棉花細度即線(xiàn)密度，是指棉花纖維單位長(cháng)度所具有的質(zhì)量；棉花成熟度是指棉花纖維胞壁的加厚程度，胞壁愈厚，成熟度愈好。棉花細度、成熟度是棉花的重要幾何特征，它影響著(zhù)棉紗棉布質(zhì)量和紡紗工藝，是棉紡配棉的主要依據。馬克隆值是細度成熟度的綜合指標，在國際棉花貿易中是計價(jià)指標之一。
    細度和成熟度是表征棉花物理性能的重要指標，對紡紗過(guò)程和織物質(zhì)量有著(zhù)重要影響。棉纖維的細度對紗線(xiàn)條干、強力及捻度影響很大；棉纖維對紗線(xiàn)和織物的色澤、吸色能力和染色影響很大，棉纖維的成熟度越高，紗線(xiàn)和織物的色澤、吸色能力和染色均勻度越高，彈性也越好。中段稱(chēng)重法（GB/T 6100-2007）、排列法（GB/T 17686-1999）用于測量棉纖維細度，中腔胞壁對比法（GB/T 6099.1-1985）、顯微鏡法（GB/T 13777-2006）、偏光儀法（GB/T 6099.2-1992）用于測量棉纖維成熟度。這些方法有幾個(gè)共同點(diǎn)，一是測試指標單一，只能單獨測量成熟度或線(xiàn)密度一個(gè)指標，二是速度很慢，這在講究效率和人工成本日益提高的社會(huì )背景下顯得很不合時(shí)宜，限制了其實(shí)用性。三是重復性比較差，原因是這些方法幾乎都是人工、半人工測量，受人為因素影響較大。
    氣流法測試馬克隆效率和重復性都能保證，但測試出的馬克隆反映的是棉花成熟度和細度的綜合效果，無(wú)法測量紡織企業(yè)十分關(guān)心的成熟度和細度指標?；谏鲜霰尘?，二次壓縮氣流法測試棉纖維成熟度細度就顯得十分必要，它克服了上述測試方法指標單一、速度慢和重復性差的缺陷，實(shí)現了快速、全面、準確的測量棉花馬克隆、細度、成熟度。2010年，陜西長(cháng)嶺紡織機電科技有限公司應用二次壓縮氣流法研制成功了FM10棉纖維細度成熟度測試儀，該儀器的使用，將對棉花收購、檢驗、流通、育種和紡織廠(chǎng)配棉乃至整個(gè)紡織工業(yè)的發(fā)展都具有積極意義。
1棉纖維細度成熟度傳統測試方法
1.1中段稱(chēng)重法（GB/T 6100-2007）
    中段稱(chēng)重法用于測試棉纖維細度，得到的是棉纖維中段線(xiàn)密度。單根棉纖維從根部、中部到稍部，纖維的粗細是不均勻的，中間粗，兩端細，中間最粗處為根、稍部的3～7倍，因此，中段稱(chēng)重法測得的線(xiàn)密度要比排列法測得的棉纖維全長(cháng)線(xiàn)密度要大。
    試驗方法是從試驗棉條的縱向取出適量纖維，手扯整理成一端整齊的棉束，使用一號夾子和限制器絨板將棉束整理成一端整齊、伸直平行、寬約5～6mm的棉束，用纖維切斷器（兩刀口間距10mm）將棉束切成三段，稱(chēng)出中段纖維質(zhì)量，計數纖維根數，從而計算出棉纖維線(xiàn)密度。棉纖維線(xiàn)密度的單位采用毫特克斯（mtex）。
1.2排列法（GB/T 17686-1999）
    排列法測得的是棉纖維全長(cháng)線(xiàn)密度。該方法是借助梳片式長(cháng)度分析儀將試樣整理成一端平齊的棉束，而后自長(cháng)至短地將棉束中的纖維按一定長(cháng)度分為若干組，稱(chēng)取各長(cháng)度組纖維質(zhì)量，將各長(cháng)度組棉束分別從縱向分理出一束100根左右的纖維，將各纖維束稱(chēng)重，計其根數，從而計算出各長(cháng)度組的棉纖維線(xiàn)密度和棉纖維線(xiàn)密度平均值。
