第二节 纺织纤维几何形态的测试
实验3 梳片法测定羊毛纤维长度
试验仪器：Y131型梳片式羊毛长度分板仪、电子天平。
试样：精梳毛条。
一、概述
纤维长度是纺织加工中的必检参数，它直接影响纤维的加工和使用性能，反映纤维本身的品质特征，与纤维的可纺性、成纱质量、手感、蓬松保暖性有着密切的关系。羊毛纤维的长度分为自然长度和伸直长度。自然长度是指羊毛在自然卷曲状态下，纤维两端间的直线距离，一般用于测量毛丛长度。伸直长度是纤维伸直而未伸长时两端的距离，是毛纤维消除弯钩后的长度，一般用于测量毛条中的纤维长度。羊毛纤维长度一般指的是伸直长度。
二、实验目的与要求
通过实验，熟悉仪器的结构，掌握纤维长度各项指标的计算方法，并对纤维的平均长度和长度分布具有一定的概念。
三、实验原理
利用彼此间隔一定距离的梳片，将羊毛纤维整理成伸直平行、一端平齐的纤维束后，由长到短按一定组距（梳片间的距离）分组后称量，从而得到纤维长度的重量分布，计算有关指标。
梳片法测定纤维长度的优点是仪器简单，价格低廉，维护保养方便；缺点是试验时间长，并要求操作者有熟练技术，计算工作量大。
Y131型梳片式羊毛长度分析仪的结构如图1-3所示。
图1-3 Y131型梳片式羊毛长度分析仪的结构
1—上梳片 2—下梳片 3—触头 4—预梳片 5—挡杆
四、实验步骤
（1）先将两台羊毛长度分析仪并排置于实验台上，移去上梳片（面对其中一台下梳片序号0）。
（2）从品质试验的试样中抽取3段，先将第一根毛条用双手各执其一端轻加张力，平直地放在第一台羊毛长度分析仪上，毛条一端露出第一块下梳片外面约10mm，然后用压毛夹将毛条压入针内宽30～40mm。
（3）将露出梳片面的毛条用手轻轻拉去一段，再用纤维夹夹走游离突出纤维，使毛束端部与第一块梳片的平齐。
（4）将第一台分析仪上的第一块梳片放下，用纤维夹将全部宽度的纤维夹住，从梳片中缓缓拉出，并用预梳片梳理一次，使纤维保持顺直。
（5）将梳理后的纤维立即放在第二台羊毛长度分析仪的梳片上，用纤维叉把纤维压入针内，并缓缓向前拖拽，尽可能减少纤维的卷缩而又不致使纤维断裂，当纤维夹的钳口拖至第一块梳片10mm时，即将纤维放下。
（6）按照步骤（4）、步骤（5）的要求，用纤维夹拉取第二把纤维束，拉取前后先将游离纤维夹走，使毛束端部再度平齐，如此连续拉取直至第二台长度分析仪上的毛束重量达到0.7～0.8g为止。
（7）按照上述方法依次拉第二根、第三根毛条，在第三根毛条拉完后，第二台长度仪上的毛束重量达到2～2.5g。
（8）在第二台羊毛长度分析仪上加压五片上梳片，并将其移转180°按揿触头，使无纤维的下梳片一一落下，至略有最长纤维露出梳片为止，然后用纤维夹逐渐细心夹取，直到抽完为止，此即为第一组，也是最长的一组纤维，把纤维搓卷成环形，依次拉取各组，分别放入试样盒，并用天平称重，称重时准确到0.001g。
（9）将试验结果记下，计算毛条的平均长度、长度离散系数、30mm以下短毛含量。
五、注意事项
（1）梳片上的试样纤维不宜太厚，以免折断钢针。
（2）操作时手要轻，用纤维叉压纤维时要拿得稳，且要平行而轻轻压下。
（3）试验人员的手保持清洁，手汗随时揩干净，以免影响正确性。
（4）试验结束后，必须做清洁工作。
思考题
羊毛纤维长度与纺纱加工及成纱质量有什么关系？
实验4 罗拉法测定棉纤维长度
试验仪器：Y111型罗拉式长度分析仪、两台扭力天平（称量为50mg，分度值为0.05mg）。
试验用具：黑绒板、限制器绒板、一号和二号夹子、垫木、镊子、梳子、小钢尺。
试样：棉纤维若干。
一、概述
棉纤维的长度是在纤维发育过程中的前期延伸期形成的，而棉纤维胞壁厚度则是在纤维发育过程中的后期即延伸期形成的。因此，棉纤维的长度不因纤维成熟的好坏而有差异。
我国目前生产线上使用的棉纤维长度检验方法有手扯法和罗拉法（仪器法）两种。手扯法测定棉纤维长度指标用手扯长度表示，即通过手工整理后测得的棉纤维长度，它代表一批棉群中数量最多的纤维长度。
采用罗拉法测定的棉纤维长度，其指标有主体长度右半部平均长度（平均长度）基数、均匀度和短绒率等。
1.主体长度 主体长度是纤维中含量最多的纤维长度，接近于手扯长度。
2.品质长度（右半部分平均长度） 品质长度是比主体长度长的那一部分纤维的平均长度，此指标一般用于纺纱工艺中，如决定罗拉隔距等。
3.基数 基数是以主体长度为中心，前后5mm范围内纤维重量占整个纤维试样重量的百分数。基数高，说明纤维长度均匀。
4.均匀度 均匀度是基数和主体长度的乘积（去掉基数百分数）。它是相对指标，用以比较不同长度纤维的均匀程度。
5.短绒率 短绒率是长度短于16mm（主体长度为31mm以下时）或20mm（主体长度长于31mm时）的纤维重量占纤维总重量的百分率。短纤维多少对成纱质量（条干均匀度和品质长度指标）有明显影响，一般棉纤维短绒率为12%～15%时，成纱强力和条干将显著变差。
二、实验目的
了解罗拉式长度分析仪的结构，掌握罗拉式长度分析仪测定棉纤维长度的方法，掌握棉纤维长度各指标的计算方法。
三、仪器结构与原理
1.Y111型罗拉式长度分析仪 Y111型罗拉式长度分析仪的结构如图1-4所示。
图1-4 Y111型罗拉式长度分析仪的结构
1—盖子 2—弹簧 3—压板 4—撑脚 5—上罗拉 6—偏心杠杆 7—下罗拉 8—蜗轮 9—蜗杆 10—手柄 11—溜板 12—偏心盘 13—指针
