棉花细度即线密度，是指棉花纤维单位长度所具有的质量；棉花成熟度是指棉花纤维胞壁的加厚程度，胞壁愈厚，成熟度愈好。棉花细度、成熟度是棉花的重要几何特征，它影响着棉纱棉布质量和纺纱工艺，是棉纺配棉的主要依据。马克隆值是细度成熟度的综合指标，在国际棉花贸易中是计价指标之一。
    细度和成熟度是表征棉花物理性能的重要指标，对纺纱过程和织物质量有着重要影响。棉纤维的细度对纱线条干、强力及捻度影响很大；棉纤维对纱线和织物的色泽、吸色能力和染色影响很大，棉纤维的成熟度越高，纱线和织物的色泽、吸色能力和染色均匀度越高，弹性也越好。中段称重法（GB/T 6100-2007）、排列法（GB/T 17686-1999）用于测量棉纤维细度，中腔胞壁对比法（GB/T 6099.1-1985）、显微镜法（GB/T 13777-2006）、偏光仪法（GB/T 6099.2-1992）用于测量棉纤维成熟度。这些方法有几个共同点，一是测试指标单一，只能单独测量成熟度或线密度一个指标，二是速度很慢，这在讲究效率和人工成本日益提高的社会背景下显得很不合时宜，限制了其实用性。三是重复性比较差，原因是这些方法几乎都是人工、半人工测量，受人为因素影响较大。
    气流法测试马克隆效率和重复性都能保证，但测试出的马克隆反映的是棉花成熟度和细度的综合效果，无法测量纺织企业十分关心的成熟度和细度指标。基于上述背景，二次压缩气流法测试棉纤维成熟度细度就显得十分必要，它克服了上述测试方法指标单一、速度慢和重复性差的缺陷，实现了快速、全面、准确的测量棉花马克隆、细度、成熟度。2010年，陕西长岭纺织机电科技有限公司应用二次压缩气流法研制成功了FM10棉纤维细度成熟度测试仪，该仪器的使用，将对棉花收购、检验、流通、育种和纺织厂配棉乃至整个纺织工业的发展都具有积极意义。
1棉纤维细度成熟度传统测试方法
1.1中段称重法（GB/T 6100-2007）
    中段称重法用于测试棉纤维细度，得到的是棉纤维中段线密度。单根棉纤维从根部、中部到稍部，纤维的粗细是不均匀的，中间粗，两端细，中间最粗处为根、稍部的3～7倍，因此，中段称重法测得的线密度要比排列法测得的棉纤维全长线密度要大。
    试验方法是从试验棉条的纵向取出适量纤维，手扯整理成一端整齐的棉束，使用一号夹子和限制器绒板将棉束整理成一端整齐、伸直平行、宽约5～6mm的棉束，用纤维切断器（两刀口间距10mm）将棉束切成三段，称出中段纤维质量，计数纤维根数，从而计算出棉纤维线密度。棉纤维线密度的单位采用毫特克斯（mtex）。
1.2排列法（GB/T 17686-1999）
    排列法测得的是棉纤维全长线密度。该方法是借助梳片式长度分析仪将试样整理成一端平齐的棉束，而后自长至短地将棉束中的纤维按一定长度分为若干组，称取各长度组纤维质量，将各长度组棉束分别从纵向分理出一束100根左右的纤维，将各纤维束称重，计其根数，从而计算出各长度组的棉纤维线密度和棉纤维线密度平均值。
1.3中腔胞壁对比法（GB/T 6099.1-1985）
    中腔胞壁对比法是用来测量反映棉花成熟度的成熟系数指标。该方法测量过程为，试验试样通过手扯整理成一端平齐的棉束，梳去一定长度以下的短纤维后，均匀地排在载玻片，用挑针将纤维整理平直，盖上盖玻片。用400度显微镜沿载玻片中部逐根观察。成熟度不同的棉纤维，其中腔宽度、胞壁厚度及形态各不相同。成熟度好的棉纤维，胞壁厚而中腔宽度小；成熟度差的棉纤维，胞壁薄而中腔宽度大。因此，可根据棉纤维中腔宽度和胞壁厚度的比值和纤维形态来确定成熟系数。
1.4显微镜法（GB/T 13777-2006）
    棉纤维成熟度测定方法很多，但最经典、应用历史最长的方法是显微镜法。该方法测试过程是将棉纤维经18%氢氧化钠溶液处理膨胀后，用显微镜逐根观察棉纤维胞壁厚度与最大宽度的比值及纤维形态来测定反映棉花成熟度的成熟度比和成熟纤维百分率指标。
1.4偏光仪法（GB/T 6099.2-1992）
