■ 張建柱

〔天津市紡織纖維檢驗(yàn)所，天津300192〕

我國(guó)棉花回潮率電測(cè)器技術(shù)發(fā)展綜述

■ 張建柱

〔天津市紡織纖維檢驗(yàn)所，天津300192〕

棉花回潮率不但影響加工質(zhì)量和存儲(chǔ)安全，也是我國(guó)現(xiàn)階段棉花貿(mào)易中重要的重量結(jié)算依據(jù)。測(cè)定棉花回潮率的方法主要有離線式和在線式兩種方式。其中，離線式方式目前被廣泛應(yīng)用于棉花收購、加工生產(chǎn)、棉花儲(chǔ)運(yùn)和紡織生產(chǎn)過程。本文回顧了電測(cè)器的幾個(gè)主要發(fā)展階段，重點(diǎn)介紹了新型電測(cè)器的結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點(diǎn)。

棉花回潮率；測(cè)定技術(shù)；發(fā)展過程；新型電測(cè)器

1 前言

在我國(guó)，幾十年來一直以準(zhǔn)重做為棉花的結(jié)算重量，其中，棉花回潮率又是進(jìn)行棉花貿(mào)易結(jié)算的重要依據(jù)，影響著交易雙方的經(jīng)濟(jì)利益，不論是在籽棉交售結(jié)算環(huán)節(jié)還是在皮棉貿(mào)易結(jié)算環(huán)節(jié)，回潮率都是貿(mào)易雙方關(guān)注的焦點(diǎn)。為了做到公平結(jié)算，國(guó)家相關(guān)部門歷來十分重視棉花回潮率的測(cè)定工作，“原棉水分測(cè)定儀”一直以來被列入國(guó)家強(qiáng)制計(jì)量檢定儀器設(shè)備目錄，產(chǎn)品制造單位必須申請(qǐng)辦理《計(jì)量器具制造許可證》。

從20世紀(jì)50年代開始到現(xiàn)在，一種采用電阻法原理來測(cè)量原棉水分的儀器，一直承擔(dān)著棉花貿(mào)易中水分（回潮率）的測(cè)量，這就是大家熟知的“原棉回潮率測(cè)定儀”（簡(jiǎn)稱電測(cè)器）。隨著棉花質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，“原棉回潮率測(cè)定儀”在結(jié)構(gòu)、性能等方面也在不斷改進(jìn)和提高，已經(jīng)從最初的指針式發(fā)展到現(xiàn)在的微電腦智能式儀器，檢測(cè)結(jié)果數(shù)碼即時(shí)顯示并可根據(jù)需要進(jìn)行自動(dòng)傳輸。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6102.2-2009《原棉回潮率試驗(yàn)方法 電測(cè)器法》，已經(jīng)從2009年9月1日開始正式實(shí)施，國(guó)家相關(guān)部門為貫徹該標(biāo)準(zhǔn)制定了JJG845-2009《原棉水分測(cè)定儀》國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程。

在實(shí)際工作中，為正確使用原棉回潮率測(cè)定儀，做好棉花回潮率的測(cè)定工作，有必要對(duì)電測(cè)器的發(fā)展過程做以了解。

2 電測(cè)器幾個(gè)主要發(fā)展階段

解放后，我國(guó)用于測(cè)定棉花回潮率（過去稱為水分）的電測(cè)器主要經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段，每一階段儀器的結(jié)構(gòu)、電器、面板都有所不同。

2.1 20世紀(jì)50～60年代儀器狀況

2.1.1 主要結(jié)構(gòu)

木箱加上固定、活動(dòng)極板，這種結(jié)構(gòu)至今還在被延用。

2.1.2 電氣

由多節(jié)疊層電池串聯(lián)，形成測(cè)試棉花水分兩極板間電壓。

2.1.3 面板形式

機(jī)械式波段選擇開關(guān)、滿度調(diào)節(jié)電位器、機(jī)械表盤。這時(shí)的儀器是與當(dāng)時(shí)基礎(chǔ)工業(yè)和科技水平相適應(yīng)的。

2.2 20世紀(jì)70～80年代儀器狀況

2.2.1 主要結(jié)構(gòu)

