[center]HVI棉纤维大容量测试仪在应用过程中出现的问题[/center] [center]谢黎路[/center][center]（无锡经纬纺织科技试验有限公司）[/center] HVI是棉纤维大容量测试仪英文名称High Volume Inspenction的缩写，该测试仪由美国Spinlab公司和MCI公司于1968年研制成功的，经过不断的改进完善，Spinlab公司又于1984年推出HVI900系统，后来瑞士USTER公司收购了Spinlab公司，先后将HVI9000、HVI CLASSING、HVI SPECTRUM等3种产品推向市场，目前市场上的主流产品是HVI CLASSING、HVI SPECTRUM两种型号。
HVI SPECTRUM能测量长度、长度整齐度、短纤维指数、强力、伸长率、马克隆值、色泽等级和杂质；此外，它还有测量棉纤维的成熟度和含水率的功能，并可把NEP TESTER 720棉结测试仪和UV仪集成在一起；还能按国际贸易标准，在很短时间内完成对棉包棉样的分析，并加以评等评级。完全自动化的设计使得棉花采购和日常的配棉管理非常简单易行。 用HVI系统测试，在整个测试过程中无任何人为因素，取样完全自动化，操作方便快捷，结果准确可靠；测试工作效率高，测试一只试样只需20~30秒，由于应用了计算机系统提高了单机自动化水平，扩大了测试指标内容，并可提供照影仪曲线以及长度整齐度指数和短纤维指数，较综合全面地反映长度分布情况，其中HVI SPECTRUM通过推导经验公式提供了可纺一致性指标SCI，为配棉和后道产品质量提供了有价值的信息。1．HVI系统在棉花纤维检验中的作用 讲到HVI系统在棉花纤维检验过程中的作用，首先要讲棉花纤维的物理性能检验方法的演变，国外的一些产棉大国，尤其是美国，在棉花纤维的物理性能检验的检验方法上经历了三个阶段，第一阶段是感官检验阶段，在这个阶段里棉花的检验是凭检验者的感官来进行的，后来又增加了轧花机械试轧以确定籽棉的衣分。感官检验虽然快速简便，不需要什么投资，但是受人为因素的制约，在棉花纤维的物理性能检验方面远远没有常规仪器检验获得的数据来得随机和准确。受当时技术条件的影响，棉花纤维常规仪器检验又存在着仪器输出技术指标单一、试样准备时间长、检测效率低的不足。这样一来，棉花纤维的检验方法就进入了第二阶段，感官检验+常规仪器检验的阶段。随着对棉花纤维检验机理和物理性能研究的深入，原先由长度照影仪上获得的“跨距长度”逐渐被棉花生产者和使用者接受，再加上HVI系统的研制开发取得了技术上的突破，先进的HVI系统首先使它的生产国——美国得益非浅，1992年美国的棉花采用HVI检验率高达100%，美国摒弃了感官检验+常规仪器检验的棉花检验方法，进入了棉花检验的第三个阶段——HVI检验阶段，并推动了全球棉花检验技术的进步。2.国内使用HVI系统遇到的问题 我国是纺织大国对原棉的需求量较大，国产棉的产量难以满足纺织行业的需求，需从国外产棉国进口，最初是为了对外商贸上的需要，引进了HVI系统，后来农科院、纺织院校出于科研和教学工作的需要，新疆生产建设兵团等大型纺织企业为了提高产品质量，也采用了HVI系统，但是HVI系统没有像电容式条干分析仪、纱疵分级仪、电子单纱强力机那样推广应用并国产化，技术上的因素是一个方面，但是主要的因素还是以下几个方面：1.1 和我国棉花生产收购的体制有关系 建国后小农经济体制下的棉花生产收购，尤其是分田到户后一家一户生产的小批量籽棉使的收购和与之相适应的小型轧花厂无法使用HVI系统，所以棉花收购检验一直停留在感官检验+常规仪器检验的水平上，虽然在改革开放后也研制出一些性能先进的棉纤维检验仪器（主要是单机），但是普遍存在着输出技术指标单一，且检测结果台间误差大、操作方面尤其是棉样的预处理方面较繁琐，测试机理、仪器结构、测试结果的处理方法和国外同类产品不一致的问题。2．