    从试验棉条中取出适量的纤维，经整理，梳去一定长度以下的短纤维，制成宽度为25～32mm的平行棉束，向着载玻片长边垂直方向将棉束放入载玻片与盖玻片之间。由于棉纤维具有双折射性质，平行光经起偏振片，透过棉纤维和检偏振片后，射在硒光电池上，转换为电讯号。由于透过检偏振片的光强度与棉纤维的成熟系数、成熟度比、成熟纤维百分率均呈正相关，因此通过一定的数学模型转换可求得棉纤维的成熟系数、成熟度比、成熟纤维百分率。
2气流法测量棉纤维马克隆、成熟度和细度
    气流法测试棉花马克隆值、细度和成熟度，具有自动快速、效率高、重复性好等优点。气流法又可分为一次压缩气流法和二次压缩气流法，前者用于测量马克隆值，后者用于测试马克隆值、成熟度和细度。
    气流法的理论基础，根据苛仁纳（Kozeny）公式，当纤维塞（充满纤维的圆形管道）两端的压力差△p固定时，流量Q是纤维比表面积S的函数，与S2 成反比；当流量Q固定时，纤维塞两端的压力差△p是比表面S积的函数，与S2 成正比。 
2.1一次压缩气流法的应用
    根据以上原理，测量棉纤维马克隆值有定流量式气流仪和定压式气流仪。定压式气流仪需要测试通过纤维塞的流量Q，根据（5）、（6）式和相关数学模型得到马克隆值，主要有Y145C型马克隆值测定仪。定流量式气流仪需要测试纤维塞两端的压力差△p，根据（4）、（6）式和相关数学模型得到马克隆值，主要是175型便携式棉纤维气流仪和MC型棉纤维马克隆仪，其中陕西华斯特仪器公司的SJ175棉纤维气流仪具有电子称重、气压传感器测定马克隆值、数字显示、语音报数、标准棉样自动校正、马克隆值自动分级、智能剔除异常数据等特点和功能。苏州市光华电测技术研究所研制的MC型棉纤维马克隆仪，利用全数字化的测试系统，微电脑完成测量的自动控制和数据处理，具有对马克隆校准棉样的自动校正功能。
2.2二次压缩气流法的应用
    二次压缩气流法主要采用固定气流流量，测试两次压缩的压力差，根据相关数学模型得到棉纤维的马克隆值、细度、成熟度。
    具体测试流程为：试样筒内放入开松良好、清洁、调湿（置于大气中）、无规则取向的指定质量棉纤维试样，先后压缩成两种不同的固定体积，形成纤维多孔塞。测量试样在不同压缩状态下透气性。在每一种压缩状态下，气流以指定的流量通过试样，在压力计上指示出试样上的压力降（以毫米水柱高度表示），得到两个压力降，一个松压纤维塞的压力降（用PL表示），另一个紧压纤维塞的压力降（用PH表示），用相应的计算模型和公式可以得到棉纤维的马克隆值Mic、细度LD、成熟度比M、成熟纤维百分率PM。
    当前国内市场上采用二次压缩气流法测试棉纤维细度成熟度主要有以下四个厂家：英国锡莱(SDL)、英国维拉（WIRA）、常州第一纺织设备有限公司，长岭纺电公司，这些仪器均能同时测试棉纤维的马克隆值、细度、成熟度比和成熟纤维百分率指标，它们各有其特点。
    采用二次压缩气流法的棉纤维细度成熟度测试仪得到的细度、成熟度比、成熟纤维百分率指标与传统测试方法从理论上存在差异，同时温湿度对测试指标有一定的影响，但通过进行软件修正、棉花校正等手段能实现准确测试。采用二次压缩气流法的棉纤维细度成熟度测试仪与传统测试方法相比具有测试指标全、测试速度快、测试质量大、代表性强等优点，适合纺织厂使用。
3二次压缩气流法应用于棉纤维测试的具体实现
    现介绍二次压缩气流法测试棉纤维马克隆、细度、成熟度系统（在此称之为棉纤维细度成熟度测试仪）的组成、功能实现以及测试数据与传统测试方法的对比。
3.1系统组成和功能实现
    棉纤维细度成熟度测试仪主要由主处理机（包括计算机、键盘、鼠标、串口通信卡），主机（包括真空泵、测试筒、流量控制器、压力计、控制单元等）、显示器、打印机、电子秤等组成。
    测试控制过程如下:主处理机检测到电子秤称取合适质量棉花样品后，通过RS232接口向主机发送测试命令，主机打开真空泵，并控制流量控制器产生一次压缩流量，同时通过阀岛上继电器控制双压缩气缸实现一次压缩体积，此时通过压力计检测气流通过腔体内棉花样品产生的压力降，二次压缩控制过程类似于一次压缩。这样得到两次压力降，并通过一定的模型算法最终得到相关指标，并实现最终测试结果保存、显示和打印。
3.2 测试数据与传统方法的对比
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