木箱加上固定、活動(dòng)極板，這種結(jié)構(gòu)至今還在被延用。

2.2.2 電氣

利用半導(dǎo)體三極管逆變，產(chǎn)生測(cè)試棉花水分兩極板間電壓，另外加上了熱敏電阻。

2.2.3 面板形式

機(jī)械式波段選擇開關(guān)、滿度調(diào)節(jié)電位器、機(jī)械表盤。

與上一階段相比，這個(gè)階段儀器的進(jìn)步主要體現(xiàn)在電器部分。

2.3 20世紀(jì)90年代～2009年儀器狀況

2.3.1 主要結(jié)構(gòu)

木箱加上固定、活動(dòng)極板，至今還在被延用。

2.3.2 電氣

在上一階段的基礎(chǔ)上，引入了微電腦單片機(jī)，測(cè)定結(jié)果可數(shù)碼顯示，部分機(jī)型還同時(shí)具備數(shù)據(jù)輸出功能。這個(gè)階段的儀器已初步具備了智能化特點(diǎn)。

2.3.3 面板形式

機(jī)械式波段選擇開關(guān)、滿度調(diào)節(jié)電位器、數(shù)字顯示。這時(shí)的儀器雖然運(yùn)用了微電腦單片機(jī)技術(shù)，但如何將微電腦單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用到最佳狀態(tài)還存在提升空間。

3 新型電測(cè)器主要技術(shù)特點(diǎn)

為適應(yīng)GB 1103-2007《棉花 細(xì)絨棉》的實(shí)施，根據(jù)我國(guó)棉花產(chǎn)業(yè)新形勢(shì)發(fā)展需求，特別是新疆地區(qū)低溫狀態(tài)下傳統(tǒng)檢測(cè)儀器存在飄移的情況，中國(guó)纖維檢驗(yàn)局于2007年就新型回潮率檢測(cè)儀研制申請(qǐng)了國(guó)家課題，組織國(guó)內(nèi)棉檢儀器研制單位聯(lián)合開展技術(shù)攻關(guān)和大量試驗(yàn)驗(yàn)證，于2008年研制成功新一代原棉回潮率測(cè)定儀—XJ130型電測(cè)器。該儀器重新建立了檢測(cè)數(shù)學(xué)模型；在參比電路補(bǔ)償、傳感器的選擇等方面都作了重大改進(jìn)；對(duì)水份與電阻曲線的描述更為精確。是傳統(tǒng)電測(cè)器的更新?lián)Q代產(chǎn)品，解決了傳統(tǒng)電測(cè)器低溫不能測(cè)量、溫度補(bǔ)償不準(zhǔn)確；回潮率數(shù)學(xué)模型不準(zhǔn)確、分度不科學(xué)、非線性問題按線性處理；測(cè)試電壓等級(jí)高、種類多，對(duì)制造、使用和準(zhǔn)確測(cè)量都帶來了不便等八個(gè)亟待解決的問題，把我國(guó)棉花回潮率測(cè)試技術(shù)提高到了一個(gè)新的水平。新型電測(cè)器已經(jīng)于2008/2009棉花年度在全國(guó)進(jìn)行了試用考核，證明儀器性能穩(wěn)定，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確，操作方便，滿足了我國(guó)棉花產(chǎn)業(yè)各領(lǐng)域的使用需求。

與傳統(tǒng)電測(cè)器相比，XJ130型電測(cè)器在儀器結(jié)構(gòu)、電器和面板幾部分都有較大的改進(jìn)。

3.1 主要結(jié)構(gòu)

我們知道，干燥的原棉其等效電阻阻值很高，極值可達(dá)3.68G之多，因此，對(duì)儀器的絕緣指標(biāo)有很高的要求。前三個(gè)階段的儀器無一例外都采用厚實(shí)木板來做成木箱以滿足儀器的以上要求。但是在實(shí)際使用過程，木箱變型、吸潮、制作尺寸精度保證等諸多問題困擾著儀器制造廠家。