图1-5 棉条的制备过程
2.原理 使用罗拉式纤维长度分析仪，将一段排列整齐的棉纤维束，按一定组距分组称重，再算出纤维长度的各项指标。
四、实验步骤
1.原棉试条的制备 原棉试条的制备过程如图1-5所示。将试验样品扯松、混合均匀，清除其中的不孕籽、破籽等较大杂质，然后分成两等分，分别通过纤维引伸器4～5次，制成两根棉条。再分别从横向将每根棉条一分为二，并将各半根合并（其中的两个半根合并后作为保留棉条）。再反复进行引伸，待纤维基本平直后，用镊子捡出籽屑、软籽皮、僵片、棉结及索丝等，然后再引伸4～5次，最后制成一根混合均匀、平直光洁的试验棉条，供长度（细度、强力、成熟度等）试验用。
纤维引伸器的罗拉隔距按棉纤维的手扯长度决定，见表1-6。
表1-6 纤维引伸器罗拉隔距的调整
2.调整仪器
（1）调整桃形偏心盘与溜板芯子，开始接触时指针应指在蜗轮的16分度上。
（2）检查溜板内缘至罗拉的中心距是否为9.5mm，如不符合此标准，则需将1号夹钳口至溜板原定3mm的距离予以放大或缩小。
（3）检查仪器盖子上的弹簧压力是否为6860cN及2号夹的弹簧压力是否为196cN。
（4）检查1号夹的钳口是否平直紧密，2号夹的绒布有无损伤、光秃等现象。
3.取样 从原棉试条两边的纵向各取一个试样，每个试样的质量根据棉样手扯长度决定，见表1-7，试样应称准至0.1mg。为使试样具有充分的代表性，尽可能一次取准为宜，以免产生误差。
表1-7 试样质量的调整
4.整理棉束 将称准质量的棉束先用手扯整理数次，使纤维平直，一端整齐。然后用手捏纤维整齐一端，将1号夹从长至短夹取纤维，分层铺在限制器绒板上，铺成宽32mm、厚薄均匀、露出挡片的一端整齐、平直光滑、层次分明的棉束。整理过程中，不允许丢弃纤维。
5.移放棉束 揭起仪器盖子，摇转手柄，使蜗轮上的零刻度与指针重合，用1号夹从绒板上将棉束夹起，移置于仪器中，移置时，1号夹的挡片紧靠溜板。用水平垫木垫住1号夹使棉束达到水平，放下盖子，松去夹子，栓紧盖子上的弹簧，使纤维受到6860cN的压力。
6.分组夹取 放下溜板并转动手柄1周，蜗轮上的刻度10与指针重合。此时罗拉将纤维送出1mm，由于罗拉半径为9.5mm，故10.5mm以下的纤维处于未被夹持的状态，用2号夹陆续夹尽上述未被夹持的纤维，置于黑绒板上，搓成条状或环状，这是最短的一种纤维。以后每转动手柄2转，送出2mm纤维，同样采用上述方法将短纤维收集在黑绒板上，当指针与刻度16重合时，将溜板抬起，以后2号夹都要靠近溜板边缘夹取纤维，直至取尽全部纤维。夹取纤维时，依靠2号夹的弹簧压力，不得再外加压力。
7.分组称重 将各组纤维放在扭力天平上称重，称准至0.05mg，列表记录试验结果。
五、实验结果计算
1.计算各组的真实重量 所得的各组纤维，由于棉束厚薄不匀，纤维排列不完全平直，沟槽罗拉与胶辊不可能绝对平行，2号夹的夹持力不可能绝对均匀，而且纤维之间有抱合力等，使抽出的一定长度组纤维中包含比本组纤维长或短的一组纤维，故各组称得的质量必须进行修正。各组真实质量为：本组质量的46%，相邻较短的一组质量的17%，相邻较长的一组质量的37%，这三者之和按以下经验公式计算：
式中 gi——某长度组的真实质量，mg；
Gi——某长度组的称见质量，mg；
Gi-2——短于某长度组2mm一组的称见质量，mg；
Gi+2——长于某长度组2mm一组的称见质量，mg。
真实质量总和与称见质量总和相差不应该超过0.1mg，否则要检查重算，要注意数字的修约。
2.各项指标计算
（1）主体长度。是指纤维试样中数量最多（这里是指质量最重）的那一部分的长度。主体长度按式（1-2）计算：
式中 LX——质量最大一组纤维长度组中值，mm；
k——组距，一般为2mm；
gx——质量最大一组的质量，mg；
gx-k——短于质量最大长度组2mm一组的质量，mg；
gx+k——长于质量最大长度组2mm一组的质量，mg。
（2）品质长度Lp。是指比主体长度长的那一部分纤维的平均长度，又称右半部平均长度。品质长度按式（1-3）和式（1-4）计算：
式中：gy——在最重一组中，长度大于主体长度那部分纤维的质量，mg；
gx+2，gx+4…——比主体长度长的各组纤维的质量，mg。
（3）基数S。是以主体长度Lm为中心，前后5mm范围内的质量百分数之和，基数算准至1，当组距为2mm时，基数按下式计算：
如果gx+k＞gx-k时：
如果gx+k＜gx-k时：
式中：∑gi——各组纤维质量之和，mg。
（4）均匀度C。均匀度按式（1-7）计算，算准至10：
（5）短绒率R。指长度在某一界限及以下的纤维质量占总质量的百分率。
式中：gp——某一界限长度组的质量，mg；当主体长度大于31mm时，界限长度为20mm；当主体长度为31mm及以下时，界限长度为16mm；
∑gp-k——某一界限长度组以下各组质量之和，mg。
六、注意事项
（1）在整理试样时，切勿丢失纤维，以免影响试验结果。
（2）在2号夹夹取试样后，应经常在绒板上用尺测量长度。如与该组不符合时，应检查原因，予以调整。
（3）仪器用完后，应做好清洗工作，将弹簧压力放松，使沟槽罗拉与加压皮辊相互离开。
（4）测定次数和重测。每份棉样测2次，当2次测定结果的主体长度和品质长度差值超过平均数的4%时，均需重测，重测的应从原棉条中取出。第3次测定结果和前2次测定结果的差值如果等于或小于平均数的4%，则以第3次测定结果平均之；如果差值均大于4%，则由差值等于或小于4%的两次测定结果平均之；如果差值均大于4%，应检查原因，重新取样测定。
