专利名称：一种测量纺织纤维水分的新方法
一种测量纺织纤维水分的新方法
技术领域1
本发明涉及一种检测方法，具体来说是一种测量纺织纤维水分的方法。背景技术1
纺织纤维的回潮率直接影响纤维的重量、加工性能和纺织产品的质量。纺 织企业为保证生产的顺利进行和纺织品的最终质量，在整个加工过程中都必须 对纤维原料、半成品及成品进行水分测试即回潮率检测。对于天然纤维而言， 在纤维收购、储藏时也必须测试纺织纤维的水分。
目前，国内外较成熟的纤维水分测试方法有烘箱法和直流电阻测湿法两种。 直流电阻测湿法测试速度快，使用方便，但测试稳定性差、误差大、通用性低。 烘箱法虽然是我国国家标准规定的仲裁检验和纺织厂质量控制检验的基本方 法，相对于其他检测技术与设备而言，烘箱法测试结果准确、稳定，但测试原 理依然基于比较纤维干、湿状态的重量，因而存在着称重方法不同的差异和称 重操作频繁、耗能、费时等缺陷，不利于生产现场快速测试和纤维收购部门现 场使用的问题。广大纺织企业很希望有一种操作简便、测试速度快、测试结果 准确、稳定、节能的纺织纤维水分测试方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种测量纺织纤维水分的新方法，以克服现有烘箱法 测试纺织纤维水分所存在的操作复杂繁琐、耗能费时等弊病，满足广大纺织企 业的要求。为解决其技术问题，实现其发明目的，本发明采用的技术方案是本 发明人经长时期研究和分析纤维材料的吸湿性，终于找到了通过检测烘箱内空气湿度来确定待测纤维材料烘燥状态的规律，并总结出烘箱内的空气湿度与待 测纤维材料的烘燥状态的相关关系，同时得出了对应的回归方程。这种关系可 以用图l所示曲线变化状态分段描述第一阶段，即在烘燥的前期阶段，纤维 材料的脱水量非常大，脱水速度很快，曲线下降快；第二阶段，纤维材料的脱 水量减少，脱水速度较慢，曲线逐渐趋向平缓甚至略有向上的趋势；第三阶段， 纤维材料的脱水量有所增加，曲线再次出现下降趋势，但相对于第一阶段而言， 曲线下降斜率较小；第四阶段，纤维材料基本烘干，脱水量非常小，曲线基本 平缓。
基于上述规律和回归方程，采用测试烘箱内空气湿度来检测待测纤维材料 回潮率的新方法包括如下步骤先将待测纤维试样进行称重，再将待测纤维试 样放入烘箱烘燥，在系统设备控制下，将烘箱内空气的湿度通过检测及变换电 路将其转换成不同频率(记为/ )的方波输出给计算机，由计算机分析数据并 计算，当连续两次检测采样频率差的计算值4/;=/ -(^0.0020^/z时，就认定
待测纤维试样己经达到国家标准规定的干燥程度，停止烘烤，然后对确定已经 烘干的待测纤维再进行称重操作，最后通过计算来得到待测纤维的回潮率，并 显示、存储、打印结果。
与现有技术相比，本发明有如下有益效果
1.开辟纤维湿度检测的新途径现有的烘箱法测试原理基于比较纤维干、湿状 态的质量，测试纤维材料回潮率时，为了确认材料已达干燥质量，在烘燥一 定时间后(通常为1小时)必须每隔一定时间(io分钟)对材料进行箱内 或箱外称衡，并采取前后两次称衡的质量差低于一定比例(0.1%)时的称 见质量为材料的干燥质量。本发明所述的新方法是基于对烘箱内空气湿度的实时检测来确定纤维的烘燥状态，从而完成纤维回潮率的测试。可以从测试 原理上解决现有烘箱法基于比较纤维干、湿状态的质量而需反复称重的弊 病，以及由此带来的不精确性。经试验验证和误差分析，该方法是一种快速、 准确，且工作稳定、节能、操作简便的纺织纤维水分测试方法，开辟了纤维 材料回潮率检测的新途径。
2. 应用前景好本方法可以在现有国产Y802系列恒温烘箱上通过改造而应用。 企业只需花费很少的投入(约500元)即可完成烘箱的升级改造。
