摘 要：為了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)漿紗質(zhì)量，現(xiàn)代漿紗機(jī)大多配有漿紗回潮率測(cè)試儀。測(cè)試儀基于電阻法來測(cè)試漿紗回潮率，由于受到原紗、漿紗生產(chǎn)以及外界環(huán)境的影響，漿紗回潮率的實(shí)際檢測(cè)通常存在一定誤差。為了實(shí)現(xiàn)漿紗回潮率的精準(zhǔn)檢測(cè)，仿照漿紗機(jī)片紗運(yùn)行狀態(tài)，搭建了一套片紗回潮率測(cè)試裝置。通過對(duì)漿紗回潮率影響因素進(jìn)行合理化假設(shè)，構(gòu)建了紗線線密度、覆蓋系數(shù)、環(huán)境相對(duì)濕度、測(cè)試回潮率與真實(shí)回潮率的數(shù)學(xué)模型，提出了一種電阻法檢測(cè)漿紗回潮率的糾偏方法，并驗(yàn)證了該數(shù)學(xué)模型的有效性。使用該方法糾偏后，測(cè)試回潮率誤差減小了24.8%，說明該糾偏模型可以用于闡明紗線線密度、覆蓋系數(shù)、環(huán)境相對(duì)濕度及真實(shí)回潮率對(duì)測(cè)試回潮率的影響關(guān)系，并且能有效提高漿紗回潮率的檢測(cè)精度。

關(guān)鍵詞：紗線回潮率；紗線線密度；環(huán)境相對(duì)濕度；覆蓋系數(shù)；數(shù)學(xué)模型

中圖分類號(hào)：TS111.9

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1009-265X（2025）02-0075-08

漿紗回潮率^［1］在漿紗生產(chǎn)中是非常重要的指標(biāo)之一。漿紗回潮率是指漿紗中水分的質(zhì)量對(duì)漿紗干燥質(zhì)量的百分比，用來衡量漿紗中含有多少水分。漿紗回潮率不僅影響漿紗性能，還關(guān)系到漿紗烘燥的能量消耗?？刂坪脻{紗回潮率，可以節(jié)約蒸汽消耗，節(jié)約能源，降低成本。

目前測(cè)試漿紗回潮率最傳統(tǒng)的方法是烘箱干燥法。這種方法較為繁瑣，不易在較短時(shí)間內(nèi)得出回潮率值，但因其測(cè)試較為準(zhǔn)確，烘箱干燥法常用作對(duì)照實(shí)驗(yàn)。漿紗回潮率的間接測(cè)試方法有電阻法、電容法^［2］、紅外法^［3］、微波法^［4-5］、CCD（電荷耦合器）法等。因?yàn)椴牧匣爻甭什煌?，這些方法測(cè)得的電阻率、介電常數(shù)以及對(duì)特定波長的電磁波吸收程度也不同。電阻法測(cè)試回潮率較為便捷，操作簡單且成本較低，在目前的企業(yè)生產(chǎn)中比較常見。已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的電阻式回潮率測(cè)試設(shè)備有德國Mahlo公司EMC系列的干燥過程控制系統(tǒng)和國產(chǎn)美濕卡回潮率測(cè)控裝置^［6］。此類設(shè)備通過測(cè)試電極（測(cè)濕輥）和參考電極（導(dǎo)布輥）來夾持紡織材料，其測(cè)試原理是：通過測(cè)量材料中的電阻率變化來計(jì)算材料的回潮率。上述回潮率測(cè)試設(shè)備主要適用于織物回潮率檢測(cè)以及濕處理烘干工藝，可以研究不同纖維種類對(duì)測(cè)試回潮率的影響。盡管目前市面上的設(shè)備可以用于檢測(cè)片紗回潮率，但其適用性可能會(huì)受到一定的限制。漿紗機(jī)上片紗的排列不同于織物結(jié)構(gòu)，需要考慮到織物回潮率測(cè)試與片紗回潮率測(cè)試之間的差異。片紗回潮率更易受到紗線線密度、覆蓋系數(shù)、環(huán)境相對(duì)濕度的影響，因此，漿紗企業(yè)經(jīng)常反映檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)。