XJ130型電測(cè)器的結(jié)構(gòu)箱體，用加強(qiáng)型骨架與鋁合金外箱內(nèi)外兩層組合替代了該類儀器用木箱作為殼體的傳統(tǒng)工藝。其中，內(nèi)層由金屬鋼板組成加強(qiáng)型骨架，外層由鋁合金外箱組成，加強(qiáng)型骨架裝入鋁合金外箱中。除此之外，儀器的測(cè)試棉花腔體將原來傳統(tǒng)儀器上固定絕緣極板，左、右絕緣側(cè)板，底部絕緣板和壓棉玻璃滑行槽，設(shè)計(jì)成無縫拼接的一體化簸箕狀結(jié)構(gòu)裝置（注塑件），將儀器的活動(dòng)極板歸入簸箕狀結(jié)構(gòu)裝置中進(jìn)行縱向水平前后移動(dòng)，實(shí)施機(jī)械加壓735N，實(shí)現(xiàn)機(jī)械加壓方式對(duì)原棉的密實(shí)度控制。這樣既解決了金屬鋼板組成的加強(qiáng)型骨架和測(cè)試棉花腔體間的絕緣問題，又解決了儀器在使用過程中，棉纖維殘留在儀器測(cè)試棉花腔體各絕緣板的拼縫之中而造成極板漏電，影響測(cè)量正確性問題；同時(shí)，也提高了原棉回潮率測(cè)定儀的外觀質(zhì)量，堅(jiān)固性加強(qiáng)，測(cè)量結(jié)果受環(huán)境影響程度降低，儀器維護(hù)周期延長(zhǎng)，生產(chǎn)效率提高。

原棉回潮率測(cè)定儀機(jī)芯總成、電池架總成分別安裝在加強(qiáng)型骨架的上部和上部頂側(cè)；板狀固定電極安裝在一體化簸箕狀結(jié)構(gòu)裝置的固定絕緣極板上，板狀活動(dòng)電極安裝在活動(dòng)絕緣極板上并與壓力器總成的外套筒端面緊固；壓力器總成的齒條部分插入推桿壓力器支架，壓力器推桿支架緊固在加強(qiáng)型骨架下部的底板與后側(cè)板上；將裝配完成后的儀器總成裝入鋁合金外箱 （鋁合金外箱左右側(cè)開有供推桿操作壓力的孔和供安裝電池的長(zhǎng)方孔）后緊固。

3.2 電氣

為保證測(cè)量的正確性，同時(shí)提高其工作穩(wěn)定性，新型電測(cè)器充分發(fā)揮單片機(jī)的智能化功能，將儀器的測(cè)量電壓升級(jí)為穩(wěn)壓裝置，同時(shí)為儀器今后使用可充電池留下改進(jìn)余地；注塑一次成形的簸箕狀絕緣結(jié)構(gòu)的測(cè)試棉花腔體，大大改善了環(huán)境濕度變化對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，也避免了測(cè)試過程中殘留纖維進(jìn)入極板縫隙內(nèi)而影響測(cè)量的準(zhǔn)確性的情況，使傳統(tǒng)儀器通常頻繁出現(xiàn)的測(cè)試棉花腔漏電現(xiàn)象從源頭上根除；另外，數(shù)字式溫度傳感器可高精度動(dòng)態(tài)測(cè)量實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度，對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行科學(xué)補(bǔ)償。

3.3 面板形式及操作

丟棄機(jī)械操作部件，使用輕觸按健操縱儀器，同時(shí)為儀器今后運(yùn)用感應(yīng)式按鍵留下余地；配以漢字大屏幕背光顯示器，加之高質(zhì)量語音和電池使用進(jìn)程顯示，極大地方便了儀器操作。

取原棉試樣50 g，均勻放入測(cè)試原棉腔內(nèi)，操作左右可選擇式推桿加壓裝置加壓，使活動(dòng)電極板前移壓緊原棉，達(dá)735 N時(shí)自動(dòng)接通電源開始測(cè)試，并對(duì)測(cè)量的原棉回潮率數(shù)值進(jìn)行非線性補(bǔ)償修正，再將修正后的數(shù)值顯示在液晶背光中文顯示器上，同時(shí)將修正后的數(shù)值通過語音電路報(bào)出，測(cè)試過程完成。

4 結(jié)語

XJ130型電測(cè)器已通過國(guó)家有關(guān)部門技術(shù)鑒定并取得制造（修理）計(jì)量器具許可證，是目前唯一符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6102.2-2009《原棉回潮率試驗(yàn)方法 電測(cè)器法》的離線式原棉回潮率測(cè)定裝置。按照國(guó)家主管部門的統(tǒng)一規(guī)劃，從2009/2010棉花年度開始，將逐步淘汰或升級(jí)傳統(tǒng)的電測(cè)器，推廣應(yīng)用新型電測(cè)器，為修訂國(guó)標(biāo)GB 1103-2007《棉花 細(xì)絨棉》提供技術(shù)支撐。在實(shí)際應(yīng)用中，為保證檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，操作者應(yīng)遵守儀器操作規(guī)程；同時(shí)，要定期送檢，確保儀器正確的技術(shù)狀態(tài)。