3. 节能本方法采用计算机对测试数据进行计算、处理，配合声光报警及时报
告纤维烘干状态，利于节能。同时由于縮短了实验烘燥时间，也可以大大降 低电能消耗，符合节能环保的要求。
4. 简化实验操作过程现有烘箱法一次实验过程可以多达10余次重复称衡操
作。本发明测试方法只需进行湿重和干重两次称衡操作。
5. 省时:现有烘箱法测试纤维材料回潮率时的每次称衡操作都将影响烘箱内的
小环境温湿度，从而使得实验时间延长。采用本方法，由于称衡次数减少而 降低了烘箱内环境温湿度的波动，可縮短实验时间，提高生产效率。
6. 减少额外实验误差现有烘箱法在每次称衡中必不可少的引入人为操作误 差。采用本方法后，由于称衡次数减少而使得人为干预减少，误差减少。
7. 具有推广性本发明的方法和结论不仅可以用在纺织材料的水分检测上，在 其他行业，凡是需要使用烘箱进行加热来进行材料的含水率的检测时都可以 使用，因此，具有推广性。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进一步说明-图1是本发明依据的烘箱内空气湿度与待测纤维材料的烘燥状态的关系曲 线。
图2是本发明的控制系统的结构方框图。
图3是本发明的测量系统的湿度检测电路图。 图4是本发明的测量系统的温度检测电路图。
具体实施方式
下面具体介绍一个测量纺织纤维水分的方法，它包括如下步骤
1. 测试设备的准备用Y802A型恒温烘箱、TDS1012数字存储示波器、及由 AT89S52单片机、HS1100湿敏电容、NE556时基电路芯片、ADC0809模数转 换芯片等器件构成如图2所示的控制系统。
2. 测试准备称取各种待测纤维材料各50克，将其放入烘篮中，用键盘记录 各种待测纤维的烘篮编号，根据待测纤维材料的品种输入烘箱温度设定值、 设定显示内容及显示方式即数据显示或曲线显示；
3. 测试过程启动烘箱开始对待测纤维进行烘干，控制系统开始工作。系统主 要包括湿度检测及烘箱恒温控制两大功能，其工作过程可简述如下
①参见附图2、附图3:湿度检测电路由HS1100型湿敏电容1和由NE556 时基电路芯片及电容C, G、电阻R, R3等组成的多谐振荡器2构成。 当烘箱内空气的湿度不同时，湿敏电容的容值不同，因而使得多谐振荡 器输出波形的频率不同。输出波形送至AT89S52单片机3的15脚，用该 单片机的定时器T1来测量输出波形的频率，以此来反映烘箱内空气的湿
度值。计算机存储检测得到的频率^，并计算前后两次采样的频率差 A/ 当频率差A/^0.0020时可以认定待测纤维材料已经烘干，以此来完成待测纤维材料干燥状态的确定工作。此后，以AT89S52单片 机3为核心的系统通过声光报警电路6进行声光报警，提示实验人员结 束烘干过程。
② 参见附图2、附图4:恒温控制电路由以铂热电阻PT1000为核心的温度 传感器IO、 LM2902为核心的信号放大处理电路9、以ADC0809为核心的 A/D转换电路8、 AT89S52单片机3组成。本系统采用铂热电阻将烘箱内 温度的变化转换为电阻值的变化，通过四运放集成电路LM2902将电阻值 转换为电压的变化并加以放大到ADC0809所能接受的电压值范围之内， 再由ADC0809将电压值转换为数字量送给AT89S52单片机，通过AT89S52 单片机的处理来控制加热器的通断以此来保持烘箱内的温度恒定，'实现 温度的检测、控制与显示。
③ 参见附图2:在测试过程中，AT89S52单片机3的输出端连接有LCD显示 器5，该显示器可显示烘箱温度的设定值及烘箱内湿度和温度的实时检 测值和温度、温度的变化曲线；温度的设定、纤维试样品种的选定由键 盘4通过人工设定方式输入到单片机3。