思考题
用Y111型罗拉式纤维长度分析仪测得棉纤维长度可得到哪些指标？纤维主体长度和品质长度的意义如何？
实验5 Almeter法测量纤维长度
试验仪器：Almeter纤维长度分析仪
试样：纤维若干。
一、概述
一定质量、一定厚度且一端平齐的纤维束通过电容传感器时，电容量的变化与测试区内纤维试样的质量变化成比例关系，通过专用软件可算出纤维长度—质量分布和长度指标。
Almeter电容式长度分析仪结构复杂，价格昂贵，需进口，维护保养要求高，费用高，但操作方便，试验精度高，可自动打印出多种长度指标信息。国内除少数科研机构和纺织院校拥有该设备外，大部分毛纺织企业采用梳片法，且为了方便，常以巴布长度计算为基础。但是，两种方法都可以求得毛纤维的LB、LH、CVB、CVH以及短毛率等。
二、操作步骤
1.电脑的操作
（1）在DOS运行状态下屏幕显示C：输入P810后回车。
（2）在X：后输入P并回车，进入Acquisition AL100状态后按下回车键。
（3）在LOT处输入原料信息，回车。
（4）图表显示：YES，并回车。
（5）绘图：YES，并回车。
（6）批号：输入批号，并回车。
（7）驱动器C：回车。
（8）操作员：输入操作者姓名。
（9）试验完成后，按退出键回到Acquisition AL100状态，选择quit退出。
2.AL 100的操作
（1）按向下的箭头，将托板滑出。
（2）打开托板。
（3）用毡刷将托板米拉薄膜中间与后面的残留的羊毛清扫干净。
（4）在薄膜四面小心地擦上抗静电剂。
（5）使其干燥。
（6）干燥后，合上托板，并按下“load/reset”键。
（7）在小键盘区输入标尺号。
（8）按下M/SPL键。
（9）按下“ADJUST”键，进行调整。
（10）此时“START”键开始闪动。
（11）打开托板。
三、AL100的操作
（1）用刷子将针板上残留的纤维清扫干净。
（2）取1～1.5m的毛条做测试。
（3）将两端对齐，平铺于针板上，另一端放于托盘中。两个头不要重叠，也不要将毛样加捻，同时小心手指不要碰到针板。
（4）确保样品置于针板中间且离两边有大约1cm的距离。
（5）将压耙沿针板缝插入，轻轻下压将毛样压入针板中。
（6）将毛样压好，拿走压耙并将上边盖盖上。
（7）摇动曲柄将毛样向前移大约2cm，并同时确保曲柄垂直向上或向下。
（8）将取样器插入。
（9）在拔取开关上选择拔取20下。
（10）按下绿色开始开关。
（11）拔取完后，这次的毛样舍弃不用。将取样器拖出，将毛样拿下来，并用刷子轻轻刷取样器。
（12）插入取样器，在拔取开关上选择10次，按下绿色启动开关。
（13）打开托板，将取样器（含有10次拔取毛样）放到托板上，将压耙放到取样器上。
（14）用不锈钢板压住毛样，抬起取样器的前部，并轻轻向后滑动大约2cm，注意不要弄乱毛样。
（15）轻轻放下米拉薄膜，合拢托板。
（16）按下启动开关。托板会进去并出来一次，此时屏幕显示读数。
（17）数值通过电脑自动打印出来或在AL100上手工查寻。
四、仪器的自校准
（1）分别将7号标尺和5号标尺板置于米拉薄膜上，使其侧面和底面与薄膜边缘充分吻合（长度键位置：“LONG”用于7号标尺，“SHORT”用于5号标尺）。
（2）将标尺置于标尺板侧部。
（3）确信标尺号在上面，且右端与标尺板相平行，要小心轻放。
（4）轻轻挪开标尺板，并合上托板。
（5）按下“START”开始试验。
（6）标准7号尺的数据范围：H（mm）：118.7±1.0 CVH（%）：53.2±0.8；标准5号尺的数据范围：H（mm）：60.3±0.5 CVH（%）：47.1±0.8。
（7）校准数据在此范围内证明仪器可正常进行试验。
五、注意事项
（1）在试验前将仪器清扫干净。
（2）试验毛条不应有捻且不能在针区以外。
（3）操作时要小心，不能将针弄弯弄断。
（4）样品转移到测量区时，用力要轻，不要将AL100上的薄膜损坏。
（5）仪器表面灰尘应用细软清洁布进行擦拭。
思考题
Almeter法测量纤维长度的原理是什么？指标有哪些？
实验6 中段切断称重法测纤维细度
试验仪器：Y171型纤维切断器（20mm）、扭力天平。
试样：不同的纤维若干。
试验用具：限制器绒板、钢梳、1号夹。
一、概述
纤维细度是指纤维的粗细程度，是纤维非常重要的质量指标。纤维细度与纺纱加工和成纱质量关系密切。纤维细度指标有直接指标和间接指标。直接指标即纤维的直径，该法非常直观，用于圆形截面的纤维；间接指标有特克斯、公制支数、旦尼尔等，间接指标通过间接法来测量，主要有中段切断称重法、气流仪法、振动测量法等，比较简单直观的方法为中段切断称重法。
二、实验目的
通过实验，掌握中段称重法测定纤维线密度（细度）的方法及特克斯数的计算。
三、实验原理
将纤维排成一端整齐、平行伸直的纤维束，然后用纤维切断器在纤维中段切取一定长度（20mm）的纤维束，在扭力天平上称重，然后计数中段纤维的根数，计算公制支数和特数。流程如下：
梳理→切断→称重→数根数→计算
四、实验步骤
（1）取样。从试验条中取出1500～2000根纤维。
（2）整理纤维束。将取出的试样手扯整理2次，左手握住纤维束的一端，右手用一号夹子夹取纤维置于限制器绒板上，反复移置两次，最终整理成长纤维在下短纤维在上的一端整齐，宽5～6mm的纤维束。