2 棉花包型、棉花检验标准差异大 我国棉花包型长期为85kg与国外采用227kg的际通用包型有很大的差异，轧花厂若采用HVI系统检验又存在着取样代表性的问题。其次，我国目前大量进口美棉，中美两国所实施的棉检标准不同，这样在棉花品质评价中就会出现分歧，直接影响棉花的定价。以“原棉短纤维含量”这一检验项目为例：国内以长度短于16mm（细绒棉）或20 mm （长绒棉）的作为短纤维，国外则以长度短于12.7 mm （1/2in）以下的作为短纤维，有关检验结果显示，12.7 mm以下纤维的含有量约为16 mm以下纤维含量的50~60%。 国内棉纺行业对HVI系统的检测指标在应用上存在一些问题，这里有技术和主观意识两方面的问题，技术方面主要是使用者还不会正确地运用其检测指标，导致无法测算HVI系统的检测指标在原棉成本中所占的比重，所以已配备HVI系统的棉纺企业，仍然采用传统的原棉物理性能检验方法及其检测结果进行配棉，HVI系统的检测结果只作参考。以“原棉棉结含量”检验项目为例：由于棉结在原棉疵点和杂质中最难以清除，国内棉纺行业在配棉前一直采用手拣法取2g棉样依靠人工目光对棉结进行检测，若采用HVI系统上的棉结仪检验，则是将1g的棉样经挑拣出粗大杂质后，制成长度约450 mm棉条喂入仪器的入口，仪器对棉条缓慢分梳排除杂质后成单纤维状，气流再将单纤维吹过喷嘴，当纤维和棉结由喷嘴经过接收器上方时，传感器分辩原棉单纤维和棉结产生的脉冲被转换为电信号，由计算机进行分析，当1g棉样全部测试完，再将未分梳开的直径为300um以上的棉结进行计数。由此可见传统工艺的手拣法和HVI系统检验存在着相当大的差异，手拣法对棉纤维松扯的力度因人而异，棉结的起点以棉样实物为参考，对棉结的识别及分辨率取决于检验者的目力。HVI系统的棉结检验原理是对棉条进行慢速分梳，使得棉纤维变成单纤维状，同时排除分梳出的杂质，棉结仪识别棉结的起点是300um以上的棉结，棉结仪的分辨率较高。 主观意识方面，主要是棉检人员（尤其是资深的棉检人员）的技术素养问题，长期采用传统的棉花检验方法和检验仪器，使其技术水平有一定的局限性，对“HVI”这种能输出棉花综合技术指标的检验系统，不能马上接受，更何况其和传统检验方法得出的结果有相当大的出入。2．3 HVI系统售价及售后服务昂贵、对使用环境、操作维护人员的要求相当高《棉花质量仪器化公证检验技术规范（试行）》对HVI系统的取样、检验方法、使用环境、仪器的操作规程和校准规范作了详细规定，要想检测结果准确可靠，必需建设一个符合GB6529——1986《纺织品的调湿和试验用标准大气》要求的恒温恒湿的试验室，还需配置相应的温湿度自动监控指示设备，以提高试验室温湿度的管理效率，此项建设费用不菲，关键是建成后的管理能否到位；其次，HVI系统定期校准所需的棉样采用的是由美国农业部校准的棉花，这样一来就变成用美国的棉花标准来检验中国棉花的物理性能，不能客观地反映国产原棉的真实质量。其三，HVI系统对操作人员要求较高，操作人员必须能熟练地进行系统检查、系统校验、系统测试和模块测试；维护人员必须能对HVI系统进行日常维护，并能排除一般性的故障。但是一个合格的HVI系统操作、维护人员又非一朝一夕能培养出来，有一个厚积薄发的过程，这个过程还因人而异。 HVI系统综合了棉花分级经验和棉纤维物理性能测试技术，集当前电子、计算机、光学、传感器、气动技术于一体的高技术产品，其售后服务（主要是一些用户难以排除的故障）费用参考的是美国收费标准，用户难以承受，但又不得不承受；早在10多年前，国内一些有识之士就提出在掌握HVI系统使用技术的基础上对其国产化，而后逐步推广应用，并根据国情形成自己的技术特色。虽然HVI系统在国内的使用过程中出现了上述问题，但是其先进性、科学性不容置疑。按照国务院批准的《棉花质量检验体制改革方案》要求，从2005年度起，我国逐步推行棉花质量检验新体制，力争5年过渡完毕。棉花质量检验新体制的核心是用HVI和棉结仪进行分级，从而代替感官检验为主的棉花分级。