為提高回潮率測(cè)試精度，本文在現(xiàn)有電阻法回潮率檢測(cè)的基礎(chǔ)上，研究紗線線密度、覆蓋系數(shù)和環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)回潮率的影響規(guī)律。另外，本文擬搭建一套模仿漿紗機(jī)運(yùn)行的片紗回潮率測(cè)試裝置，以便實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)參數(shù)的便捷調(diào)節(jié)和測(cè)試數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)采集，還對(duì)紗線線密度、覆蓋系數(shù)、環(huán)境相對(duì)濕度、測(cè)試回潮率與真實(shí)回潮率之間的關(guān)系建立機(jī)理模型，并構(gòu)建回潮率與各影響因素之間的糾偏模型，用于提高漿紗回潮率的檢測(cè)精度，有助于優(yōu)化漿紗質(zhì)量、節(jié)約漿紗能耗，具有一定的工程實(shí)用價(jià)值。

1 紗線線密度、覆蓋系數(shù)及環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)回潮率的影響關(guān)系建模

本文首先建立了紗線線密度、漿紗覆蓋系數(shù)、環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)電阻法所測(cè)得漿紗回潮率的影響關(guān)系模型。為了簡化模型結(jié)構(gòu)問題，集中分析對(duì)回潮率影響較大的因素，避免模型參數(shù)過多造成擬合困難。本文對(duì)漿紗回潮率檢測(cè)過程進(jìn)行合理化假設(shè)，主要假設(shè)為：1）紗線為縱橫面尺寸穩(wěn)定均勻，電學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的電阻；2）檢測(cè)過程中，測(cè)試輥對(duì)片紗表面的壓力保持不變。

1.1 紗線線密度與電阻關(guān)系建模

在測(cè)試過程中，紗線測(cè)量長度不變，且紗線材質(zhì)不變，則導(dǎo)體的電學(xué)性質(zhì)也不變。由此可得，紗線的橫截面積與電阻成反比，紗線線密度與紗線的橫截面積成正比，即紗線線密度與電阻成反比。具體公式如式（1）：

Ri=ρLY（1）

式中：Ri為單根紗線電阻，kΩ；ρ為紗線電阻率，Ω·mm；L為紗線測(cè)試長度，m；Y為紗線橫截面積，mm2。

紗線電阻率ρ與真實(shí)回潮率W1之間的關(guān)系^［7］為：

ρ=a^W1（2）

式中：W1為真實(shí)回潮率，%；a為待定系數(shù)。

記紗線直徑為d，則紗線橫截面積Y可表示為：

Y=π（d2）2（3）

紗線線密度t與直徑d計(jì)算公式^［8］為：

d=zt（4）

式中：紗線線密度t在9.84～14.76 tex之間時(shí)，z為0.04，線密度小于9.84 tex時(shí)，z為0.037。

將式（2）—（3）代入式（1）中可得：

Ri=4La^W1πd2（5）

1.2 紗線覆蓋系數(shù)與電阻關(guān)系建模

紗線線密度和覆蓋系數(shù)決定測(cè)試寬度內(nèi)的紗線根數(shù)，測(cè)試過程中紗線與測(cè)試輥形成閉合回路如圖1所示。

紗線在繞紗過程中會(huì)隨機(jī)產(chǎn)生重疊效應(yīng)。在低覆蓋系數(shù)下，片紗呈平行排列，紗線重疊較少，隨著紗線根數(shù)增加，即并聯(lián)電阻增多，總電阻逐漸降低。隨著覆蓋系數(shù)持續(xù)增加，紗線排列密度增大，紗線重疊的概率也逐漸增加，重疊部分的紗線為串聯(lián)關(guān)系，平行部分紗線為并聯(lián)關(guān)系，此時(shí)測(cè)試電阻值為紗線并、串聯(lián)結(jié)合體，可得紗線電阻受覆蓋系數(shù)的影響并非單調(diào)變化。在測(cè)試過程中，每根紗線電阻相等，紗線總電阻計(jì)算方法可表示為：

