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紡織工業檢測技術與儀器的應用分析

2010-08-24

前言

　　隨著科技的發展，各種高新技術不斷地注入到紡織工業中來，給紡織工業注入了新的活力。

     縱觀國際紡織工業的發展，新的紡織工藝、新的紡織機械和設備不斷涌現，紡織工業呈現出日新月異的變化。紡織檢測技術以及檢測儀器也隨之迅速發展。

　　1 高新技術在紡織檢測上的應用

     1.1 紅外光譜在紡織纖維鑒別上的應用

　　現在應用于紡織纖維鑒別的紅外光譜儀——傅立葉變換紅外光譜儀是利用光的色散原理制成的。其鑒別原理是當通過物體后的入射光經棱鏡、光柵等單色器使光波色散，把復合光分為單色光，并按波長順序排列到狹縫平面上并由檢測器接受其信號，依次對單色光的強度進行測定，即得到樣品的吸收光譜圖。以前使用的紅外光譜儀由于掃描的每一瞬間只有極窄的一段光波落在檢測器上，靈敏度和檢測速度均受到限制。而傅立葉變換紅外光譜儀利用邁克耳遜干涉儀使光譜信號做到多路傳輸，并將干涉信號經傅立葉數學變換轉換成普通光譜信號，因此，能在同一時刻收集光譜中所有頻率的信息，在一分鐘內能對全部光譜掃描近千次，因此大大提高了靈敏度和工作效率。通過對大量紡織纖維紅外光譜圖的分析，可以掌握它們的紅外光譜特征，可以實現對混紡織物比例的定量分析。

　　1.2 激光檢測在紡織中的應用

　　光電檢測裝置所采用的輻射源中，激光器有著特別重要的地位。激光的發光原理完全不同于普通光源，從根本上突破了普通光源的種種局限，具有區別于普通光源的優異特性。激光檢測是激光在紡織工業中應用的一個重要方面。它可用在驗布，檢測織物起球、毛羽及其粗糙度，檢測織物緯斜，測定紗線直徑、條干不勻、紗疵與纖維性能，控制印染，檢驗服裝等方面。

　　1.2.1 激光驗布

　　用光電方法尋找織物表面疵點，主要是根據疵點部位的織物表面反射系數與沒有疵點的織物表面反射系數不同。當激光輻射從織物表面沒有疵點的部位向有疵點的部位轉移時，從織物表面反射回來的反射光就會出現變化。因此，當在光電接收器的視野范圍內出現比較明顯的疵點時，就會引起光電接收器光照度無規律的變化，這時用圖像分析器進行分析，再由計算機顯示結果即可。激光驗布不但提高了勞動效率，而且也提高了檢測的準確性。

　　1.2.2 激光檢測織物

　　用激光檢測法對起球織物進行客觀評價，是根據織物起球數目、球粒高度與單位面積上球粒總投影面積來建立球粒分級標準的，將樣品與其進行對比來評定織物起球等級。對于織物粗糙度則是由激光傳感器通過三角測量技術測量不同位置上的織物高度來評定的。以往檢測織物起球與粗糙度是由專家進行主觀評估或用接觸式測量儀，主管評價結果缺乏可靠性與一致性。利用激光檢測克服了上述弊病，實現了快速準確的檢測。

　　1.2.3 激光檢測紗線

　　激光器反射的光束經擴束后投射到被測紗線上，被測紗線擋住一部分光通量，其余部分由后面配置的光電池接收，轉換成光電流與光電壓。紗線條干粗細不同，遮擋的光通量不同，光電壓與光電流的大小就不同。這樣，紗線條干粗細的變化就轉換成光電流與光電壓大小的變化，這種光電信號是一種弱信號，需經放大濾波后使其成為與條干不勻對應的模擬電壓信號，然后由計算機以數字或圖形的形式輸出結果。

　　1.3 圖像處理技術在紡織中的應用

　　目前計算機圖像信息處理技術應用在紡織行業的多個方面。一方面用在紡織檢測技術與紡織儀器開發。圖像信息處理技術在紡織檢測技術上的應用范圍很廣，包括：纖維細度的測定、紗線條干不勻、毛羽、疵點、驗布等。因此深入、系統地研究圖像信息處理技術在紡織技術檢測方面的應用，將會促進相當大的一批紡織儀器的更新換代；另一方面用在織物仿真CAD系統中，利用織物仿真模擬技術開發新產品。中國紡織科學研究院開發的織物仿真CAD系統就是一種利用仿真模擬的方法開發織物面料產品的軟件。目前投放市場的織物仿真CAD系統，其技術水平已達到世界先進水平，某些方面還領先于國際水平，如雙層表里換層的織物的模擬、起毛織物的表面模擬方法等。實際上圖像信息處理技術在紡織業中的應用還大有潛力。比如，在現有的織物仿真CAD系統基礎上，與紡織檢測技術結合起來，可以實現從對紗線實物的檢測到織物的模擬仿真，不僅可以評定紗線質量，為指導生產提供依據，而且可以預測用該紗線織成的織物外觀質量。

