一种光电式棉花长度和短纤维率测试装置的制作方法

本实用新型是关于一种棉花质量测试装置，特别是关于一种光电式棉花长度和短纤维率测试装置。

背景技术：

我国是棉花生产、贸易大国，也是棉花进口和纺织品出口大国，棉花长度和短纤维率指标是棉花质量的重要指标之一，直接影响着贸易定价、纺织成本和纺织品质量。棉花长度和短纤维率对纺纱生产过程和纺织品质量影响很大，棉花长度越长纺织品质量越好，高端纺织品需要使用长度指标好的棉花；短纤维率的增加将增加清棉、梳棉的落棉率，降低制成率，从而导致纱线的成本提高；短纤维过多会在成纱中产生较多的毛羽，并使纤维间的抱合力下降导致纱线的强力降低，严重影响纺织品质量。

目前的测试仪器分别存在测试时间长、价格昂贵等问题。目前检测棉花长度和短纤维率的仪器主要有：Y111罗拉长度分析仪，该仪器检测棉纤维长度结果比较准确，能够测量棉纤维的主体长度、品质长度和短纤维率，满足纺织配棉使用需要，但是完全依靠人工操作，花费时间长，劳动效率低，工作量大，人为因素影响大；HVI快速检测仪，虽然测试速度快，但是价格昂贵，纺织企业难以承受,而且测得的是上半部平均长度和短纤维指数，与Y111罗拉长度分析仪测得的结果有差异。现有的棉花短绒率测试装置能够快速测试棉花的短纤维率，但测试过程中存在游离纤维使得测试结果不准确，也没有基准装置进行校准，测试结果的准确性较差，另外不能准确测量棉纤维的主体长度和品质长度。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种能够获得准确测试结果的光电式棉花长度和短纤维率测试装置。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种光电式棉花长度和短纤维率测试装置，包括纤维一端排齐装置、纤维吸风夹持装置、光电测试装置、控制装置、信号处理电路和计算机；其特征在于，该装置还包括游离纤维清理装置和光电基准装置；所述纤维一端排齐装置用于将棉花测试样品整理成一端排齐的纤维束；所述纤维吸风夹持装置用于将所述纤维一端排齐装置输出的一端排齐的纤维束夹出并将纤维吸直；所述游离纤维清理装置用于将所述纤维吸风夹持装置未夹住的游离纤维进行清理；所述纤维吸风夹持装置将携带的一端排齐的纤维束送入所述光电测试装置，所述光电测试装置用于对测试纤维束进行照射获得不同长度测试纤维的电压信号，所述光电基准装置用于获取没有测试纤维时的电压信号对所述光电测试装置进行校准；所述信号处理电路用于将接收到的电压信号进行处理经所述控制装置发送到所述计算机，其中，所述控制装置分别连接所述纤维一端排齐装置、纤维吸风夹持装置以及游离纤维清理装置。

优选地，所述游离纤维清理装置包括支撑架、侧板、毛刷、第一同步轮、第二同步轮、同步带、驱动马达、吸风装置和游离纤维吸风口；所述支撑架顶部相对侧平行设置所述侧板，两所述侧板通过一连接轴连接所述毛刷，所述连接轴的一端固定设置所述第一同步轮，所述驱动马达的输出轴固定连接所述第二同步轮，所述第一同步轮和第二同步轮通过所述同步带连接，所述支撑架顶部还设置用于将所述毛刷刷下的游离纤维吸走的吸风装置，位于所述毛刷对侧，所述支撑架端部还设置所述游离纤维吸风口。

优选地，所述光电基准装置包括第一固定板、第二固定板、LED灯带和光电池，所述第一固定板和第二固定板纵向平行间隔固定，所述第一固定板底部固定设置所述LED灯带，对应于所述LED灯带位置，所述第二固定板顶部固定设置所述光电池。