1R紗=1Ri+1Ri+1Ri+…+12Ri+12Ri=

nRi-n12Ri=2n-n12Ri（6）

R紗=2Ri2n-n1（7）

式中：R紗為紗線總電阻，kΩ；n為紗線總根數(shù)，根；n1為重疊紗線根數(shù)，根。

假設(shè)測(cè)試寬度為c，覆蓋系數(shù)f與紗線總根數(shù)n的關(guān)系可表示為：

f=ndc（8）

紗線總根數(shù)n與覆蓋系數(shù)f的關(guān)系可表示為：

n=cfd（9）

式中：f為覆蓋系數(shù)，%；c為測(cè)試寬度，mm。

重疊紗線根數(shù)n1與覆蓋系數(shù)f的關(guān)系可表示為：

n1=c（f²+k）d（10）

式中：k為待定系數(shù)。

將式（4）—（6）、式（9）和式（10）代入式（7）可得：

R紗=8Lzcπa^W1（2f-f²-k）t（11）

在式（11）中，保持其他自變量不變時(shí)，覆蓋系數(shù)與紗線電阻的關(guān)系為一元二次函數(shù)，即覆蓋系數(shù)對(duì)電阻的影響可無限大或者無限小。但此種情況偏離實(shí)際，不符合該變量的物理意義。因此，使用高斯函數(shù)進(jìn)行調(diào)制，將公式（11）調(diào)整為：

R紗=8k1Lzcπa^W1e^{-（f-β）2λ2}t（12）

式中：λ、β、k1為待定系數(shù)。

1.3 環(huán)境相對(duì)濕度與空氣電阻之間的關(guān)系建模

在低電壓或常溫常壓下，空氣是一種良好的絕緣體，氣體分子之間的間隔較大，阻礙了電子的自由移動(dòng)，使得空氣不具備導(dǎo)電性，因此在本文假設(shè)中，空氣作為絕緣體存在。已知絕緣體與環(huán)境相對(duì)濕度的關(guān)系呈近似反比例函數(shù)關(guān)系^［9］，可表示為：

R氣=qh（13）

式中：R氣為在一定濕度時(shí)空氣中的電阻，kΩ；h為環(huán)境相對(duì)濕度，%；q為待定系數(shù)。

1.4 回潮率與紗線線密度、覆蓋系數(shù)、環(huán)境相對(duì)濕度關(guān)系建模

紗線總電阻R紗與在一定濕度時(shí)空氣中的電阻R氣可以近似看作并聯(lián)關(guān)系，因此紗線電阻R紗與空氣電阻R氣之間的關(guān)系表示為：

1R=1R紗+1R氣（14）

已知測(cè)試電阻R與測(cè)試回潮率W的關(guān)系為冪函數(shù)，其可表示為：

R=5.69×10¹¹W^-9（15）

式中：R為測(cè)試電阻，kΩ；W為測(cè)試回潮率，%。

將式（12）—（14）代入式（15）中，記zcπ8k1L為K，1q記為K1，可得：

W=9（Ke^{-（f-β）2λ2}ta^W1+K1h+K2）×5.69×10¹¹（16）

式中：K、K1、K2均為常系數(shù)。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 儀器和材料

2.1.1 基于漿紗機(jī)運(yùn)行模擬的片紗回潮率測(cè)試裝置

紡織材料中所含水分不同時(shí)，材料的導(dǎo)電性不同。水易導(dǎo)電，水分含量增多時(shí)，電阻減小，電流增大。漿紗在線測(cè)試回潮率時(shí)，漿液濃度、車速、壓漿力等參數(shù)的變化均會(huì)影響上漿和烘燥效果，難以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行精確采集；同時(shí)漿紗機(jī)上制樣復(fù)雜，不利于實(shí)驗(yàn)參數(shù)的快速調(diào)節(jié)。因此為方便實(shí)驗(yàn)，本文搭建了基于漿紗機(jī)運(yùn)行模擬的片紗回潮率測(cè)試裝置（見圖2），該測(cè)試裝置主要包括上部分的電阻法回潮率測(cè)試部件5與下部分的漿紗機(jī)模擬運(yùn)行實(shí)驗(yàn)部件。漿紗機(jī)模擬運(yùn)行實(shí)驗(yàn)部件包括卷繞部件2、底座1、控制主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的伺服電機(jī)3及導(dǎo)紗部件4?？刂茖?dǎo)紗部件4與卷繞部件2的電機(jī)轉(zhuǎn)速比，使形成不同覆蓋系數(shù)的片紗纏繞在卷繞部件2上，完成制樣；開啟卷繞部件2的電機(jī)，使卷繞部件2中繞有片紗的主軸模擬漿紗機(jī)運(yùn)行。最后，再將測(cè)試部件5的測(cè)試輥放下，使測(cè)試輥接觸片紗與主軸形成閉合回路，在測(cè)試部件的上位機(jī)中顯示出測(cè)試回潮率。