在2005年6月举办的第11届上海国际纺机展上，陕西长岭纺织机电科技有限公司展出了XJ120型快速纤维性能测试仪，该测试仪是长岭公司多年前按照国家关于棉花质量检验体制改革的精神，为满足棉花质量检验仪器化和纺织行业的需求，结合我国棉检体制改革试点工作及市场的实际需求，在参考“HVI系统”技术成果的基础上进行了适合国情的二次开发的产物。并在2004年年底通过了国家有关部门组织的技术鉴定。该系统能够快速、准确地测试棉纤维长度、强度、伸长率、成熟度、色泽等方面的性能指标，并带有专家系统，对测量结果进行分析，全面评价棉花品质及其可纺性，指导纺纱过程，预测成纱质量。3．XJ120型快速纤维性能测试仪的配置组成和测试机理 该测试系统主要由两大部分组成，第一部分为长度、强度和马克隆值等的测量；另一部分为色泽、杂质、回潮率等技术指标的测量。此外，还有主处理机、TFT显示器、打印机、键盘、鼠标、取样器、读码器等。3．1长度测量采用的是光电照影法，可以测出棉纤维的50%跨距长度SL1、25%跨距长度SL2、长度整齐度比UR、平均长度LM、上半部平均长度Luhm和长度整齐度指数Ui等。通过长度和整齐度可计算出短纤维指数。 3．2强度测量采用CRE型拉伸原理对3.175mm隔距的束纤维进行拉伸，可测出最大负荷、比强度及伸长率。3．3马克隆测量采用的是一次气流压缩法，可以测出棉纤维的马克隆值。 3．4色泽测量采用45/0照明方式。根据尼克松—亨特理论把棉纤维的反射光分解成CIE标准色度的光谱三刺激值，以此计算出棉纤维的光反射率Rd和黄色+b值，并确定被测纤维的色泽级别。3．5质测量采用CCD相机对棉纤维表面进行摄像，利用图像处理技术分析计算出棉纤维表棉杂质粒数和杂质面积相对百分率，从而确定被测棉纤维的杂质等级。
3．6回潮率测量采用8组电极，通过电阻法测量回潮率。4．XJ120型快速纤维性能测试仪和HVI系统相比，形成了自身的技术特点4．1可同时测出被测棉纤维的20项技术指标，即25%跨距长度、50%跨距长度、长度整齐度比、平均长度、上半部平均长度、长度整齐度指数、比强度、伸长率、马克隆值、成熟度、反射率、黄度色泽等级、杂质粒数、杂质面积百分率、可纺性指数、纤维短指数、取样量、纤维长度分布图及强力伸长曲线图等。4．2测试速度快，平均每小时测试120个试样；在具有零点自动跟踪和补偿功能的基础上，具有检测环境温湿度自动修正功能，保证了在非标准检测环境温湿度条件下检测结果的准确性。4．3采用了最新的CAN总线通讯方式，使得测试仪选择性强、适用范围广，中、英文操作界面可选，公、英制计量单位可选，检测结果输出格式（标准、用户自定义或电子表格）可选，颜色分级标准（美国、中国）可选，短绒标准（美国、中国）可选。4．4具有掉电数据保护功能和在线故障诊断指示功能，便于维修。4．5 该测试系统可用HVI国际长度/强度校准棉样（美国农业部校准的棉花）、国际马克隆值校准棉样（美国农业部校准的棉花）进行校准，也可以用国家长度/强度校准棉样、国家马克隆值校准棉样进行校准。色泽/杂质测试仪可用标准色板（白板、灰板、黄板、棕色板、中心板共5种）和标准杂质板进行校准。5 结束语 从XJ120型快速纤维性能测试仪的性能简介可以看出，在某些功能上XJ120型作了适合国情的修改，但是XJ120型要想推广应用，还有待时日，首先，仪器本身有一个完善提高的过程，这个过程需要仪器用户和生产厂家共同来完成。再者，国人崇洋媚外的心理使得国产高端纺电仪器的推广普及步履艰难，还得仰仗国家政策的支持，总之，棉花质量检验体制改革对国内的棉花检验技术和仪器来说是一次革命，HVI 系统和XJ120型快速纤维性能测试仪的推广应用，还得依靠方方面面的努力。参考文献：1 吴从通.必须抓紧研制国产HVI系统.纤维标准与检验.1995（12）2 曹小红，朱文红，武玉明，芦爱京.HVI棉结仪与手拣法测试棉结比对分析.中国纤检.2005（8）