（3）梳理。将整理好的纤维束用一号夹子夹住纤维束距整齐一端5～6mm处，先用稀梳后用密梳从纤维束尖端开始逐步靠近夹子部分进行梳理，梳去纤维束上的游离纤维，然后将纤维束移至另一夹子上，使整齐一端露出夹子外16mm或20mm，即按表1-8的技术要求梳理整齐端。
表1-8 纤维束梳理和切断时的技术要求
（4）切取。将梳理好的平直纤维束放在Y171型纤维切断器上下中间夹板，纤维束与切刀垂直，两手捏住纤维束两端，均匀用力使纤维伸直但不伸长，然后握住手柄向下按入刀刃，使切下的中段纤维长为20mm。
（5）称重。用扭力天平分别称重，记录纤维束中段和两端纤维的重量，准确到0.02mg。
（6）数根数。较粗的纤维用肉眼直接计数，较细纤维借助显微镜计数。
注意：显微镜计数时，切片的制片：用拇指与食指夹持中段纤维束的一端，然后用镊子夹住纤维均匀地移置于涂有甘油的载玻片上，纤维一端紧靠载玻片边缘，每一载玻片可排成左右两行，排妥后用盖玻片盖上，直至把中段纤维排完。将载玻片放在显微镜下进行逐根计数，记下中段纤维的总根数。
五、实验结果与计算
根据纤维中段重量和根数，求出tex和支数。
思考题
1.tex和公制支数的含义是什么？
2.纤维细度与纺纱加工及成纱质量有什么关系？
实验7 纤维细度分析仪测纤维细度
实验7.1 YG002C型纤维细度分析仪测纤维细度
试验仪器：YG002C型纤维细度分析仪。
试样：不同的纤维若干。
试验用具：载玻片、盖玻片。
一、概述
YG002C型纤维检测系统是全新一代纤维检测设备，该系统由计算机、摄像机、显微镜、检测软件组成。本系统采用先进的计算机数字图像信号处理技术，操作人员可以在计算机屏幕上观察纤维的形态，轻松、方便、精确、快捷地完成羊毛等纤维的检测工作。
YG002C型纤维检测系统使操作人员彻底摆脱了传统的暗房操作方式，大幅度提高了工作效率，减轻了工作强度，避免了人为因素对测量结果的影响，是计算机技术、数字图像处理技术与毛纺织科技相结合的高科技产品。
与传统的细度测量仪器相比，该系统具有测量精度高、功能齐全、运算速度快、操作简便、输出内容完整准确、工作可靠等优点，可广泛用于毛纺业、纤维检验部门、商检系统、畜牧业等作羊毛、兔毛等动物纤维直径测量及各种天然纤维、化学纤维及各种羽绒的鉴别。本系统具有以下特点。
1.操作简便 操作人员可对屏幕上观察到的纤维图像进行实时调整，实时测量。无须经过严格的专业培训，便可掌握操作方法。
2.测量速度快 系统充分利用计算机的高速数字图像处理及数值计算功能，每个样品从开始检测到最终完成报表输出，时间仅需15～30min。
3.测量精度高 系统采用高精度细度测量算法，测量平均重复精度优于0.1μm。
4.测量手段丰富 系统支持手动测量、半自动测量等功能。可完成绵羊毛、山羊绒、兔毛、黏胶纤维、涤纶、丙纶、锦纶、苎麻、亚麻等20种纤维的检测及统计分析。
5.高速快捷的数据统计分析功能 系统在测量的同时，可实时完成各种统计分析，并实时显示均值、标准差、CV值及统计直方图。统计数据包括纤维的平均直径、均值、标准差、CV值。测量结果可以存盘或打印输出。
6.多种打印输出功能 可打印出数据结果和检测图像。
7.电子表格功能 系统可直接将测量结果导入Excel，可进一步完成各种电子表格及统计图形的制作与分析。
8.测量结果的客观性 测量及统计分析完全由计算机自动完成，消除主现人为因素的干扰。
二、实验原理
将纤维排成一端整齐、平行伸直的纤维束放在盖玻片上，制片后经显微镜放大投影，采用先进的计算机数字图像信号处理技术，在计算机屏幕上观察纤维的形态，轻松、方便、精确、快捷地完成羊毛等纤维的检测工作。
三、操作方法
软件FiberMeasureDlg.exe运行后，屏幕上会出现操作界面（图1-6）。
图1-6 检测系统操作界面
1.图像采集 运行软件FiberMeasureDlg.ex，用鼠标点击图标
，系统便进入图像采集状态。
2.图像冻结 用鼠标点击图标
，图像便被冻结。
3.打开图像文件 用鼠标点击图标
，便可完成打开图像文件操作。
4.图像文件存盘 用鼠标点击图标
，便可完成图像文件存盘操作。
5.系统标定 将测微尺沿水平方向放入视场，冻结图像。用鼠标点击图标
，这时会弹出标定对话框及滑动标尺（图1-7），在实际尺寸编辑框中输入实际标尺尺寸，如100μm，调整滑动标尺，使其与测微尺刻度相重合，按确认键，便完成标定。标定结果会自动存盘，备以后使用。
图1-7 尺寸标定
图1-8
6.手动测量 用鼠标点击图标
，鼠标会从箭头变成尺子，将尺子图标中的十字中心对准羊毛的边缘，按住鼠标左键，向羊毛的另一边拉鼠标，这时会出现一个活动卡尺，将卡尺的两边与羊毛两边尽可能重合，松开鼠标键，便可完成测量。
这时测量的位置和长度会标记在羊毛上（图1-8），测量结果出现在测量结果列表中（图1-7）。重复上述过程，便可测量视场中的不同羊毛。
7.半自动测量 用鼠标点击图标
，然后用鼠标点击羊毛的一侧，按住鼠标左键，向羊毛的另一侧拖动鼠标，松开鼠标，测量软件系统会自动测量出羊毛的直径，并将结果在测量结果表中显示出来（图1-9）。
注意事项如下。
（1）为了提高测量精度，测量方向应尽可能与羊毛轴线垂直。
（2）测量活动卡尺应卡在羊毛外边缘3～15mm处为宜。
（3）一般的，测量直径推荐采用半自动测量方式，手动测量会随人眼的误差产生变化。