2.1.2 材料和儀器

實(shí)驗(yàn)材料：純棉紗線（緊密紡，無錫一棉紡織集團(tuán)有限公司）。

實(shí)驗(yàn)儀器：CS-HCL300冠亞水分測(cè)定儀（深圳市冠亞技術(shù)科技有限公司）；HWS-150B恒溫恒濕培養(yǎng)箱（紹興蘇珀儀器有限公司）；恒凱智能電子防潮箱（中山市藍(lán)銳電子科技有限公司）；電熱鼓風(fēng)干燥箱（后稱八籃烘箱）；FKL-JH30B駱駝工業(yè)無霧加濕器（寧波林下電器科技有限公司）。

2.2 實(shí)驗(yàn)方案

2.2.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)及方法

a）紗線線密度：因漿紗回潮率中上漿率等影響因素較難控制，本文先使用原紗進(jìn)行測(cè)試，后續(xù)將基于本論文結(jié)論繼續(xù)研究漿料及上漿率等因素對(duì)回潮率測(cè)試結(jié)果的影響。選用紗線線密度分別為5.91、7.38、9.84、14.76 tex的純棉紗線。

b）紗線覆蓋系數(shù)：覆蓋系數(shù)分別設(shè)置為10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%。覆蓋系數(shù)由導(dǎo)紗部件電機(jī)n2和卷繞部件電機(jī)n3相互配合共同控制，覆蓋系數(shù)的計(jì)算公式可表示為：

f=dydy+d（17）

n3=10n2d+dy（18）

式中：dy為紗線間隔，mm；n3為卷繞部件轉(zhuǎn)速，r/min；n2為導(dǎo)紗部件轉(zhuǎn)速，r/min。

設(shè)計(jì)覆蓋系數(shù)后，通過測(cè)試長度中的紗線根數(shù)對(duì)覆蓋系數(shù)計(jì)算公式的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證，覆蓋系數(shù)驗(yàn)證公式可表示為：

f=ndc（19）

c）環(huán)境相對(duì)濕度：通過加濕器改變環(huán)境相對(duì)濕度，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中環(huán)境相對(duì)濕度的變化選擇60%、65%、70%、75%這4個(gè)參數(shù)水平。

為獲取不同紗線線密度、覆蓋系數(shù)、環(huán)境相對(duì)濕度下的回潮率數(shù)據(jù)以擬合模型，在60%～75%的環(huán)境相對(duì)濕度下，使用不同相對(duì)濕度下恒濕48 h后的不同線密度的紗線在10%～100%的覆蓋系數(shù)下進(jìn)行全面試驗(yàn)。測(cè)試時(shí)將充分恒濕后的不同線密度紗線使用片紗回潮率測(cè)試裝置測(cè)試得到測(cè)試回潮率，同時(shí)參照GB/T 9995—1997《紡織材料含水率和回潮率的測(cè)定 烘箱干燥法》使用水分測(cè)試儀測(cè)定該部分紗線的真實(shí)回潮率，測(cè)試回潮率與真實(shí)回潮率同步進(jìn)行以避免紗線吸放濕而導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生誤差。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)條件

在回潮率測(cè)試儀測(cè)試過程中，卷繞部件的主軸將會(huì)持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速n3和讀取數(shù)據(jù)時(shí)間對(duì)測(cè)試結(jié)果可能會(huì)有影響，因此，需要進(jìn)行可行性、穩(wěn)定性驗(yàn)證來排除其他因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。回潮率測(cè)試時(shí)主軸轉(zhuǎn)速選擇為100、200、300、400、500 r/min。

