[发明专利]智能化束纤维强力测试仪及应用方法

说明书

本发明涉及棉纤维检测技术领域。一种智能化束纤维强力测试仪，包括机柜、工控机,机柜内设有滑台模组、型材架、气缸、束纤维夹持机构、步进电机、杠杆式拉杆、测力传感器、位移传感器、电阻检测板、A/D采集转换模块；所述测试仪的应用方法，步骤包括：在正常环境条件下，束纤维夹持机构夹紧纤维试样，经电阻回潮率转换程序转换得到回潮率R；步进电机带动杠杆式拉杆拉伸试样，数据经工控机作出束纤维试样的拉伸曲线F(e)‑e，机器学习模型预测出校正断裂强力值和伸长率。本发明结构简单合理，能够实现正常环境不同湿度条件下，快速准确测量棉花束纤维断裂强力值及断裂伸长率，信息化程度高、经济实用并且提高测试结果的准确性。

技术领域

本发明涉及一种智能化束纤维强力测试仪及应用方法，具体涉及一种在不同湿度条件下对棉纤维断裂强力及伸长率进行准确测试的装置和方法，属于棉纤维检测技术领域。

背景技术

我国是全球三大产棉国之一，同时也是最大的棉花产量消费国和进口国。据2021年度的统计数据显示，我国棉花消费量占全球总体的30％以上。作为棉花最大的生产和消费市场，国内每年棉花加工企业公证检验棉包量超过2400万包。在棉花的品级检验中，棉纤维的强度是最重要的检验指标之一，棉纤维的强度由棉纤维的拉伸性决定，断裂比强度和断裂伸长率是评价棉纤维拉伸性的两个重要参数。研究表明，棉纤维的断裂比强度和断裂伸长率对棉花加工品质与纱线质量有显著影响。因此实现棉纤维强伸性参数断裂比强度与断裂伸长率的快速、标准测试，对提升棉花育种和加工品质有重要意义。

用于测量棉纤维强度参数的束纤维强力仪有多种不同的分类。按原理类型对各种束纤维强力仪进行分类，可以概括为机械式和电子式两大类；根据拉伸过程中棉纤维受力方式的不同，有等速伸长(CRE)、等速牵引(CRT)、等速加载(CRL)三种类型；按强力测试仪的原理结构分，又可将其分为摆锤式强力仪、杠杆式强力仪、电子式强力仪。机械式的束纤维强力仪由于制样过程繁琐、制样要求高、自动化程度低、信息量小、技术落后等原因，已不用于棉花公检和商业的检验。根据相关标准，电子式的束强仪采用的首选拉伸方式为等速伸长(CRE)。

国内外对束强仪都展开过深入的研究。中国专利CN109932243A，于伟东等提出了一种多功能智能化束纤维强力仪及其测量方法与用途，但不适用于棉纤维强伸性的快速测量。美国专利US2706403A(Fiber tester)公开了一种束纤维强力测试装置，为机械式，信息化程度低。在大容量棉花测试仪HVI普及之前，我国普遍使用的是等速牵引型(CRT)强力机，采用的标准为GB/T6101-1985《棉纤维断裂强力试验方法束纤维法》，04年已废止，而后以美国标准ASTM D-5867-1995为基础修改制定了《HVI棉纤维物理性能试验方法》，2006年发布施行至今。

目前，乌斯特(Uster)公司研制的HVI 1000大容量棉花测试仪是检测棉花断裂比强度和断裂伸长率的主流设备，但在实际使用过程中仍存有不足。据相关研究，棉纤维强力测试结果与环境温度呈负相关，与湿度呈正相关。因此为确保测试结果的准确性，对于大容量棉花测试仪HVI系统，现行的国家棉花检验规范要求，被检棉样在进行HVI仪器检测前必须要在平衡间静置平衡48h以上，平衡间为恒温恒湿的空气环境，温度(20±2.0)℃，相对湿度(65±3)％。而棉花的加工和检验具有较强的季节性，需要在短时间内完成大量的检验工作，虽然棉样温、湿度的平衡步骤提高了准确度，却也极大的限制了仪器的检验速度，即使是国外一些检验办公室采用的密封传送带加强制平衡空气系统，仍至少需要15分钟。除了影响棉花的检验速度，通过平衡来测试棉样强伸性的方法在保证一致和准确上仍面临困难，不同品种或预处理分别为干基和湿基的棉纤维在同样的平衡条件下所测的回潮率不尽相同。在其它方面，HVI 1000束纤维强力测试使用过程中发现了纤维滑脱、纤维蜡质夹持面残留问题，造成设备测试结果准确度降低，维护麻烦。

发明内容