CN102564966A - 纺织品成分的近红外光谱快速无损检测方法 - Google Patents

Abstract

纺织品成分的近红外光谱快速无损检测方法，首先打开电源，开启近红外光谱仪并对光谱仪的状态进行检测，测定纺织样品时，将待测样品置入附件中，根据附件上的LED指示灯的提示确定样品的测量厚度。光源发出的光照射到待测样品表面，并在其内部形成漫反射，漫反射出来的光被检测器接收后转换成数字信号，并存入电脑中，选取已经建立的模型对光谱信号进行计算，将计算得到的该待测样品的纤维混纺比显示出来，将测试后的样品取出，清扫附件，做下一次测试准备。本发明完成一次检测耗时不超过3分钟，在纺织品实验室检测、质监对纺织品的现场监管以及企业的自我质量控制等方面均能方便的应用。

Description

纺织品成分的近红外光谱快速无损检测方法

技术领域

本发明涉及一种纺织纤维快速检测方法和附件，具体为纺织品成分的近红外光谱快速无损检测方法。 

背景技术

纺织品是人们的必需品，我国是纺织品生产和消费大国，纺织品原料成分是重要的纺织品反欺诈项目，对我国乃至世界各国的纺织品贸易和消费者权益有着至关重要的意义。就全球而言，纺织品原料成分的定量分析，无论是纺织品生产者、消费者、贸易关系人还是各国政府监管部门都十分重视的一项工作。几乎所有的国家为保护消费者的合法权益，都颁布法令规定纺织品上必须标注原料成分、护理方式等标签，我国的强制性标准GB5296.4《消费品使用说明纺织品和服装使用说明》明确规定了纺织品必须标注原料成分及其含量，其他国家对此也有规定要求，因此，纺织品原料成分的定量分析在纺织品的众多检测项目中地位非常重要。然而，现有的纺织品成分分析方法（化学溶解法、显微镜法）存在的致命缺点是检测周期长，检测环境要求高，化学试剂有毒有害，对环境造成污染大，检测成本高，对检测人员的要求也较高，同时检测过程对样品必须是破坏性的。故研究和开发一种快速、简捷、无须化学药剂的检测方法是长期以来纺织技术人员所期待的。因此，有必要对纺织品组分的快速确定提供技术保障。 

常规理化分析具有较高的准确度和可靠性，但是，其属于破坏性检测，检测时间长，不适合纺织品组分的快速检测。尤其对于纺织品的市场现场检验、工厂生产线检验，常规理化分析方法都难以满足正常的生产和流通需求。 

近红外光谱（Near-Infrared Ray Spectroscopy，NIRS）分析技术无需对样品进行化学处理，能直接测定完整样品，并可在1-2分钟的极短时间内对样品中的多种成分同时进行定量分析，具有成本低，速度快，精度高，无污染，便于实时、在线分析和控制等优点。应用近红外光谱分析技术进行快速无损伤检测已有较多的研究应用，如检测蜜桔中的糖度，水果的VC、药品的成分等。国内外初步研究证明，近红外光谱分析作为一种无损、快速的现代检测技术，可以迅速准确的对纺织纤维成分进行预测，其独特的优势得到越来越多的关注。NIR测定纺织品产品无需进行预处理，且不被破坏；无需化学试剂，不造成污染；测试成本低，分析速度快，在纺织行业个别产品领域（如个别新型纤维领域）已有了成功的先例，但距推广运用还有着极大的距离，根本的原因在于目前没有人就“成千上万种”的纺织品按照运用的要求建立校正模型，一旦这些模型有效建立，纺织品的成分分析实现快速化迎刃而解。 

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供纺织品成分的近红外光谱快速无损检测方法，以解决上述背景技术中的缺点。 

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：   

本发明提供一种针对纺织纤维成分混纺比的近红外光谱分析检测方法及其附件，附件的特点是：将纺织样品放入到附件下方，利用附件上配有的LED指示灯确定样品的厚度是否达到要求，在确保样品厚度一致的情况下，每个样品受到固定的压力，从而保证样品测量的稳定性和一致性。检测分建模和快速检测两个阶段，建模阶段是一个一次性关联和局部调整的过程，而快速检测则是模型的应用过程。在建模阶段，利用检测器接收到的光谱信号，在模型建立软件中，建立相关纺织纤维成分混纺比与对应的光谱信号之间的关联模型，为实现快速检测做准备。在快速检测阶段，检测器将接收到的光谱信号传入电脑中，调用相应的模型进行计算，得到被检测纺织纤维成分混纺比，以实现纺织纤维成分混纺比的无损、快速检测，同时通过结果界面显示成分的混纺比。