實(shí)驗(yàn)得出測(cè)試時(shí)卷繞部件中伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速對(duì)回潮率測(cè)試并無明顯影響，但為了提高所采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，將卷繞部件的轉(zhuǎn)速均設(shè)置為400 r/min。開機(jī)運(yùn)行后，觀察片紗運(yùn)行20 min內(nèi)測(cè)試回潮率的變化，發(fā)現(xiàn)紗線測(cè)試回潮率在2 min內(nèi)數(shù)值基本保持不變，但隨測(cè)試時(shí)間延長，測(cè)試數(shù)據(jù)會(huì)因紗線的吸濕或放濕出現(xiàn)波動(dòng)，影響測(cè)試結(jié)果。因此，后續(xù)實(shí)驗(yàn)均在開機(jī)運(yùn)行1 min內(nèi)完成測(cè)試回潮率的讀取，并同步用水分儀測(cè)試紗線的真實(shí)回潮率。

利用水分測(cè)定儀測(cè)試回潮率時(shí)，紗線質(zhì)量的變化會(huì)造成紗線回潮率測(cè)試誤差的產(chǎn)生，因此選用2、3、4、5 g進(jìn)行水分測(cè)試儀穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，其中每種紗線質(zhì)量選取4個(gè)平行樣①②③④，結(jié)果見表1所示。

由表1可知，紗線質(zhì)量為5 g時(shí)，水分儀測(cè)試所得回潮率較為穩(wěn)定。紗線質(zhì)量越小，其所含水分越少，水分占比越大，測(cè)試回潮率波動(dòng)越大；紗線質(zhì)量較大時(shí)，水分占比小，測(cè)試回潮率較為穩(wěn)定。紗線質(zhì)量在5 g及以上時(shí)測(cè)試回潮率較為穩(wěn)定，由于測(cè)試回潮率時(shí)容器容量的限制，本實(shí)驗(yàn)紗線質(zhì)量選用5 g，水分儀測(cè)試時(shí)烘燥溫度設(shè)置為105 ℃，恒定時(shí)間設(shè)置為100 s。

按照GB/T 9995—1997《紡織材料含水率和回潮率的測(cè)定》中的烘箱干燥法分別使用八籃烘箱和水分儀對(duì)14.76 tex紗線的回潮率進(jìn)行測(cè)試，八籃烘箱與水分儀的樣本容量分別取50、5 g，水分儀編號(hào)①②③④分別為4個(gè)平行樣品，最終取平均值，測(cè)試結(jié)果如表2所示。

由表2可知，八籃烘箱與水分儀測(cè)試的真實(shí)回潮率誤差為0.01%，誤差較小。使用八籃烘箱測(cè)試真實(shí)回潮率時(shí)樣品需50 g以上，樣本容量較大，且耗時(shí)較長，無法即時(shí)得出紗線真實(shí)回潮率；水分儀小巧便攜，所需樣本較少，可即時(shí)得出真實(shí)回潮率，且測(cè)試得出的真實(shí)回潮率與八籃烘箱的基本一致，因此本文使用水分儀測(cè)試真實(shí)回潮率。

2.3 模型參數(shù)擬合

本文所構(gòu)建模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳統(tǒng)的梯度下降法是隨機(jī)設(shè)置初值找尋目標(biāo)函數(shù)的最小值，此算法對(duì)初始參數(shù)點(diǎn)非常敏感，初始點(diǎn)選擇不當(dāng)可能會(huì)導(dǎo)致最終結(jié)果為局部最優(yōu)解，無法獲得理想的結(jié)果。因此本文使用粒子群算法^［10］進(jìn)行模型擬合，此算法是通過模擬群體行為解決優(yōu)化問題，具有全局搜索能力，可有效彌補(bǔ)梯度下降法的不足。在優(yōu)化過程中，建立的目標(biāo)函數(shù)使用最小二乘擬合計(jì)算真實(shí)值與預(yù)估值在坐標(biāo)軸上的距離，得出符合真實(shí)值趨勢(shì)走向的預(yù)估值模型系數(shù)，整個(gè)過程具有隨機(jī)性。