8.纤维类型选取 利用工具条中的下拉列表框，可随时设定纤维的种类（图1-10）。
图1-9 测量结果对话框
图1-10 纤维种类选取
9.检测结果存盘 【文件】菜单中选取命令：保存图像文件，保存检测结果便可进行存盘操作。数据结果保存可分为采集的图像文件保存和检测结果保存。
图1-11 打印检测结果
10.检测结果打印 【文件】菜单中选取命令：打印图像，打印检测结果，系统会弹出打印选项对话框，便可将测量结果打印出来（图1-11）。
11.纤维品种添加编辑 在【系统设置】菜单中选取纤维品种维护，系统会弹出纤维品种维护对话框（图1-12）。在其中可以添加新的纤维名称，然后保存即可。
12.测量结果处理 测试结果对话框如图1-13所示。
（1）测量结果删除。选中要删除的测量结果项，点击删除按钮，便可将该项测量结果删除掉。
图1-12 纤维品种添加编辑对话框
图1-13 测试结果
（2）测量结果清除。按清除按钮，系统会清除全部测量结果。
13.图像亮度、色调等设置 在检测软件的主界面上，有图像采集参数对话框。
用鼠标调整其中的各参数，直至图像质量满足要求为止，一般以默认值即可。
图1-14 图像采集参数对话框
14.系统测量结果校正 如果测量结果需要做校正处理，可以利用【系统设置】中的设定测量校正系数选项来完成。选中该选项，会弹出校正系数设置对话框（图1-15）。如果希望将测量结果减少2μm，可在校正系数设置对话框中输入-2.0，然后按确认键。如果希望将测量结果增加2μm，可在校正系数设置对话框中输入2.0，然后按确认键。按重置按钮则将校正系数清零。数据的校准仅对后面的测量有效。
15.将测量结果导入Excel 用鼠标点击图标
，系统便会将测量结果导入Excel，这时用户可利用Excel对测量数据进行各种统计分析，制作电子图表（图1-16）。
图1-15 校正系数设置对话框
图1-16 利用Excel制作电子图表
四、关于检测方法和检测结果的几点说明
1.检测顺序 一般情况下，检测系统的使用顺序为：开机（打开电脑、显微镜、摄像机电源），标定（通常情况下只在10倍物镜下工作），放置样品，调焦（使图像边缘清晰），测量，校对（将异常数据剔除），分析，输出检测结果。
2.检测方法 系统提供了如下的检测方法：手动测量和半自动测量。下面分别介绍其特点。
（1）手动测量。手动测量完全由用户来控制测量位置和测量尺寸，这种方法的特点是可以使测量过程与人的主观判断保持一致，但测量速度较慢，且受人为因素影响，很难保证重复性测量精度要求。
（2）半自动测量。半自动测量由用户确定初步测量位置，系统自动完成精确测量。在10倍物镜条件下，对50μm测微尺同一位置附近作10组三次测量，单组最大误差小于0.05μm，最小误差小于0.01μm，平均测量精度优于0.02μm。
在对实际纤维测量时，由于存在各种噪声的干扰，另外纤维边界并非是平直的，所以测量结果不可能达到很高的精度。在测量时，系统要对测量数据进行分析判断，以最合理的结果作为最终测量结果。如果测量数据不合理，系统会放弃此次测量数据，并提示“选取点的区域不合适，请重新选择合适的区域”，直至确认测量数据合理为止。
尽管系统要对测量数据进行判断，实际中仍然有可能出现测量失误的现象。为此，待测量后需要对测量结果进行判别，对异常数据进行剔除。
3.纤维图像聚焦调整 一般的，使用本仪器的人员须具有一定的显微镜使用方面的知识和操作基础。图像的清晰程度与焦距和光圈大小有关，在焦距一定的情况下，光圈越小，图像越清晰。但是，如果光圈太小，会使图像的整体质量降低，从而影响测量结果。正确的方法是先选好光圈，然后通过调整焦距来控制图像的清晰度。
为了得到准确的测量结果，在调整显微镜焦距时，应使纤维的边缘尽量清晰，呈细实线状。
思考题
YG002C纤维细度分析仪的优点是什么？
实验7.2 OFDA 100型纤维细度分析仪测纤维细度
试验仪器：OFDA 100型纤维细度分析仪。
试样：不同细度的羊毛纤维若干。
试验用具：载玻片、盖玻片。
一、概述
OFDA（Optic Fibre Diameter Analyser）是瑞士Peyer公司和澳大利亚新南威尔士大学研制的一种光学纤维直径分析仪，适用于圆形截面或近于圆形截面的动物毛和化学纤维细度的测量分析，直径测试范围为4～150μm，可得到大子样（3000～100000根纤维）平均直径、直径标准差、变异系数、直径频率分布图和粗纤维含量、粗纤维边界等指标。测试处理3000根有效纤维并获得各项指标所需时间仅50秒左右。
二、操作步骤
（1）开启仪器，预热30min。
（2）试验前，用仪器配备的载物片检查焦距，如在测试中发现显微镜的聚焦不准，要将显微镜调至聚焦。
（3）将已在标准大气条件下调湿过的样品，用切样器切取一定长度的短纤维放到接收器皿内。
（4）分别从5个不同部位夹取一定数量的短纤维放到散布器中，在散布器的下方放置载物片，按下散布器的绿色按钮，散布器会将纤维均匀散布到载物片上，转动几秒钟后，按下红色按钮，散布器停止转动。
（5）将载物片放到OFDA 100载物台上。
（6）电脑在c：\＞状态下输入P810并回车。
（7）进入P810画面后输入英文字母O并回车。
（8）将光标移到Measure位置并按下回车键。
（9）在Operation位置输入试验人员名字后按回车键；在Sample ID处输入毛条批号按回车键；在Description处输入毛条种类按回车键，仪器开始试验。