优选地，所述第一固定板和第二固定板之间的纵向距离为2～10cm。

优选地，所述LED灯带设置的LED灯的个数为20～50个，直径范围为2cm～4cm。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本实用新型设置有游离纤维清理装置，由驱动马达带动毛刷将没有夹住的游离纤维清理干净，降低了游离纤维对检测结果的影响，使检测结果更准确，提高了检测的精确度；

2、本实用新型还设置有光电基准装置可以实时获取检测的基准信号，基准信号可以对测试装置进行校准，保证了检测结果的准确性以及不同设备之间检测结果的一致性，提高了检测准确度和一致性；

综上，本实用新型测试速度快、准确度高，检测人员劳动强度低，可以广泛应用于棉花质量测试中。

附图说明

图1为本实用新型的测试原理示意图；

图2是本实用新型的游离纤维清理装置结构示意图；

图3为本实用新型的光电基准装置结构示意图；

图4为本实用新型实施例的棉纤维长度根数分布曲线示意图；

图5为本实用新型实施例的棉纤维长度重量分布曲线示意图；

图6为本实用新型实施例的纤维长度分布曲线示意图。

具体实施方式

以下结合附图来对本实用新型进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本实用新型，它们不应该理解成对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型与现有的棉花短绒率测试装置相同的是均包括有现有的纤维一端排齐装置1、纤维吸风夹持装置2、光电测试装置3、控制装置4、计算机5和信号处理电路7，不同的是本实用新型提供的光电式棉花长度和短纤维率测试装置还设置有游离纤维清理装置6和光电基准装置8。

纤维一端排齐装置1用于将棉花测试样品整理成一端排齐的纤维束，纤维吸风夹持装置2用于将纤维一端排齐装置1输出的一端排齐的纤维束夹出并将纤维吸直，游离纤维清理装置6用于将纤维吸风夹持装置2未夹住的游离纤维进行清理并将纤维拉直，纤维吸风夹持装置2将携带的一端排齐的纤维束送入光电测试装置3，光电测试装置3用于对测试纤维束进行照射获得不同长度测试纤维的电压信号，光电基准装置8用于获取没有测试纤维时的电压信号，作为测试装置3的基准信号，并用于对光电测试装置3进行校准；信号处理电路用于将接收到的电压信号进行放大和A/D转换等信号处理，并将处理后信号发送到控制装置4，控制装置4将获取的信号发送计算机5进行处理得到棉花主体长度、品质长度和短纤维率，其中，控制装置4分别连接纤维一端排齐装置1、纤维吸风夹持装置2以及游离纤维清理装置6，控制各个装置的工作状态。

在一个优选的实施例中，如图2所示，游离纤维清理装置6包括由底板61和支撑脚62固定而成的支撑架、侧板63、毛刷64、第一同步轮65-1、第二同步轮65-2、同步带66、驱动马达67、吸风装置68和游离纤维吸风口69，本实施例的支撑架以此为例，不限于此。底板61的底部固定设置有支撑脚62，底板61的顶部两边相对侧平行设置有侧板63，两侧板63通过连接轴连接毛刷64，连接轴的另一端固定设置第一同步轮65-1，驱动马达67的输出轴固定连接第二同步轮65-2，第一同步轮65-1和第二同步轮65-2通过同步带66连接，底板61顶部还设置有用于将毛刷刷下的游离纤维吸走的吸风装置68，位于毛刷64对侧，底板61端部还设置有游离纤维吸风口69。使用时，驱动马达67通过带轮传动带动毛刷64转动，毛刷64的旋转将没有夹住、吸附在棉纤维束上的游离纤维刷干净，同时可以将纤维拉直，减少游离纤维对检测结果的影响，提高检测的准确性。毛刷64刷下的游离纤维经游离纤维吸风口69被吸风装置68吸走。其中，毛刷64可以采用柱形毛刷，柱形毛刷轴向设置有用于穿设固定连接轴的通孔，毛刷64应软硬适中，既要能刷干净游离纤维，又不能将夹住的纤维束刷断。