對(duì)不同線密度紗線的覆蓋系數(shù)、環(huán)境濕度、真實(shí)回潮率與測(cè)試回潮率的結(jié)果進(jìn)行上述的模型擬合，試驗(yàn)值與擬合值對(duì)比圖如圖3所示，其中3（a）—（d）這4張分圖分別表明紗線線密度為5.91、7.38、9.84、14.76 tex時(shí)各影響因素與測(cè)試回潮率的關(guān)系變化趨勢(shì)。

式（16）中擬合所得常系數(shù)的值見表3。

本文中紗線回潮率與各影響因素關(guān)系模型的擬合優(yōu)度R2為0.8827，均方誤差MSE為0.0273，這表明了本文所建立的數(shù)學(xué)模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表達(dá)能力較好。

由圖3可知，紗線線密度對(duì)測(cè)試回潮率的影響較小，在導(dǎo)體電學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的條件下，導(dǎo)體厚度變化較小時(shí)，電阻值的差距也較小，對(duì)測(cè)試回潮率的影響較不明顯。在較高環(huán)境相對(duì)濕度下，測(cè)試回潮率受覆蓋系數(shù)的影響較為明顯，因?yàn)榄h(huán)境相對(duì)濕度增加會(huì)使空氣中的水分子附著在紗線表面形成水膜，紗線表面漏電電流增加而電阻減小。因紗線隨機(jī)產(chǎn)生重疊，覆蓋系數(shù)逐漸增大時(shí)，測(cè)試回潮率呈先增大后減小趨勢(shì)；環(huán)境相對(duì)濕度逐漸增大時(shí)，測(cè)試回潮率受覆蓋系數(shù)變化的影響也逐漸增大。

2.4 模型效果驗(yàn)證

基于本文構(gòu)建的糾偏模型，可推導(dǎo)出糾偏后測(cè)試回潮率的公式，即給定測(cè)試回潮率W，將式（16）進(jìn)行變形，可得糾偏后測(cè)試回潮率W′的計(jì)算公式為（其中常系數(shù)的值見表3所示）：

W′=logaKe^{-（f-β）2λ2}tW95.69×10^-11-K1h-K2（20）

式中：W′為糾偏后測(cè)試回潮率，%；W為糾偏前測(cè)試回潮率，%。

為驗(yàn)證此方法的有效性，制備另一批紗線樣品，覆蓋系數(shù)、紗線線密度和環(huán)境相對(duì)濕度均與上文相同，然后進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證。將測(cè)試實(shí)驗(yàn)中得出的不同紗線線密度t、覆蓋系數(shù)f、環(huán)境相對(duì)濕度h及測(cè)試回潮率值代入公式（20）中，可得擬合的W′值，再使用水分儀測(cè)試每個(gè)樣品的真實(shí)回潮率W1。糾偏前后的測(cè)試回潮率對(duì)比如圖4所示，從圖中可以發(fā)現(xiàn)，在未經(jīng)過糾偏處理的測(cè)試回潮率略有偏高，整體呈現(xiàn)向上偏移的趨勢(shì)，同時(shí)離散性稍顯突出。經(jīng)過本文模型糾偏處理后的測(cè)試回潮率更接近真實(shí)值，且離散性得到了一定程度的改善。然而，在實(shí)驗(yàn)過程中

還存在其他影響因素可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生了系統(tǒng)性誤差，使模型未能達(dá)到預(yù)期效果。因此，在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中，將特別注意此類問題的出現(xiàn)，以進(jìn)一步改善模型的性能。由測(cè)試所得的W與W1的平均絕對(duì)誤差MAE為0.3086，使用本文模型進(jìn)行誤差糾偏后的W′與W的平均絕對(duì)誤差MAE為0.2321，誤差減小了24.8%。因此可以說明本文所構(gòu)建的糾偏模型效果良好，減少了實(shí)際測(cè)試回潮率過程中影響因素變化帶來的誤差，達(dá)到了誤差糾偏的目的。