（10）仪器通过红外扫描自动检测纤维直径，保证检测的纤维根数大于4000根，且覆盖密度为15%～25%。若不在此范围，需要重新制备样品，直到在允许范围内，才可以开始试验。
（11）试验完毕，将光标移到File位置，选中exit，出现“Exit to system？”，输入Y即可安全退出本实验程序。
三、校准
（1）仪器每3～6个月用国际羊毛工业实验室联合会的IH标准毛条进行校准。出现以下情况之一的，也需要重新校准仪器：更换IH标准毛条、更换或维修仪器部件、调整仪器以及仪器位置移动。
（2）校准步骤。
①将8个IH标准毛条调湿24h。
②将每个IH标准毛条按照操作步骤分别测试8个数据。
③电脑在c：＞状态下键入cd OFDA按回车键。
④在c：/OFDA/calibrt状态按回车键。
⑤在每列输入一种IH标准毛条的已知直径，下面输入8个测试结果及平均值，将8种标准毛条测试的64个数据按照毛条直径由细到粗的顺序依次输入。
⑥输入截距（offset）和斜率（slope）的上一次的校准数据后，计算机会自动计算出新的截距（offset）和斜率（slope）数据。
⑦将新的截距和斜率输入到电脑中保存。
⑧测定已知纤维直径的标准羊毛直径，使测试结果与已知值之间的差异在可接受的界限内。假如判断为不满意，则需重新进行校准。
四、注意事项
（1）将试验仪器放在稳固并且水平的试验台上。
（2）做试验前，先将仪器打扫干净。
（3）载物片应轻拿轻放，不要留下指纹印或者其他积垢在玻璃载物片上，这可能导致聚焦困难和测试数据不准。
（4）仪器表面灰尘应用细软清洁布进行擦拭。
思考题
比较YG002C型纤维细度分析仪和OFDA 100型纤维细度分析仪的区别。
实验8 纤维卷曲性能测定
试验仪器：YG362A型卷曲弹性仪。
试样：羊毛或化学纤维。
试验用具：镊子、黑绒板。
一、概述
卷曲弹性是纤维的一项重要物理指标之一，它对化学纤维的可纺性及织物成品都有明显的影响。YG362A型卷曲弹性仪是天然纤维和化学纤维卷曲性能的专用测试仪器，可供纤维研究、生产及检验部门使用。该仪器采用单片机控制实现卷曲弹性仪的智能化，仪器测量系统由张力加载器进行加载，位移长度由步进电动机发出的脉冲信号通过单片机进行记数。该仪器能够自动测量，显示并打印纤维细度为1～22dtex的卷曲度、卷曲弹性、卷曲回复率及其统计值。
二、卷曲指标的内涵
1.卷曲数 指每厘米长纤维内的卷曲个数，是反映卷曲多少的指标。一般化学短纤维的卷曲数为12～14个/25cm，羊毛的卷曲数随羊毛细度和生长部位而异。
2.卷曲率 指纤维单位伸直长度内，卷曲伸直长度所占的百分率（或表示卷曲后纤维的缩短程度）。卷曲率的大小与卷曲数和卷曲波幅形态有关。一般短纤维的卷曲率在10%～15%为宜。
图1-17 YG362A型卷曲弹性仪
3.剩余卷曲率 指纤维经加载卸载后卷曲的残留长度对卷曲伸直长度的百分率。反映卷曲牢度的指标，数值越大，表示回缩后剩余的波纹越深，即波纹不易消失，卷曲耐久。一般短纤维的剩余卷曲率为70%～80%。
4.卷曲弹性率 指纤维经加载卸载后，卷曲的残留长度对伸直长度的百分率。这是反映卷曲牢度的指标，其数值越大，表示卷曲容易恢复，卷曲弹性越好，卷曲耐久牢度越好，一般短纤维约为10%。
三、仪器结构及工作原理
1.YG362A型卷曲弹性仪 YG362A型卷曲弹性仪如图1-17所示。
仪器的测力部分是一台张力加载器，安装在仪器上，用它对纤维施加不同的负载。
仪器的测量长度部分由单片机通过步进电动机带动蜗轮、蜗杆、螺旋以及下夹持器组成的传动装置来实现的，步进电动机的顺转、倒转、停止决定了下夹持器的降、升、停。当张力加载器加载时由步进电动机产生位移，下夹持器下降时纤维上所加的张力与张力加载器所给的载荷相等时光电检测发出信号，单片机接受到该信号后使电机停止，由此分别测得L0、L1、L2，其长度数值显示在显示管LED上，并在单片机内部进行计算，将计算得到的J、JD、JW送入打印机输出，每测量20次后自动将统计值（平均值、均方差、变异系数）由打印机输出。
2.工作原理 卷曲度（卷曲率）、卷曲弹性及卷曲回复率是根据纤维在不同弹力下测定其长度。
图1-18中，L为纤维在自由状态下的长度值；L0为纤维在0.02mN/dtex的轻负荷张力下测得的长度值；L1为纤维在1.0mN/dtex的重负荷张力下测得的长度值；L2为纤维在重负荷张力释放后，经一定时间（2min）恢复，再在0.02mN/dtex的轻负荷张力下测得的长度值。
图1-18 卷曲指标
卷曲的指标与计算公式如下。
（1）卷曲度（卷曲率）J。
（2）卷曲回复率JW。
（3）卷曲弹性率JD。
（4）卷曲数JN。纤维在0.02mN/dtex的轻负载张力下，通过放大镜在25mm长度内测得卷曲个数：Nf为左侧峰波数，Ng为右侧峰波数。
四、实验步骤
1.准备工作
（1）仪器水平检查。观察仪器顶盖上水平仪，水泡应在中心圆内。若不在中心圆内，可调整水平调节脚。
（2）加载器平衡检查。开启电源开关，显示器显示good，面板上各指示灯亮，表示仪器工作正常。5s后显示器显示20.0，指示灯除校正、平衡灯亮外，其余灯灭。
