〔摘  要〕  通過電容式與光電式測量紗線條干均勻度的原理、方法及測量結果的對比分析，指出二者各自的特點及相關性。

   〔關鍵詞〕  電容式；光電式；紗線；條干均勻度；相關性

    一  電容式測量紗線條干均勻度的原理和方法
這種方法是讓紗線以一定速度從平行板電容器極板間通過，由于紗線單位長度的質量(線密度)變化而引起電容的介質變化，進而引起電容量的變化，電容量的變化即反映出紗線條干不勻程度。

    我們知道，可以用兩塊平行的、相對的金屬板構成一個電容器(參見圖1)，其電容量大小由下式決定：
             

式中： C 為平行板電容器的電容量
ε 為介電常數，與兩塊金屬板之間的填充的介質有關
S 為兩塊金屬板正對的實際面積
k 為一常系數
d為兩塊金屬板之間的距離

    圖1

    按照這一公式，如果將S、d固定以后，電容量僅隨兩個極板之間填充的介質變化而變化。如果讓紗線從兩塊極板之間通過，那么紗線線密度的變化，就會引起電容量的變化，這就是電容式條干儀測試原理的理論基礎。
    當然，在條干儀設計制造時，為了保證一定的介質填充系數，提高信噪比，降低溫、濕度的影響等，在電容極板設計及檢測電路的設計上進行了一系列儀器化的處理。比如，由七塊或五塊極板構成五個或四個檢測槽；極板面積和間距不同，分別適應不同試樣品種和支數；將檢測電容接入電橋電路的一個橋臂；電橋采用高頻振蕩電路供電；電容極板采用陶瓷封裝，
等等。

    由此可以看出，電容式測量紗線條干不勻偏重內在質量。假設每根纖維的細度相等，那么檢測的是紗線橫截面的纖維根數是否一致，而不關心纖維抱合的緊密與松疏，即不關心紗線外觀。這一檢測方法的優點是對紡紗生產過程(包括對紡紗過程各道設備及工藝)的指導意義很大；缺點是與人眼看到的結果存在一定差異，與織物最終的質量相關性不強。另外，從電容式測試原理還可以看出，該方法不適用于含有導電纖維(金屬絲、碳纖維等)的紗線。

    還要說明的是，由于電容式條干儀在測量細紗時有效檢測區的長度l(參見圖1)為8mm，所以電容式條干儀可以檢測紗線條不勻的最小實際檢測長度(等效切割長度)為8mm，8mm之內的條干不勻無法反映出來。

    二  光電式測量紗線條干均勻度的原理和方法
這種方法是讓紗線以一定的速度從兩路正交方向上的光電檢測系統內通過，CCD相機對紗線外形進行拍照，將紗線直徑信號轉化為電信號，電信號的變化即反映出紗線的條干不勻程度。

    光電式條干測量是在紗線快速通過檢測區且紗線本身有抖動的狀態下進行的非接觸瞬時測量，所以測量的光學系統應是一個遠心光路系統。其原理如圖2所示，光源1經過聚光透鏡2聚焦于光欄3，由準直物鏡4形成準直光束，對紗線5作背景照明，再經投影物鏡6在光電接收器靶面上形成放大的陰影像D，對這個陰影像進行測量，可達到紗線直徑測量之目的，此方法也稱投影放大法。在光學上，紗線直徑測量可用下式表達：
   
                   


式中：N—影像D所覆蓋的光電接收器像元數量
S—光電接收器相鄰兩像元間距
β—投影放大倍率

圖2

    為了提高測量精度，還需解決以下相關技術：①陰影像有清晰的邊界；②投影物鏡分辨率高；③對不同線徑測量時投影物鏡有固定的放大倍率；④光束準直，照度均勻，光強適中，且光源的物理性能與光接收器件匹配。

    由此可以看出，光電式測量紗線條干不勻偏重外形尺寸。假設每根纖維的細度相等，那么它在檢測紗線橫截面上纖維根數一致性的同時，還關心纖維之間抱合的緊密與松疏，即可以反映紗線沿徑向捻度的均勻性。這一方法測得的條干不勻與黑板條干的結果符合性較好，與人眼看到的結果比較一致，與織物最終質量相關性較好；缺點是它的測量結果是較多因素影響的綜合，對分析造成這種不勻的原因不利。另外，從光電式測試原理還可以看出，這種方法對紗線品種的適用面廣，特別是可以用來測量含有導電纖維的紗線的條干均勻度。

    光電式條干儀在紗線速度200m/min、采樣頻率3.3KHz情況下，可以分析的最小等效切割長度為1mm。

三  采用兩種方法的測量結果分析
使用陜西長嶺紡織機電科技有限公司生產的YG136A條干均勻度測試分析儀和CT1000紗線外觀分析儀對10種紗線進行測試，
測試結果見表1：

注：(1)  測試速度均為200m/min，時間為1min
(2)  CVm%為線密度變異系數，CVd%為直徑的變異系數
(3)  CVd%為正常測試(即等效切割長度為1mm)的變異系數，CVd8mm%為折合成8mm等效切割長度的變異系數
通過對測試結果的回歸分析(參見圖3)，可得出如下的相關關系表達式：
CVm%=4.062829+0.877157×CVd8mm%
r =0.933562

圖3

四  結論
1  電容式與光電式是兩種不同的測量紗線條干均勻度的方法，各有優缺點。電容式對指導
紡紗生產過程很有幫助，光電式對預測織物質量更為準確。

2  采用兩種方法測得的紗線條干不勻結果不完全相同，但有很強的相關性(相關系數達到0.93以上)，這說明采用兩種方法均能準確地反映紗線條干不勻程度。

參考文獻：
〔1〕 姚穆，周錦芳，黃淑珍等.紡織材料學〔M〕.第二版，北京：中國紡織出版社，1990. 〔2〕 錢云青.紡織實驗儀器學〔M〕.北京：中國紡織出版社，1988.