4. 回潮率计算当系统报警后，实验人员就可称取待测纤维的干重，计算机1 自动计算回潮率并加以显示，同时还可以通过与上位微机通信接口电路7 将数据进行传送、存储、打印，可以实现资源共享及便于与其它PC机进行 通信，实现整个企业的网络化管理。
5. 上述由计算机自动计算纤维试样回潮率,是依据不同品种纤维的回归方程进
行。所述的回归方程有-
①原棉的回归方程
<formula>formula see original document page 8</formula>r = 0. 9952
② 苎麻纤维的回归方程
j) = 0.1083x +0.003 7 2 二 0. 9763
③ 粘胶纤维的回归方程
j) = -1636.7x3 +39.032x2 +0.4747;c + 0.001
y 2 二 0. 9461
其中夕一一纤维材料前后两次称衡质量差的估计值；X—一前后两次测试结果 的频率值差；v —一复相关系数。
权利要求
1、一种测量纺织纤维水分的新方法，其特征是该方法是通过测试烘箱内热空气湿度来检测纤维材料的回潮率，它包括如下步骤先将待测纤维试样进行称重；再将待测纤维试样放入烘箱烘燥，在系统设备控制下，将烘箱内空气的湿度实时通过检测及变换电路将其转换成不同频率fn的方波输出给计算机，由计算机分析数据并计算，当连续两次检测采样频率差的计算值Δfn＝fn-fn-1≤0.0020kHz时，就认定待测纤维试样已经达到国家标准规定的干燥程度，停止烘烤；然后对确定已经烘干的待测纤维再进行称重操作；最后由计算机自动计算来得到待测纤维的回潮率值，并显示、存储、打印结果。
2、 根据权利要求1所述测量纺织纤维水分的新方法，其特征是 所述计算机自动计算纤维材料的回潮率是根据不同品种纤维的回归方程进行的，所述回归方程有① 原棉的回归方程j) = 一2 x 107 x4 + 672993x3 - 6261.6;c2 + 20.475x — 0.0168y 2 = 0. 9952② 苎麻纤维的回归方程j) = 0.,x +0.003 y 2 = 0. 9763③ 粘胶纤维的回归方程j) = -1636.7 +39.032 +0.4747;c +0.001TP2 = 0.9461其中j)一一纤维材料烘燥后称衡质量的估计值；义一一前后两次 测试结果的频率值差；W —一复相关系数。
3、根据权利要求1所述测量纺织纤维水分的新方法，其特征是 所述计算机为80C51系列单片机；所述湿度传感器为HS1100系列湿敏 电容；所述温度传感器采用PT1000型铂热电阻。
全文摘要
本发明公开了一种测量纺织纤维水分的新方法。该方法是为了分别克服现有电阻法和烘箱法测试纺织纤维水分时存在稳定性差、误差大、通用性低和称重频繁、耗能、费时、不利于收购现场使用等缺陷，提供一种通过实时测试烘箱内空气湿度来检测纤维材料回潮率的新方法。它包括如下步骤先将待测试纤维试样称重后放入烘箱加热烘燥，再由湿度检测系统实时检测出箱内空气湿度并转换成不同频率的方波输出给计算机处理，计算机根据输出方波的频率差计算出待测纤维的回潮率，最后显示、存储、打印出结果。该方法测试结果准确、误差小、速度快、且工作稳定、节能、操作简便，适合检测纺织纤维的水分，也适合其它行业用烘箱加热检测材料的含水率。
文档编号G01N5/00GK101498639SQ20081014345
公开日2009年8月5日 申请日期2008年10月28日 优先权日2008年10月28日
发明者李晓峰, 王建君 申请人:广东纺织职业技术学院