挂上上夹持器，转动加载器上读数旋钮，使读数指针对准零位“0”，再按顺时针方向打开制动旋钮，观察加载器上平衡指针与刻度盘上的检验线是否重合，面板上平衡指示灯是否亮。若正常，表示加载器平衡装置工作正常。若平衡指针与检验线不重合，须打开读数旋钮中间的塑料盖，用小螺丝刀转动中间螺丝，使其重合。若平衡灯不亮，在操作盒内调光耦与横臂的间距。
（3）预置长度的校正。
①校正要求。上下夹持器间距为20.0mm，加载器处于“0”平衡状态，平衡指示灯亮。
②校正方法。将长为20mm的预置棒放在下夹持器的钳口平面上，按＜校正＞键，步进电动机带动下夹持器上升，上升指示灯亮，预置棒顶住上夹持器，平衡灯灭，上限开关接通，步进电动机停止，上升指示灯灭。随后步进电动机带动下夹持器下降，下降指示灯亮。当预置棒与上夹持器即将脱离时平衡指示灯亮，步进电动机停止，此时下夹持器所处位置为预置长度20.0mm，单片机保存该位置，校正指示灯灭，显示器显示“01 0.00”。
校正结束后，将预置棒再次插入上下夹持器之间，预置棒上端与上夹持器刚好接触为宜，此时平衡灯亮。若以上检查不正常，应在操作盒内，调节光耦与横臂间距，重做校正直至达到要求。
每次开机通电时，必须做预置长度的校正，校正结束后，按逆时针方向关闭制动旋钮。
2.测试 测试参数有卷曲度J、卷曲回复率JW、卷曲弹性JD和卷曲数JN。J、JW、JD通过操作＜选择＞键自动测试，JN通过目测而得。
（1）卷曲度J、卷曲数JN测试。
①用上夹持器在纤维束中夹取一根纤维悬挂于张力加载上，然后用镊子将纤维的另一端置于下夹持器钳口中部夹住。
②开启制动旋钮，加轻负荷0.02mN/dtex，此时加载器横臂上翘，平衡灯灭。按＜下降＞键，下夹持器下降，下降灯亮，同时加载器横臂下降。当加载器张力平衡时，平衡灯亮，下降灯灭，下夹持器停止下降，显示器显示0L ××.××（轻负荷伸长长度L0）。
③转动下夹持器顶部“25mm长度指针”，通过放大镜目测25mm长度内纤维左右侧的峰波数，按式（1-12）计算卷曲数JN。
④旋转读数旋钮，加重负荷1.0mN/dtex，此时加载器横臂上翘，平衡灯灭。按＜下降＞键，下降灯亮，下夹持器继续下降，同时加载器横臂也下降。当加载器张力平衡时平衡灯亮，下降灯灭，下夹持器停止下降，显示器交替显示1L ××.××（重负荷伸长长度L1），0L ××.××（轻负荷伸长长度L0），J××.××（卷曲度）。
⑤如果认为该数据有效需打印，按＜打印＞键，打印机自动打印出来本次测试值J，打印结束后，下夹持器自动上升至初始位置，显示器显示“02 ××.××”。若不需要打印则按＜上升＞键，下夹持器自动上升至初始位置，显示器显示“02 ××.××”。关闭加载器制动旋钮，取下纤维，做好继续测试准备工作。
如果认为该数据无效或中途操作有误，则按＜取消＞键，下夹持器自动上升至初始位置，显示器显示“01 ××.××”。
⑥测试完N根纤维，第一次按＜打印＞键，打印本次测试值，第二次按＜打印＞键，打印N根统计值。当测试完成20根纤维，打印机自动打印20根纤维卷曲度J的统计值（平均值、均方差、变异系数）。
（2）卷曲回复率JW，卷曲弹性率JD的测试。
①按一下＜选择＞键，JW、JD的指示灯亮。
②选择定时，有2min、1min、0.5min三种时间循环可供选择。若选择2min，按＜选择＞键，2min定时灯亮。
③用卷曲度和卷曲数的方法测试L0和L1。显示器显示1L ××.×××（L1），2s后进入定时30s状态，显示器显示“T 30”，且逐步减小。当30s时间结束后，下夹持器自动上升，上升指示灯亮。同时转动读数旋钮，去掉重负荷，加轻负荷0.02mN/dtex。当下夹持器上升至上限位并且返回至初始位置，停止下降，仪器自动进入设定的2min定时状态，显示器显示“T 120”，且逐步减小。
当定时减小到“T 0”时，下夹持器自动下降，下降灯亮。当加载器张力平衡时，平衡灯亮，下降灯灭，下夹持器自动停止，显示器显示“2L ××.××”（当前纤维伸长长度L2）。2s后，显示器轮流显示J、JW、JD值：J××.××，JD ××.××，JW ××.××。
④如果认为该组数据有效，需要打印，按＜打印＞键，打印机自动打印出来被测纤维的J、JW、JD值，打印结束后，下夹持器自动上升至初始位置，上升灯亮。不需要打印，则按＜上升＞键，下夹持器自动上升至初始位置。关闭加载器制动旋钮，取下一个纤维，做好继续测试准备工作。
⑤当测试完N根纤维，第一次按＜打印＞键，打印本次测试值，第二次按＜打印＞键，打印N根统计值。当测试完成20根纤维，打印机自动打印20根纤维J、JW、JD的统计值（平均值、均方差、变异系数）。
五、注意事项
（1）轻负荷伸长长度L0。纤维在自然状态下夹持，且应使纤维轻负荷张力后的拉伸长度L0满足26mm＜L0＜30mm较为适宜。若不符合要求，则按＜取消＞键，重新夹持另一根纤维再测试。
（2）上夹持器不能交替使用。若调换上夹持器，仪器必须做加载器平衡检查和预置长度的校正。
（3）必须在关闭加载器制动旋钮的条件下，取挂上夹持器。每次试验结束后，应及时关闭制动旋钮。
（4）悬挂上夹持器应小心轻放，以免加载器横臂变形。加载器为精密部件，不得随意拆装。
（5）当上夹持器夹持纤维后，应稍等片刻，待上夹持器静止后再开始测试。
六、实验结果
实验结果分别用卷曲数、卷曲率、卷曲回复率、卷曲弹性率这些指标的20次测定结果的平均数和变异系数表示。
思考题
反映纤维卷曲性能的指标有哪些？分别说明其含义。
实验9 棉纤维成熟度测试