3 結(jié)論與展望

本文搭建了一套基于漿紗機(jī)運(yùn)行模擬的片紗回潮率測(cè)試裝置，從紗線本身和外部環(huán)境兩個(gè)方面分析了漿紗回潮率的影響因素，并對(duì)漿紗測(cè)試回潮率過程進(jìn)行合理化假設(shè)。構(gòu)建了紗線線密度、覆蓋系數(shù)、環(huán)境相對(duì)濕度、漿紗測(cè)試回潮率與漿紗真實(shí)回潮率之間的關(guān)系模型，使用上述不同參數(shù)進(jìn)行回潮率測(cè)試后用粒子群算法對(duì)所構(gòu)建的模型進(jìn)行擬合，再對(duì)擬合得到模型進(jìn)行驗(yàn)證，得出的主要結(jié)論為：

a）所構(gòu)建模型的擬合優(yōu)度R2為0.8827，均方誤差MSE為0.0273，表明模型一定程度上闡明了各參數(shù)對(duì)回潮率的影響關(guān)系。

b）本文所構(gòu)建的模型使測(cè)試回潮率誤差減小了24.8%，說明模型可以應(yīng)用于改進(jìn)回潮率測(cè)試。

由于漿紗實(shí)驗(yàn)中上漿率等因素較難控制，本文先使用原紗進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但上漿后漿紗吸放濕性能等與原紗相比稍有變化，因此后續(xù)需要進(jìn)一步研究漿料及上漿率等因素對(duì)回潮率測(cè)試結(jié)果的影響。

參考文獻(xiàn)：

［1］白樺， 金運(yùn)星， 沈艷琴， 等. 純棉紗線漿料配方設(shè)計(jì)與織造車間溫濕度的設(shè)置［J］. 紡織高?；A(chǔ)科學(xué)學(xué)報(bào)， 2021， 34（4）： 33-39.

BAI Hua， JIN Yunxing， SHEN Yanqin， et al. Sizing formula design of pure cotton yarn and setting of tempera-ture and humidity in weaving workshop［J］. Basic Sciences Journal of Textile Universities， 2021， 34（4）： 33-39.

［2］陸浩杰， 李曼麗， 金恩琪， 等. 基于弧形電容器的漿紗回潮率在線測(cè)量［J］. 紡織學(xué)報(bào)， 2023， 44（1）： 201-208.

LU Haojie， LI Manli， JIN Enqi， et al. Online measurement of moisture regains of sized yarns based on arc capacitance sensor［J］. Journal of Textile Research， 2023， 44（1）： 201-208.

［3］畢新勝， 賈金亮， 王玉剛， 等. 近紅外光譜技術(shù)在籽棉回潮率檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用［J］. 自動(dòng)化儀表， 2015， 36（9）： 73-76.

BI Xinsheng， JIA Jinliang， WANG Yugang， et al. Application of near infrared spectroscopy technology in detection system of seed cotton moisture regain［J］. Process Automation Instrumentation， 2015， 36（9）： 73-76.

［4］張開瑜， 郭建生. 微波法測(cè)定漿紗回潮率的實(shí)驗(yàn)［J］. 上海紡織科技， 2005， 33（12）： 61-62.

ZHANG Kaiyu， GUO Jiansheng. A microwave testing experiment of sized warp moisture regain［J］. Shanghai Textile Science amp; Technology， 2005， 33（12）： 61-62.

［5］LV H M， MA L， MA C Q， et al. Estimation of the moisture regain of cotton fiber using the dielectric spectrum［J］. Textile Research Journal， 2014， 84（19）： 2056-2064.

［6］段新順. 美濕卡^TM回潮率測(cè)控裝置與毛紡織染整工藝［C］//第27屆全國毛紡年會(huì)論文集. 無錫： 毛紡科技編輯部， 2007： 196-203.

DUAN Xinshun. Mei Shi Ka^TM Moisture Regain Measurement and Control Device and Wool Textile Dyeing and Finishing Process［C］// The Proceedings of the 27^th National Wool Textile Conference. Wuxi： Wool Textile Journal， 2007： 196-203.

［7］吳學(xué)進(jìn)， 向忠， 楊云濤， 等. 織物電阻測(cè)試影響因素分析及其回潮率儀的開發(fā)［J］. 浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào)， 2013， 30（5）： 667-671.

WU Xuejin， XIANG Zhong， YANG Yuntao， et al. Analysis on influencing factors of fabric resistance test and development of moisture regain instrument［J］. Journal of Zhejiang Sci-Tech University， 2013， 30（5）： 667-671.

［8］于偉東. 紡織材料學(xué)［M］. 北京： 中國紡織出版社， 2006： 221-223.

