前後兩次稱衡的質量差低於一定比例(0.1%)時的稱 見質量為材料的乾燥質量。本發明所述的新方法是基於對烘箱內空氣溼度的實時檢測來確定纖維的烘燥狀態，從而完成纖維回潮率的測試。可以從測試 原理上解決現有烘箱法基於比較纖維幹、溼狀態的質量而需反覆稱重的弊 病，以及由此帶來的不精確性。經試驗驗證和誤差分析，該方法是一種快速、 準確，且工作穩定、節能、操作簡便的紡織纖維水分測試方法，開闢了纖維 材料回潮率檢測的新途徑。
2. 應用前景好本方法可以在現有國產Y802系列恆溫烘箱上通過改造而應用。 企業只需花費很少的投入(約500元)即可完成烘箱的升級改造。
3. 節能本方法採用計算機對測試數據進行計算、處理，配合聲光報警及時報
告纖維烘乾狀態，利於節能。同時由於縮短了實驗烘燥時間，也可以大大降 低電能消耗，符合節能環保的要求。
4. 簡化實驗操作過程現有烘箱法一次實驗過程可以多達10餘次重複稱衡操
作。本發明測試方法只需進行溼重和乾重兩次稱衡操作。
5. 省時:現有烘箱法測試纖維材料回潮率時的每次稱衡操作都將影響烘箱內的
小環境溫溼度，從而使得實驗時間延長。採用本方法，由於稱衡次數減少而 降低了烘箱內環境溫溼度的波動，可縮短實驗時間，提高生產效率。
6. 減少額外實驗誤差現有烘箱法在每次稱衡中必不可少的引入人為操作誤 差。採用本方法後，由於稱衡次數減少而使得人為幹預減少，誤差減少。
7. 具有推廣性本發明的方法和結論不僅可以用在紡織材料的水分檢測上，在 其他行業，凡是需要使用烘箱進行加熱來進行材料的含水率的檢測時都可以 使用，因此，具有推廣性。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進一步說明-圖1是本發明依據的烘箱內空氣溼度與待測纖維材料的烘燥狀態的關係曲 線。
圖2是本發明的控制系統的結構方框圖。
圖3是本發明的測量系統的溼度檢測電路圖。 圖4是本發明的測量系統的溫度檢測電路圖。
具體實施方式
下面具體介紹一個測量紡織纖維水分的方法，它包括如下步驟
1. 測試設備的準備用Y802A型恆溫烘箱、TDS1012數字存儲示波器、及由 AT89S52單片機、HS1100溼敏電容、NE556時基電路晶片、ADC0809模數轉 換晶片等器件構成如圖2所示的控制系統。
2. 測試準備稱取各種待測纖維材料各50克，將其放入烘籃中，用鍵盤記錄 各種待測纖維的烘籃編號，根據待測纖維材料的品種輸入烘箱溫度設定值、 設定顯示內容及顯示方式即數據顯示或曲線顯示；
3. 測試過程啟動烘箱開始對待測纖維進行烘乾，控制系統開始工作。系統主 要包括溼度檢測及烘箱恆溫控制兩大功能，其工作過程可簡述如下
①參見附圖2、附圖3:溼度檢測電路由HS1100型溼敏電容1和由NE556 時基電路晶片及電容C, G、電阻R, R3等組成的多諧振蕩器2構成。 當烘箱內空氣的溼度不同時，溼敏電容的容值不同，因而使得多諧振蕩 器輸出波形的頻率不同。輸出波形送至AT89S52單片機3的15腳，用該 單片機的定時器T1來測量輸出波形的頻率，以此來反映烘箱內空氣的溼
度值。計算機存儲檢測得到的頻率^，並計算前後兩次採樣的頻率差 A/ 當頻率差A/^0.0020時可以認定待測纖維材料已經烘乾，以此來完成待測纖維材料乾燥狀態的確定工作。此後，以AT89S52單片 機3為核心的系統通過聲光報警電路6進行聲光報警，提示實驗人員結 束烘乾過程。
② 參見附圖2、附圖4:恆溫控制電路由以鉑熱電阻PT1000為核心的溫度 傳感器IO、 LM2902為核心的信號放大處理電路9、以ADC0809為核心的 A/D轉換電路8、 AT89S52單片機3組成。本系統採用鉑熱電阻將烘箱內 溫度的變化轉換為電阻值的變化，通過四運放集成電路LM2902將電阻值 轉換為電壓的變化並加以放大到ADC0809所能接受的電壓值範圍之內， 再由ADC0809將電壓值轉換為數字量送給AT89S52單片機，通過AT89S52 單片機的處理來控制加熱器的通斷以此來保持烘箱內的溫度恆定，'實現 溫度的檢測、控制與顯示。