棉纤维成熟度是指纤维细胞壁加厚的程度，成熟度是反映棉纤维品质的综合性指标。细胞壁越厚，其成熟度越高，纤维转曲多，强度高，弹性强，色泽好，相对的成纱质量也高；成熟度低的纤维，各项经济性状均差，但过熟纤维也不理想，纤维太粗，转曲也少，成纱强度反而不高。
棉纤维成熟度的测试方法有中腔胞壁对比法、氢氧化钠膨胀法、偏振光干涉法等。
实验9.1 中腔胞壁对比法测棉纤维成熟度
试验仪器：普通生物显微镜。
试样：棉纤维。
用具：黑绒板、载玻片、盖玻片、胶水、玻璃器皿、挑针、小钢尺、镊子、稀梳和密梳等。
1.实验目的与要求 利用普通生物显微镜沿棉纤维纵向观察纤维，根据棉纤维的中腔宽度和胞壁厚度之比来决定棉纤维成熟度。通过实验，掌握测定棉纤维成熟度系数的方法，并熟悉不同成熟度棉纤维的外形特征。
图1-19 棉纤维截面复原后的理论直径和胞壁厚度
2.实验原理 棉纤维的成熟度用成熟系数表示。成熟程度不同，纤维中腔宽度与胞壁厚度比值即成熟系数也不同，把成熟系数不同的棉纤维制成相应的形态标样图。检验时把纤维置于显微镜下逐根观察，对照标样图确定成熟系数，并计算得出成熟系数的平均值。棉纤维的成熟度好，成熟系数就大。若将一根棉纤维横截面的周长C画成圆，则此圆的直径D可作为纤维的理论直径，如图1-19所示。用同样方法求出中腔的理论直径d。计算棉纤维实际的横截面积Si，计算公式如下。
式中：δ——棉纤维壁厚，μm。
对照标样图确定成熟系数，并计算得出成熟系数的平均值。
3.实验步骤
（1）整理棉束。取出4～6mg的试样。用手扯法加以整理使成一端整齐的小棉束。用纤维梳从纤维束整齐一端梳去短纤维。用手指捏住整齐一端纤维梳理另一端，舍弃棉束两旁纤维，留下中间部分180～220根棉纤维。
（2）制片。用绸布将载玻片擦拭干净，放在黑绒板上，在载玻片边缘上放一些胶水，左手捏住棉束整齐一端，右手以夹子从棉束另一端夹取数根纤维，均匀地排列在载玻片上，连续排列直至排完为止。待胶水干后，用挑针把纤维整理平直，并用胶水粘牢纤维另一端，然后轻轻地在纤维上面放置盖玻片。
（3）观察读数。用400倍显微镜沿载玻片纤维中部逐根观察。根据腔宽壁厚比值确定纤维成熟系数（表1-9）。
表1-9 腔宽壁厚比值对应纤维成熟系数
4.实验结果
式中：M——平均成熟系数；
P——未成熟纤维百分率；
Mi——第i组纤维的成熟系数；
ni——第i组纤维的根数；
Nj——成熟度小于0.75的棉纤维根数之和。
实验9.2 氢氧化钠膨胀法测棉纤维成熟度
试验仪器：普通生物显微镜。
试样：棉纤维。
试剂与用具：18%的NaOH溶液、载玻片、盖玻片、镊子、稀梳和密梳等。
1.实验原理 将棉纤维浸入18%的NaOH溶液中，由于水、Na+、OH-，不仅能进入纤维的无定形区，而且会进入结晶区，从而引起纤维细胞壁的膨胀。根据膨胀后棉纤维的中腔宽度与胞壁厚度的比值及纤维形态，将棉纤维分类并计算其成熟比或成熟纤维百分率。
2.实验步骤
（1）试样制备。
①从样品不同部位取32丛棉样，或从根据GB 6097—2012《棉纤维试验取样方法》制备的试验棉条中取出纤维，组成2份约10mg的试验样品。
②将2份10mg的样品，分别由2个试验人员，用手扯或用限制器绒板将纤维整理成平行且一端整齐的棉束，先用稀梳，后用密梳进行梳理，细绒棉梳去16mm及以下的短纤维，长绒棉梳去20mm及以下的短纤维，然后从纵向劈开，分成相等的5个试验样品，每个试验样品约2mg。
③用手指捏住试验样品整齐一端，梳理另一端，舍弃棉束两旁纤维，留下中间部分100根或以上的纤维。在载玻片边缘上粘一些水，左手握住纤维的一端。右手用夹子从棉束另一端夹取数根纤维，均匀地排在载玻片上，将100根或以上的纤维全部排列在载玻片上。
④用挑针拨动载玻片上的纤维，使之保持平行、伸直、分布均匀，然后轻轻地盖上盖玻片，并在其一角滴入18%氢氧化钠溶液，轻压盖玻片，使氢氧化钠溶液浸润每根纤维，并防止产生气泡。
（2）观察读数测定成熟度。调节显微镜，使纤维胞壁和中腔之间的反差增强，用400倍显微镜沿载玻片纤维中部逐根观察。按下列两种方法之一测定棉纤维成熟度，并分别记录每个试验试样的各类纤维根数。
①测成熟数度比。
正常纤维：经18%氢氧化钠溶液膨胀后，中腔呈不连续或几乎没有任何中腔痕迹的棒状纤维，没有轮廓分明的转曲，如图1-20所示。
图1-20 正常纤维
死纤维：从无转曲、很少转曲或几乎没有纤维胞壁的扁平带状到胞壁稍有发育、转曲较多等各种形态，纤维胞壁的厚度等于或小于纤维最大宽度的1/5。
薄壁纤维：经18% NaOH溶液膨胀后，不能划为正常纤维或死纤维的纤维。
②测成熟纤维百分率。
成熟纤维：发育良好而胞壁厚的纤维。经18% NaOH溶液膨胀后，呈无转曲的棒状纤维。
不成熟纤维：发育不良而胞壁薄的纤维。经18% NaOH溶液膨胀后，呈螺旋状或扁平状态，纤维胞壁薄且呈透明的纤维。纤维胞壁的厚度小于纤维最大宽度的1/4。
3.实验结果
（1）成熟度比M。
式中：N——正常纤维的平均百分率；
D——死纤维的平均百分率。
最后计算两个试验人员测试的平均成熟度比。
（2）成熟纤维百分率PM。
在一样品中，成熟纤维占纤维总根数的平均百分率。
式中：M′——成熟纤维根数；
T——纤维总根数。
成熟纤维百分率PM与成熟度比M之间的换算公式如下：
思考题
1.棉纤维成熟度与纺纱工艺、质量有何关系？
2.中腔胞壁对比法和NaOH溶液膨胀法测棉纤维成熟度有何优缺点？