　　2 檢測技術與儀器的發展狀況與趨勢

　　我國常規紡織儀器的發展已經基本能滿足紡織工業對紡織材料性能測試的要求，一批高科技含量的測試儀器紛紛上市，如：電容式條干儀、電容式纖維長度儀、全自動單紗強力儀等。有的儀器已經或者基本接近國際先進水平，為我國紡織品的技術檢測提供了較大的選擇空間。檢測儀器的發展集中體現在以下一些方面：檢測儀器向多功能化、自動化方向發展；儀器控制和數據處理已計算機化；光電轉換技術的應用日益廣泛；仍由手工操作的檢測逐漸實現儀器化等。

　　目前，國內外紡織測試儀器在測試性能和高新技術應用等方面都有不同程度的改進和提高，主要表現在以下一些方面：測試品種適應性更加廣泛；測試技術特別注重環境模擬和精確度；工藝參數測定更趨向于實時檢測和在機檢測；電腦控制數字式處理更加普及；檢測操作更加智能化、自動化和低技能化等。我們可以真實的感受到現代科技的進步、電子信息技術的普及和機電一體化進展給紡織檢測技術帶來的重大變化。

　　2.1 檢測功能自動化、電腦化

　　實踐證明，采用計算機和電測技術改造傳統落后的檢測方式對簡化儀器結構、提高檢測精確度、工作穩定性和可靠性等有著明顯的優越性。微電腦和新型傳感器已經成為紡織檢測儀器中重要的組成部分，應加快普及與推廣。在微機的控制下，檢測儀器實現了取樣、整理、測試、讀取數據、統計計算、信息存儲、打印結果的自動化過程，一改往日人工讀取數據、記錄數據、目測評定樣本的落后檢驗方法，避免了手工操作和主觀評價帶來的誤差，縮短了測試時間而且使操作更為簡單、準確。由于微機的自動控制功能代替了許多機械部件的功能，從而使儀器體積減小，微機功能越強，體積就越小，顯得更加輕巧精致。微機還有高速、大容量處理數據的優勢，不但提高了檢測速度還可以存儲所有相關數據以備分析整理，使檢測更加準確可信。

　　2.2 實時檢測與在機檢測

　　在傳統的靜態檢測基礎上，許多儀器制造商創建了與實際生產和應用相近的動態測試模式，從而獲得更真實的紗線生產和應用狀態指標，使檢測結果更接近于實際值，使得紗線的生產者和使用者更有效地調整生產工藝和預測產品的耐用性能等。在機檢測可以全面地檢測紗條質量，比在實驗室靜態抽取數據更全面、準確。還可相對地減少破壞性實驗，減少資源浪費，對于原料昂貴的生產廠家來說更是有著重要的意義。

　　2.3 測試技術注重環境模擬預測

　　充分利用電腦的圖像處理功能，新型紡織檢測儀器能以直觀的圖形信息輸出和存儲，直接顯示紗條外觀質量及結構性能，還可以模擬預測織物的外觀效果，既節省實驗性的小樣織造過程，又對紗線在產品中的應用效果做出精確客觀的判斷，使產品設計、工藝的優化有了直觀高效的捷徑。操作自動化，測試結果的數字化、圖像化以及檢測數據的隨機自動處理，已經逐步取代手感目測的傳統檢測方法，形成了現代紡織檢測技術的鮮明特點。

　　3 結束語

　　新技術、新工藝、新材料的不斷涌現，對紡織檢測的內容和方法提出了更新、更高的要求；現代科技的發展，促進了電子技術、計算機技術和新型傳感器技術的不斷提高。我們要不斷發展新型的、更高水平的檢測儀器，大力加強紡織檢測技術的發展，瞄準國際先進水平，拓寬思路，注重創新，引進與開發并舉，檢測與生產技術并重，以應對日益激烈的國際競爭。