本发明所说的纤维成分的近红外光谱快速检测方法是，先取不同混纺比的棉和聚酯纤维混纺织物样品若干个（340个左右），一部分作为校正集（160个左右），另一部分作为预测集（80个左右），其余部分作为待测样品，采用国标法测定所有样品的纤维混纺比作为实测值；再用近红外光谱仪及纺织纤维成分快速测定附件采集校正集样品、预测集样品以及待测样品的漫反射光谱信息，用校正集的光谱数据与其棉和聚酯纤维混纺比实测值间的关系建立校正模型；将预测集的光谱数据带入到校正模型中进行预测，获取预测集的样品棉和聚酯纤维混纺比的预测结果并分析与其实测值的差异，选取预测精度达到要求的校正模型参数；最后将待测样品的光谱信息调入选取的校正模型中，对待测样品的纤维混纺比进行计算，所获得的预测值即为待测样品纤维混纺比的近红外测定结果。 

一种实现纺织纤维成分快速检测的附件，纺织纤维成分快速测定-近红外光谱专用附件，功能作用是检测近红外光谱仪器在进行测量纺织品纤维时探测是否有光从纺织品纤维渗透出去的一个装置，当有光渗透出去时该装置并进行报警提醒测量人员已经有光渗透出去，需要再增加纺织品厚度或采取其他措施保证光不渗透出去。从而保证测量中样品厚度和所受压力的稳定性和一致性。 

工作时，首先接通电源，开启近红外光谱仪。开始进行仪器自检和模型的适用性检测，把检测器得到的光谱信号代入模型，计算得到待测样品的纤维混纺比，显示在界面上。 

样本的测试操作如下： 

1.首先打开电源，开启近红外光谱仪并对光谱仪的状态进行检测。

2.测定纺织样品时，将待测样品置入附件中，根据附件上的LED指示灯的提示确定样品的测量厚度。光源发出的光照射到待测样品表面，并在其内部形成漫反射，漫反射出来的光被检测器接收后转换成数字信号，并存入电脑中，选取已经建立的模型对光谱信号进行计算，将计算得到的该待测样品的纤维混纺比显示出来。 

3.将测试后的样品取出，清扫附件，做下一次测试准备。 

有益效果

本发明为纺织纤维成分混纺比的快速测定提供了技术保障，与目前的理化分析方法相比，速度快、便于操作。本发明完成一次检测耗时不超过3分钟，在纺织品实验室检测、质监对纺织品的现场监管以及企业的自我质量控制等方面均能方便的应用。

本发明将基于近红外的光学检测手段应用于纺织纤维成分混纺比的无损检测过程中，具有检测精度高、结果一致性好和自动化程度强等优点，既为纺织市场监管提供了监测依据，又进一步为纺织品的实验室快速检测创造了条件。 

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。 

本发明对纺织纤维成分混纺比的无损检测具有通用性，但由于纺织品种类很多，因此本发明只举一个用于棉和聚酯纤维混纺织物的实施实例，其他纺织品的检测可参照该实施实例的方法，具体针对所测的纺织品的某组分，建立一个新的模型，就可以对该类纺织品的纤维成分进行测试了。 

本发明纺织纤维成分的近红外光谱快速检测附件及纺织纤维成分混纺比的无损检测方法，结合实施例说明如下： 

先取不同混纺比例的棉和聚酯纤维混纺织物样品若干份（340份左右），一部分作为校正集（160份），另一部分作为预测集（80份左右），其余部分作为待测样品，样品纤维成分含量检测的理化方法严格按照国标GB/T 2910.11-2009执行，测定所有样品的纤维含量作为实测值；用基于近红外光谱分析技术的检测附件对纺织品进行光谱扫描，建立检测器得到的光谱信号值与样品的纤维含量之间的关联模型。

接下来就可以对未知纺织品进行快速测定。打开电源开关，开启近红外光谱仪；将待测纺织样品放入附件，开始检测；根据附件上LED指示灯的提示，确定样品的厚度，光源发出的光照射到待测样品上，形成漫反射，漫反射出来的光被检测器接收；检测器将携带样品信息的近红外光信号转变为电信号，再通过A/D转变为数字信号输入电脑中；将此光谱信号值代入模型计算，并将该样品的纤维含量显示出来，至此样品的纤维成分测试结束。 

上述近红外检测方法可以实现仪器的建模，模型建立后，实现成分的快速检测和显示。 

最后，还需要注意的是，以上列举的仅仅是本发明的一个实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。 

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。 

Claims (1)

1.纺织品成分的近红外光谱快速无损检测方法，其特征在于，先取不同混纺比的棉和聚酯纤维混纺织物样品若干个，一部分作为校正集，另一部分作为预测集，其余部分作为待测样品，采用国标法测定所有样品的纤维混纺比作为实测值；再用近红外光谱仪及纺织纤维成分快速测定附件采集校正集样品、预测集样品以及待测样品的漫反射光谱信息，利用化学计量学方法，建立校正集的光谱数据与其棉和聚酯纤维混纺比实测值间的校正模型；将预测集的光谱数据带入到校正模型中进行预测，获取预测集的样品棉和聚酯纤维混纺比的预测结果并分析与其实测值的差异，选取预测精度达到要求的校正模型参数；最后将待测样品的光谱信息调入选取的校正模型中，对待测样品的纤维混纺比进行计算，所获得的预测值即为待测样品纤维混纺比的近红外测定结果。