③ 參見附圖2:在測試過程中，AT89S52單片機3的輸出端連接有LCD顯示 器5，該顯示器可顯示烘箱溫度的設定值及烘箱內溼度和溫度的實時檢 測值和溫度、溫度的變化曲線；溫度的設定、纖維試樣品種的選定由鍵 盤4通過人工設定方式輸入到單片機3。
4. 回潮率計算當系統報警後，實驗人員就可稱取待測纖維的乾重，計算機1 自動計算回潮率並加以顯示，同時還可以通過與上位微機通信接口電路7 將數據進行傳送、存儲、列印，可以實現資源共享及便於與其它PC機進行 通信，實現整個企業的網絡化管理。
5. 上述由計算機自動計算纖維試樣回潮率,是依據不同品種纖維的回歸方程進
行。所述的回歸方程有-
①原棉的回歸方程
formula see original document page 8r = 0. 9952
② 薴麻纖維的回歸方程
j) = 0.1083x +0.003 7 2 二 0. 9763
③ 粘膠纖維的回歸方程
j) = -1636.7x3 +39.032x2 +0.4747;c + 0.001
y 2 二 0. 9461
其中夕一一纖維材料前後兩次稱衡質量差的估計值；X—一前後兩次測試結果 的頻率值差；v —一復相關係數。
權利要求
1、一種測量紡織纖維水分的新方法，其特徵是該方法是通過測試烘箱內熱空氣溼度來檢測纖維材料的回潮率，它包括如下步驟先將待測纖維試樣進行稱重；再將待測纖維試樣放入烘箱烘燥，在系統設備控制下，將烘箱內空氣的溼度實時通過檢測及變換電路將其轉換成不同頻率fn的方波輸出給計算機，由計算機分析數據並計算，當連續兩次檢測採樣頻率差的計算值Δfn＝fn-fn-1≤0.0020kHz時，就認定待測纖維試樣已經達到國家標準規定的乾燥程度，停止烘烤；然後對確定已經烘乾的待測纖維再進行稱重操作；最後由計算機自動計算來得到待測纖維的回潮率值，並顯示、存儲、列印結果。
2、 根據權利要求1所述測量紡織纖維水分的新方法，其特徵是 所述計算機自動計算纖維材料的回潮率是根據不同品種纖維的回歸方程進行的，所述回歸方程有① 原棉的回歸方程j) = 一2 x 107 x4 + 672993x3 - 6261.6;c2 + 20.475x — 0.0168y 2 = 0. 9952② 薴麻纖維的回歸方程j) = 0.,x +0.003 y 2 = 0. 9763③ 粘膠纖維的回歸方程j) = -1636.7 +39.032 +0.4747;c +0.001TP2 = 0.9461其中j)一一纖維材料烘燥後稱衡質量的估計值；義一一前後兩次 測試結果的頻率值差；W —一復相關係數。
3、根據權利要求1所述測量紡織纖維水分的新方法，其特徵是 所述計算機為80C51系列單片機；所述溼度傳感器為HS1100系列溼敏 電容；所述溫度傳感器採用PT1000型鉑熱電阻。
全文摘要
本發明公開了一種測量紡織纖維水分的新方法。該方法是為了分別克服現有電阻法和烘箱法測試紡織纖維水分時存在穩定性差、誤差大、通用性低和稱重頻繁、耗能、費時、不利於收購現場使用等缺陷，提供一種通過實時測試烘箱內空氣溼度來檢測纖維材料回潮率的新方法。它包括如下步驟先將待測試纖維試樣稱重後放入烘箱加熱烘燥，再由溼度檢測系統實時檢測出箱內空氣溼度並轉換成不同頻率的方波輸出給計算機處理，計算機根據輸出方波的頻率差計算出待測纖維的回潮率，最後顯示、存儲、列印出結果。該方法測試結果準確、誤差小、速度快、且工作穩定、節能、操作簡便，適合檢測紡織纖維的水分，也適合其它行業用烘箱加熱檢測材料的含水率。
文檔編號G01N5/00GK101498639SQ20081014345
公開日2009年8月5日 申請日期2008年10月28日 優先權日2008年10月28日
發明者李曉峰, 王建君 申請人:廣東紡織職業技術學院