專利名稱：棉纖維成熟度偏光比值測試裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種棉纖維成熟度偏光比值測試裝置和方法。
已列入國家標(biāo)準(zhǔn)GB 6099-2-85《棉纖維成熟度試驗(yàn)方法偏光儀法》和該標(biāo)準(zhǔn)的Y147型棉纖維偏光成熟度儀，已在工農(nóng)業(yè)、商業(yè)和纖維檢驗(yàn)等部門廣泛應(yīng)用。已有儀器設(shè)計(jì)上的理論依據(jù)之一是對于一定品種的棉纖維，其外圓直徑D和雙折射率(ne-no)為一常數(shù)。儀器的標(biāo)尺是以60年代我國的岱字棉品種為實(shí)驗(yàn)依據(jù)而求得的。岱字品種棉纖維的外圓直徑D為17.05微米，雙折射率為0.0413，實(shí)際棉花新品種不斷涌現(xiàn)，棉花品種繁多，其外圓直徑在15～18微米之間，雙折射率在0.03～0.045之間，因此造成測量誤差較大，另外已有儀器在制備試樣時難以做到纖維數(shù)量為一定值而必須采用“纖維數(shù)量修正”，為此造成的測試誤差也達(dá)4%。上述的累積誤差較大，難于適應(yīng)我國棉花生產(chǎn)、檢驗(yàn)和紡織廠原棉管理的需要。人們長時間的探索著設(shè)計(jì)新儀器和新的測試方法，渴望解決由于棉花品種不同和制樣時纖維數(shù)量不同而帶來的較大測量誤差和測試修正。
本發(fā)明的目的就在于克服以上缺點(diǎn)，提供一種改進(jìn)的棉纖維偏光成熟度測量裝置，它不但能滿足不同品種棉纖維成熟度的精確測量，而且勿須進(jìn)行纖維數(shù)量修正。
為了更好地理解和實(shí)施本發(fā)明，闡明其實(shí)質(zhì)和原理是必要的。
已有技術(shù)基于透射光強(qiáng)度IA與成熟系數(shù)K的關(guān)系式為IA=IPsin2αsin2150πD(K+13)(ne-n0)λ·E.......(1)]]>
式中，IP入射光強(qiáng)度;
IA透過檢偏振片的光強(qiáng)度;
λ入射光波長;
α棉纖維光軸與起偏振片光軸的夾角;
K棉纖維的成熟系數(shù);
D棉纖維的外圓直徑(微米);
E棉纖維數(shù)量修正因子;
ne-no棉纖維雙折射率;
成熟系數(shù)K與成熟度M的關(guān)系式M＝0.169+0.4935K-0.039K2(2)對儀器本身而言，入射光IP及其波長λ為一常值，由(1)式可見，棉纖維的成熟系數(shù)K與其外圓直徑D，雙折射率ne-no以及每次測樣的纖維數(shù)量的差異有關(guān)，按已有標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定及裝置測定棉纖維幾何軸與起偏振片光軸的夾角α′為零(即α′＝0，此時，該棉纖維光軸與起偏振片光軸的夾角α
α′，sin2α
0)的透射光強(qiáng)度值表征棉纖維的成熟系數(shù)或成熟度，必然會存在較大的測量誤差。按本發(fā)明提供的裝置和方法，取其兩次光強(qiáng)度IA的比值便可消除上述諸因造成的測量誤差。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的在成熟度測量光路中(見
圖1)專門設(shè)計(jì)的棉纖維試樣夾裝置是一個繞固定支架轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，該轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角能被嚴(yán)格地定位在0°和45°，且當(dāng)0°和45°時棉纖維幾何軸與起偏振片光軸的夾角為0°和45°，分別測量其透射光強(qiáng)度I1(d′＝0°)和I2(d′＝45°)，然后取其比值I1/I2，該比值與棉纖維成熟系數(shù)是顯著相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)為0.951，如圖2所示，建立了表征棉纖維成熟系數(shù)K的回歸方程和相應(yīng)的測量方法。
本發(fā)明給出的回歸方程為K＝3.584X-0.583式中XI1(d′＝0°)/I2(d′＝45°)下面結(jié)合附圖詳細(xì)給出本發(fā)明的實(shí)施例圖1棉纖維成熟度測量光路和電路原理2I1(d′＝0°)/I2(d′＝45°)比值與成熟系數(shù)相關(guān)3棉纖維試樣夾裝置側(cè)視4棉纖維試樣夾裝置剖視中1光源，2透鏡，3起偏振片，4棉纖維試樣夾裝置，5檢偏振片，6光電池，7電位器，8微安表，9中性濾光片，11試樣夾，1245°定位銷，13螺栓，14支架，15托架，16光欄，170°定位銷，18棉纖維。