在一个优选的实施例中，如图3所示，光电基准装置8和光电测试装置3结构相同，均包括上固定板81、下固定板82、LED(发光二极管)灯带83和光电池84，上固定板81和下固定82间隔平行固定，上固定板81的底部固定设置有LED灯带83，对应于LED灯带83位置，下固定板82顶部固定设置有光电池84，且光电池84的长度和宽度都大于LED灯带83的长度和宽度，其中，上固定板81和下固定板82之间的距离为2～10cm；LED灯带83设置的LED灯的个数为20～50个，直径范围为2cm～4cm。

下面通过具体实施例详细说明本实用新型的棉花长度和短纤维率测试装置的测试原理。

本实用新型使用时，纤维一端排齐装置1将纤维整理成一端排齐的纤维束，纤维吸风夹持装置2将一端排齐的纤维束夹出并进入游离纤维清理装置3，毛刷64将游离纤维清理干净，清理掉的游离纤维经游离纤维吸风口69被吸风装置68吸走，纤维束由纤维吸风夹持装置2携带送至光电测试装置3。光电测试装置3的LED灯带83发出光信号透过测试纤维束到达光电池84，光电池84将采集的信号经信号处理电路7处理后发送到控制装置4，光电基准装置8采集的基准信号经信号处理电路7处理后传送到控制装置4，在控制装置4中进行信号的比较、处理后发送到计算机5作进一步处理和计算，获取棉花的主体长度、品质长度和重量百分比的短纤维率，具体计算过程为：

1、光电测试装置3测试到的信号依次经信号放大和信号处理电路7发送到控制装置4，控制装置4将测试信号和光电基准测试装置8测试的信号进行比较计算后发送到计算机5；

2、计算机5对输入的信号按照纤维长度排列图制作纤维长度根数分布曲线，如图4所示，并使每一组的组距Δl无限小，得到横坐标为长度l，纵坐标为根数密度p(l)的纤维根数密度函数曲线图，纤维在长度l+dl之间曲线下面积p(l)dl，其代表纤维长度l～l+dl范围内出现的根数N，则长度为Lj(mm)组纤维的质量：

mj＝ρ*s*Lj*Nj

式中，mj为长度为Lj(mm)组纤维的质量，单位为毫克(mg)；ρ为棉纤维密度(mg/mm³)；s为棉纤维横截面积(mm²)；Lj为第j组纤维长度(mm)；Nj为第j组纤维根数。

如图5所示，主体长度：

式中：Lm为主体长度，单位为毫米(mm)；Ln为最重纤维组的长度，单位为毫米(mm)；n为最重纤维组的顺序数；d为组距，1mm或2mm；mn为最重纤维组的质量，单位为毫克(mg)；mn-1为最重纤维组的上一组纤维质量，单位为毫克(mg)；mn+1为最重纤维组的下一组纤维质量，单位为毫克(mg)。

品质长度：

式中，Lp为品质长度，单位为毫米(mm)；k为最长纤维组的顺序数；y为在质量最重组内的纤维，长度超过主体长度Lm这部分纤维的质量，单位为毫克(mg)；

短纤维率：

式中，R为短纤维率(％)；i为短纤维界限组顺序数。

为了简单、准确地计算短纤维率，首先将光电测试装置3获得的光信号经控制装置4处理转化成Amount值，得到纤维长度分布曲线，如图6所示。

短纤维率的计算公式为：

式中，R为短纤维率(％)；Ln为第n个长度值；An为第n个长度值对应的Amount值；Li为短纤维长度的界限值；Ai为Li对应的Amount值

如图6所示，横坐标上Li为短纤维长度的界限值，Li对应曲线上的点Qi及纵坐标上的Ai，AAiQi区域面积为阴影，其意义是测试棉样中小于界限值Li的棉花重量，曲线与坐标围成的总面积的意义是测试棉样总重量，则：

上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。