YU Weidong. Textile Materials Science［M］. Beijing： China Textile amp; Apparel Press， 2006： 221-223.

［9］王巍， 楊濤. 環(huán)境濕度對(duì)絕緣電阻影響的試驗(yàn)研究［J］. 建筑電氣， 2018， 37（12）： 49-55.

WANG Wei， YANG Tao. Experimental study on the influence of ambient humidity on insulation resistance［J］. Building Electricity， 2018， 37（12）： 49-55.

［10］陳昊， 李紅星， 李濤， 等. 雜交粒子群優(yōu)化算法反演瑞雷面波頻散曲線［J］. 石油地球物理勘探， 2023， 58（3）： 598-609.

CHEN Hao， LI Hongxing， LI Tao， et al. Inversion of Rayleigh surface wave dispersion curve by hybrid particle swarm optimization algorithm［J］. Oil Geophysical Prospe-cting， 2023， 58（3）： 598-609.

Error analysis and calibration of a resistance sizing moisture regain tester

WEI" Yao1，" WANG" Wencong1，" WANG Jing'an1，" GUO" Mingrui1，" GAO" Weidong^1，2

（1.College of Textile Science and Engineering， Jiangnan University， Wuxi 214122， China;

2.Jiangnan University （Shaoxing） Industrial Technology Research Institute， Shaoxing 312000， China）

Abstract：

The sizing moisture regain rate is one of the three major indicators of sizing performance. It is the ratio of the weight of moisture in the sized yarn to the dry weight of the sized yarn， expressed as a percentage， reflecting the drying level of the sized yarn. The drying level of sized yarn is not only related to the energy consumption of sizing， but also affects the properties （elasticity， softness， strength， re-viscosity， etc.） of the sizing film， thus affecting the mechanical properties of the sized yarn. To realize the accurate control of sizing moisture regain， modern sizing machines are mostly equipped with a resistance type moisture regain tester to monitor sizing moisture regain online. However， current research mainly focuses on the relationship between yarn raw materials and sizing moisture regain. Other key factors in actual sizing production， such as yarn linear density， coverage coefficient， environmental temperature and humidity， size type and sizing rate， are rarely involved， resulting in some errors in the actual measurement of sizing moisture regain.

To improve the testing accuracy of moisture regain， on the basis of the existing resistance method， the effects of yarn linear density， coverage coefficient and environmental relative humidity on moisture regain were studied. First of all， a set of sheet yarn moisture regain testing device was established in this paper based on the operation simulation of the sizing machine to realize the convenient adjustment of experimental parameters and the accurate collection of test data. Based on the relationship between yarn linear density， coverage coefficient， environmental relative humidity， test moisture regain and real moisture regain， a mechanism model was established， a deviation correction model between moisture regain and various influencing factors was established， and an objective function was established. The deviation correction model was used to improve the detection accuracy of sizing moisture regain. The levels of the three influencing factors were set at 4， 4， and 10， respectively， and a comprehensive experiment was carried out on all the combinations of the three parameters. The collected data were fitted by using the least squares method with the particle swarm optimization algorithm， and the model fitting coefficient was obtained. The goodness-of-fit R2 value of the model was 0.8827， and the mean squared error （MSE） was 0.0273， which showed that the mathematical model established in this paper had a good ability to express the experimental data.

To validate the aforementioned mathematical model， another batch of samples were prepared and subjected to testing with the same four kinds of yarn linear density， 10 kinds of coverage coefficient and four kinds of environmental relative humidity. The different yarn linear density t， coverage coefficient f， environmental relative humidity h and test moisture regain value W were input into the model to obtain the corrected test moisture regain W' after correction. The average absolute error （MAE） between the uncorrected test moisture regain W and the true moisture regain W1 was 0.3086， while the MAE between the true moisture regain W1 and the corrected test moisture regain W' using the model constructed in this paper was 0.2321， and the error was reduced by 24.8%. Therefore， it can be concluded that the correction effect of the mathematical model constructed in this paper is satisfactory， and the testing accuracy of moisture regain is effectively improved.

Keywords：

yarn moisture regain rate; yarn linear density; environmental relative humidity; coverage coefficient; mathematical model