如圖3、圖4所示，棉纖維試樣夾裝置〔4〕是一個可繞固定支架〔14〕的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，設(shè)置在支架〔14〕上的0°定位銷〔17〕和45°定位銷〔12〕能將試樣夾〔11〕的轉(zhuǎn)角控制在0°和45°的測量位置上，即保證角∠AoB＝45°。支架〔14〕固定在起偏振片〔3〕和檢偏振片〔5〕之間的底板上，支架〔14〕上的孔與一側(cè)為套筒的托架〔15〕配合且能靈活迴轉(zhuǎn)，托架〔15〕與光欄〔16〕則由螺栓〔13〕固定在一起，托架〔15〕與光欄〔16〕之間設(shè)置的凹槽，可以方便地插入并鎖緊試樣夾〔11〕，整個試樣夾裝置〔4〕在結(jié)構(gòu)上保證試樣夾〔11〕及其內(nèi)的棉纖維〔18〕處于已有設(shè)計(jì)的光路中。
本發(fā)明的測量方法將放入試樣夾〔11〕內(nèi)的棉纖維〔18〕置于測量光路中，首先測量0°位置時的透射光強(qiáng)度I1(d′＝0°)，再將試樣夾〔11〕轉(zhuǎn)動45°，測出該處的透射光強(qiáng)度I2(d′＝45°)，即分別測量棉纖維幾何軸和起偏振片光軸的夾角為0°和45°時的透射光強(qiáng)度，將兩次測量的透射光強(qiáng)度的比值X＝I1/I2，代入棉纖維成熟系數(shù)K的回歸方程K＝3.584X-0.853中，即可確定棉纖維的成熟系數(shù)，亦可求得棉纖維的成熟度M。其計(jì)算過程可由計(jì)算機(jī)自動完成并顯示。
根據(jù)本發(fā)明提出的方法和裝置，在基本不改變已有裝置的情況下，提高了測試精度和實(shí)用性，適于國內(nèi)外各種棉花的測量，可望列入新的棉花國家標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種棉纖維成熟度偏光比值的測試裝置和方法，它由光源[1]，透鏡[2]，起偏振片[3]，棉纖維試樣夾裝置[4]，檢偏振片[5]，光電池[6]，電位器[7]，微安表[8]和中性濾光片[9]組成，其特征在于上述棉纖維試樣夾裝置[4]是一個可繞固定支架[14]的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，設(shè)置在支架[14]上的0°定位銷[17]和45°定位銷[12]，能將試樣夾[11]的轉(zhuǎn)角控制在0°和45°的測量位置上，上述支架[14]固定在起偏振片[3]和檢偏振片[5]之間的底板上，支架[14]上的孔與一側(cè)為套筒的托架[15]配合且迴轉(zhuǎn)靈活，托架[15]與光欄[16]則由螺栓[13]固定在一起，其間設(shè)置的凹槽可方便地插入并鎖緊試樣夾[11]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置和方法，其特征方法是將放入試樣夾〔11〕內(nèi)的棉纖維〔18〕置于測量光路中，分別測量棉纖維幾何軸和起偏振片光軸的夾角為0°和45°的透射光強(qiáng)度I1(d′＝0°)及I2(d′＝45°)，并將其比值X＝I1(d′＝0°)/I2(d′＝45°)代入回歸方程K＝3.584X-0.853，以此確定棉纖維的成熟系數(shù)K。
全文摘要
一種棉纖維成熟度偏光比值測試裝置和方法，其特點(diǎn)在于本發(fā)明專門設(shè)計(jì)了一個棉纖維試樣夾轉(zhuǎn)動裝置，其轉(zhuǎn)角嚴(yán)格定位在0°和45°，利用棉纖維幾何軸和起偏振片光軸夾角為0°和45°時兩次透射光強(qiáng)度比值x及成熟系數(shù)K的回歸方程K＝3.584x-0.853來確定棉纖維成熟系數(shù)的方法，從而解決了不同棉花品種產(chǎn)生的較大測量誤差，以及測量時勿須再進(jìn)行纖維數(shù)量修正。該發(fā)明為棉纖維成熟度的測量提供了更為精確和通用的裝置和方法。
文檔編號G01N21/59GK1053678SQ90105218
公開日1991年8月7日 申請日期1990年1月16日 優(yōu)先權(quán)日1990年1月16日
發(fā)明者宋鈞才 申請人:青島市紡織纖維檢驗(yàn)所