1.3中腔胞壁對比法（GB/T 6099.1-1985）
    中腔胞壁對比法是用來(lái)測量反映棉花成熟度的成熟系數指標。該方法測量過(guò)程為，試驗試樣通過(guò)手扯整理成一端平齊的棉束，梳去一定長(cháng)度以下的短纖維后，均勻地排在載玻片，用挑針將纖維整理平直，蓋上蓋玻片。用400度顯微鏡沿載玻片中部逐根觀(guān)察。成熟度不同的棉纖維，其中腔寬度、胞壁厚度及形態(tài)各不相同。成熟度好的棉纖維，胞壁厚而中腔寬度??；成熟度差的棉纖維，胞壁薄而中腔寬度大。因此，可根據棉纖維中腔寬度和胞壁厚度的比值和纖維形態(tài)來(lái)確定成熟系數。
1.4顯微鏡法（GB/T 13777-2006）
    棉纖維成熟度測定方法很多，但最經(jīng)典、應用歷史最長(cháng)的方法是顯微鏡法。該方法測試過(guò)程是將棉纖維經(jīng)18%氫氧化鈉溶液處理膨脹后，用顯微鏡逐根觀(guān)察棉纖維胞壁厚度與最大寬度的比值及纖維形態(tài)來(lái)測定反映棉花成熟度的成熟度比和成熟纖維百分率指標。
1.4偏光儀法（GB/T 6099.2-1992）
    從試驗棉條中取出適量的纖維，經(jīng)整理，梳去一定長(cháng)度以下的短纖維，制成寬度為25～32mm的平行棉束，向著(zhù)載玻片長(cháng)邊垂直方向將棉束放入載玻片與蓋玻片之間。由于棉纖維具有雙折射性質(zhì)，平行光經(jīng)起偏振片，透過(guò)棉纖維和檢偏振片后，射在硒光電池上，轉換為電訊號。由于透過(guò)檢偏振片的光強度與棉纖維的成熟系數、成熟度比、成熟纖維百分率均呈正相關(guān)，因此通過(guò)一定的數學(xué)模型轉換可求得棉纖維的成熟系數、成熟度比、成熟纖維百分率。
2氣流法測量棉纖維馬克隆、成熟度和細度
    氣流法測試棉花馬克隆值、細度和成熟度，具有自動(dòng)快速、效率高、重復性好等優(yōu)點(diǎn)。氣流法又可分為一次壓縮氣流法和二次壓縮氣流法，前者用于測量馬克隆值，后者用于測試馬克隆值、成熟度和細度。
    氣流法的理論基礎，根據苛仁納（Kozeny）公式，當纖維塞（充滿(mǎn)纖維的圓形管道）兩端的壓力差△p固定時(shí)，流量Q是纖維比表面積S的函數，與S2 成反比；當流量Q固定時(shí)，纖維塞兩端的壓力差△p是比表面S積的函數，與S2 成正比。 
2.1一次壓縮氣流法的應用
    根據以上原理，測量棉纖維馬克隆值有定流量式氣流儀和定壓式氣流儀。定壓式氣流儀需要測試通過(guò)纖維塞的流量Q，根據（5）、（6）式和相關(guān)數學(xué)模型得到馬克隆值，主要有Y145C型馬克隆值測定儀。定流量式氣流儀需要測試纖維塞兩端的壓力差△p，根據（4）、（6）式和相關(guān)數學(xué)模型得到馬克隆值，主要是175型便攜式棉纖維氣流儀和MC型棉纖維馬克隆儀，其中陜西華斯特儀器公司的SJ175棉纖維氣流儀具有電子稱(chēng)重、氣壓傳感器測定馬克隆值、數字顯示、語(yǔ)音報數、標準棉樣自動(dòng)校正、馬克隆值自動(dòng)分級、智能剔除異常數據等特點(diǎn)和功能。蘇州市光華電測技術(shù)研究所研制的MC型棉纖維馬克隆儀，利用全數字化的測試系統，微電腦完成測量的自動(dòng)控制和數據處理，具有對馬克隆校準棉樣的自動(dòng)校正功能。
