〔摘  要〕  通过电容式与光电式测量纱线条干均匀度的原理、方法及测量结果的对比分析，指出二者各自的特点及相关性。

   〔关键词〕  电容式；光电式；纱线；条干均匀度；相关性

    一  电容式测量纱线条干均匀度的原理和方法
这种方法是让纱线以一定速度从平行板电容器极板间通过，由于纱线单位长度的质量(线密度)变化而引起电容的介质变化，进而引起电容量的变化，电容量的变化即反映出纱线条干不匀程度。

    我们知道，可以用两块平行的、相对的金属板构成一个电容器(参见图1)，其电容量大小由下式决定：
             

式中： C 为平行板电容器的电容量
ε 为介电常数，与两块金属板之间的填充的介质有关
S 为两块金属板正对的实际面积
k 为一常系数
d为两块金属板之间的距离

    图1

    按照这一公式，如果将S、d固定以后，电容量仅随两个极板之间填充的介质变化而变化。如果让纱线从两块极板之间通过，那么纱线线密度的变化，就会引起电容量的变化，这就是电容式条干仪测试原理的理论基础。
    当然，在条干仪设计制造时，为了保证一定的介质填充系数，提高信噪比，降低温、湿度的影响等，在电容极板设计及检测电路的设计上进行了一系列仪器化的处理。比如，由七块或五块极板构成五个或四个检测槽；极板面积和间距不同，分别适应不同试样品种和支数；将检测电容接入电桥电路的一个桥臂；电桥采用高频振荡电路供电；电容极板采用陶瓷封装，
等等。

    由此可以看出，电容式测量纱线条干不匀偏重内在质量。假设每根纤维的细度相等，那么检测的是纱线横截面的纤维根数是否一致，而不关心纤维抱合的紧密与松疏，即不关心纱线外观。这一检测方法的优点是对纺纱生产过程(包括对纺纱过程各道设备及工艺)的指导意义很大；缺点是与人眼看到的结果存在一定差异，与织物最终的质量相关性不强。另外，从电容式测试原理还可以看出，该方法不适用于含有导电纤维(金属丝、碳纤维等)的纱线。

    还要说明的是，由于电容式条干仪在测量细纱时有效检测区的长度l(参见图1)为8mm，所以电容式条干仪可以检测纱线条不匀的最小实际检测长度(等效切割长度)为8mm，8mm之内的条干不匀无法反映出来。

    二  光电式测量纱线条干均匀度的原理和方法
这种方法是让纱线以一定的速度从两路正交方向上的光电检测系统内通过，CCD相机对纱线外形进行拍照，将纱线直径信号转化为电信号，电信号的变化即反映出纱线的条干不匀程度。

    光电式条干测量是在纱线快速通过检测区且纱线本身有抖动的状态下进行的非接触瞬时测量，所以测量的光学系统应是一个远心光路系统。其原理如图2所示，光源1经过聚光透镜2聚焦于光栏3，由准直物镜4形成准直光束，对纱线5作背景照明，再经投影物镜6在光电接收器靶面上形成放大的阴影像D，对这个阴影像进行测量，可达到纱线直径测量之目的，此方法也称投影放大法。在光学上，纱线直径测量可用下式表达：
   
                   


式中：N—影像D所覆盖的光电接收器像元数量
S—光电接收器相邻两像元间距
β—投影放大倍率

图2

    为了提高测量精度，还需解决以下相关技术：①阴影像有清晰的边界；②投影物镜分辨率高；③对不同线径测量时投影物镜有固定的放大倍率；④光束准直，照度均匀，光强适中，且光源的物理性能与光接收器件匹配。

    由此可以看出，光电式测量纱线条干不匀偏重外形尺寸。假设每根纤维的细度相等，那么它在检测纱线横截面上纤维根数一致性的同时，还关心纤维之间抱合的紧密与松疏，即可以反映纱线沿径向捻度的均匀性。这一方法测得的条干不匀与黑板条干的结果符合性较好，与人眼看到的结果比较一致，与织物最终质量相关性较好；缺点是它的测量结果是较多因素影响的综合，对分析造成这种不匀的原因不利。另外，从光电式测试原理还可以看出，这种方法对纱线品种的适用面广，特别是可以用来测量含有导电纤维的纱线的条干均匀度。

    光电式条干仪在纱线速度200m/min、采样频率3.3KHz情况下，可以分析的最小等效切割长度为1mm。

三  采用两种方法的测量结果分析
使用陕西长岭纺织机电科技有限公司生产的YG136A条干均匀度测试分析仪和CT1000纱线外观分析仪对10种纱线进行测试，
测试结果见表1：

注：(1)  测试速度均为200m/min，时间为1min
(2)  CVm%为线密度变异系数，CVd%为直径的变异系数
(3)  CVd%为正常测试(即等效切割长度为1mm)的变异系数，CVd8mm%为折合成8mm等效切割长度的变异系数
通过对测试结果的回归分析(参见图3)，可得出如下的相关关系表达式：
CVm%=4.062829+0.877157×CVd8mm%
r =0.933562

图3

四  结论
1  电容式与光电式是两种不同的测量纱线条干均匀度的方法，各有优缺点。电容式对指导
纺纱生产过程很有帮助，光电式对预测织物质量更为准确。

2  采用两种方法测得的纱线条干不匀结果不完全相同，但有很强的相关性(相关系数达到0.93以上)，这说明采用两种方法均能准确地反映纱线条干不匀程度。

参考文献：
〔1〕 姚穆，周锦芳，黄淑珍等.纺织材料学〔M〕.第二版，北京：中国纺织出版社，1990. 〔2〕 钱云青.纺织实验仪器学〔M〕.北京：中国纺织出版社，1988.