2.2二次壓縮氣流法的應用
    二次壓縮氣流法主要采用固定氣流流量，測試兩次壓縮的壓力差，根據相關(guān)數學(xué)模型得到棉纖維的馬克隆值、細度、成熟度。
    具體測試流程為：試樣筒內放入開(kāi)松良好、清潔、調濕（置于大氣中）、無(wú)規則取向的指定質(zhì)量棉纖維試樣，先后壓縮成兩種不同的固定體積，形成纖維多孔塞。測量試樣在不同壓縮狀態(tài)下透氣性。在每一種壓縮狀態(tài)下，氣流以指定的流量通過(guò)試樣，在壓力計上指示出試樣上的壓力降（以毫米水柱高度表示），得到兩個(gè)壓力降，一個(gè)松壓纖維塞的壓力降（用PL表示），另一個(gè)緊壓纖維塞的壓力降（用PH表示），用相應的計算模型和公式可以得到棉纖維的馬克隆值Mic、細度LD、成熟度比M、成熟纖維百分率PM。
    當前國內市場(chǎng)上采用二次壓縮氣流法測試棉纖維細度成熟度主要有以下四個(gè)廠(chǎng)家：英國錫萊(SDL)、英國維拉（WIRA）、常州第一紡織設備有限公司，長(cháng)嶺紡電公司，這些儀器均能同時(shí)測試棉纖維的馬克隆值、細度、成熟度比和成熟纖維百分率指標，它們各有其特點(diǎn)。
    采用二次壓縮氣流法的棉纖維細度成熟度測試儀得到的細度、成熟度比、成熟纖維百分率指標與傳統測試方法從理論上存在差異，同時(shí)溫濕度對測試指標有一定的影響，但通過(guò)進(jìn)行軟件修正、棉花校正等手段能實(shí)現準確測試。采用二次壓縮氣流法的棉纖維細度成熟度測試儀與傳統測試方法相比具有測試指標全、測試速度快、測試質(zhì)量大、代表性強等優(yōu)點(diǎn)，適合紡織廠(chǎng)使用。
3二次壓縮氣流法應用于棉纖維測試的具體實(shí)現
    現介紹二次壓縮氣流法測試棉纖維馬克隆、細度、成熟度系統（在此稱(chēng)之為棉纖維細度成熟度測試儀）的組成、功能實(shí)現以及測試數據與傳統測試方法的對比。
3.1系統組成和功能實(shí)現
    棉纖維細度成熟度測試儀主要由主處理機（包括計算機、鍵盤(pán)、鼠標、串口通信卡），主機（包括真空泵、測試筒、流量控制器、壓力計、控制單元等）、顯示器、打印機、電子秤等組成。
    測試控制過(guò)程如下:主處理機檢測到電子秤稱(chēng)取合適質(zhì)量棉花樣品后，通過(guò)RS232接口向主機發(fā)送測試命令，主機打開(kāi)真空泵，并控制流量控制器產(chǎn)生一次壓縮流量，同時(shí)通過(guò)閥島上繼電器控制雙壓縮氣缸實(shí)現一次壓縮體積，此時(shí)通過(guò)壓力計檢測氣流通過(guò)腔體內棉花樣品產(chǎn)生的壓力降，二次壓縮控制過(guò)程類(lèi)似于一次壓縮。這樣得到兩次壓力降，并通過(guò)一定的模型算法最終得到相關(guān)指標，并實(shí)現最終測試結果保存、顯示和打印。
3.2 測試數據與傳統方法的對比
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