CN1715892A - 一种新型浆纱回潮率检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及纺织产品含水量测量技术领域，特别是一种新型浆纱回潮率检测系统。它包括有不接触待测浆纱的微波发射装置和微波接受装置，通过数据采集卡采集电信号后转化成数字信号输入计算机，并由上述装置测得的介电损耗值计算出浆纱回潮率。该系统主要解决现有检测装置无法实现在线检测和测量头接触试样的技术问题，能获得较精确的测量结果。

Description

一种新型浆纱回潮率检测系统

技术领域：

本发明涉及纺织产品含水量测量技术领域，特别是一种新型浆纱回潮率检测系统。

背景技术：

目前，测量浆纱回潮率的国家标准方法是烘箱法，烘干法具有测量结果稳定精确、测量仪器简单的优点，但是每次测量的试样数量少、试样长度有一定限制，而且试验时烘干时间较长，所以烘箱法无法实现在线检测。

因此，较为成熟的回潮率电测手段为电阻法，电阻法具有原理简单、仪器结构简单的优点，这些都满足了在线测量的要求。但是电阻法测量头需要接触试样，测量的精度不高。

中国实用新型专利说明书(授权公告号：CN2393096Y)公开了一种棉测仪的回潮率测量装置，其特征在于：它包括中央处理器、采样电路、模数转换电路、显示电路、键盘扫描电路，所述的中央处理器的口线接显示电路，所述的中央处理器的口线接键盘扫描电路，所述的中央处理器的口线接模数转换电路，所述的模数转换电路与采样电路相连接，所述的采样电路是采样端IN与电源地之间跨接有并联的电容C7和电阻R11。它可由中央处理器根据程序把输入的棉花含水率转换成标准含水率，省去了查表、换算等复杂的过程，测量速度快。其测量方法主要是通过在两个极板之间放置棉花样品，在两个极板上施加高电压，通过测量两个极板之间的导电率来测量棉花的含水量。上述装置也无法完全避免待测物接触极板，影响测量的准确性。

发明内容：

本发明的目的是提供一种新型浆纱回潮率检测系统，解决现有检测装置无法实现在线检测和测量头接触试样的技术问题，能获得较精确的测量结果。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种新型浆纱回潮率检测系统，其特征在于：它包括有不接触待测浆纱的微波发射装置和微波接受装置，通过数据采集卡采集电信号后转化成数字信号输入计算机，并由上述装置测得的介电损耗值计算出浆纱回潮率。

该微波发射装置包括依次连接的信号源、同轴/波导转换器、同轴衰减器和发射天线，该微波接受装置包括依次连接的接受天线、微波、选频放大器和数据采集卡。

该系统的测量模型是：

$a=\frac{1}{\tan {\mathrm{\δ}}_w}\sqrt{\frac{-{\mathrm{\ϵ}}_{s}K\tan {\mathrm{\δ}}_w\±K\sqrt{{\left({\mathrm{\ϵ}}_s\tan {\mathrm{\δ}}_w\right)}^2+4K({\mathrm{\ϵ}}_w-{\mathrm{\ϵ}}_s)\tan {\mathrm{\δ}}_w}}{2{\mathrm{\ϵ}}_w({\mathrm{\ϵ}}_w-{\mathrm{\ϵ}}_s)}}$

其中，其中α指水占整个带液浆纱的体积浓度，ε指介电常数，tanδ指介电损耗，_w代表水的介电指标，_s代表浆料和纱线的介电指标。K为测量指标

$W=\frac{a}{{\mathrm{\ρ}}_y(1-a)}\×100\%$

根据纱线的体积密度ρ_y，从水的体积浓度又可以转换到回潮率。

该计算机将采集的关于介电损耗的数字信号结合计算机资料库中的介电指标等参数进行浆纱回潮率的运算。

该计算机资料库中的介电指标等参数通过输入设备输入。

藉由上述技术方案，本发明具有如下优点：

1、本发明由于带液浆纱中仅有水对微波产生强烈衰减，因此该方法不受浆料配方组成的影响。

2、本发明应用统计学原理，在相同的试验条件和试验原料下，对该系统测得的浆纱回潮率和应用国家标准方法—烘箱法测得的浆纱回潮率进行比较，相对误差仅为0.18％，不存在显著差别。

3、本发明的系统不仅测量结果精确，而且不接触待测对象，可以快速计算出测量结果。在微波辐射场中，带液浆纱可以连续通过，使用数据采集卡采集测量结果最小延时可以达到8微妙，完全满足在线检测的需要。

4、本发明的系统所使用的仪器为最简单的微波元件，成本低廉，稳定性好。根据本模型的使用程序操作简单，界面直观，一般技术人员均可以直接使用。

附图说明：

图1是本发明新型浆纱回潮率检测系统的结构示意图。

图2是本发明新型浆纱回潮率检测系统的检测流程图。

具体实施方式：

请参阅图1，它是本发明一种新型浆纱回潮率检测系统的结构示意图。如图所示：它包括有不接触待测浆纱的微波发射装置和微波接受装置。该微波发射装置包括依次连接的信号源、同轴/波导转换器、同轴衰减器和发射天线，该微波接受装置包括依次连接的接受天线、微波、选频放大器和数据采集卡。通过数据采集卡采集电信号后转化成数字信号输入计算机，并由上述装置测得的介电损耗值计算出浆纱回潮率。本发明的检测流程如图2所示。

使用测量浆纱通过微波辐射场后微波能量的衰减量可以解决在线检测的问题。浆纱通过微波辐射场时，微波发射装置和接受装置都不接触待测浆纱；由于水对于微波能量有强烈的吸收，测量的精确性高；微波振荡频率高，对于水分含量的变化反应敏感，较短片断内水分含量的变化也可以被测量出来，以上优点都使通过测量微波衰减量在线测出浆纱回潮率成为可能。

根据浆纱回潮率的定义，当纱线的体积密度已知时，由纱线中水分的含量可以直接求出浆纱回潮率。带液浆纱是由浆料、纱线和水组成的混合介质，常用浆料和纱线都属于高聚物，在微波频率下的介点损耗几乎可以忽略不计。而水分对于微波有强烈的吸收特性，当带液浆纱通过微波辐射场时，浆纱中的水分的多少直接决定了微波能量的衰减量。微波功率的减小就和损失介电常数和介电损耗正切角之间有一定的联系。在考虑了带液浆纱各种极化的基础上，通过大量的试验验证，本方法建立了新的适应于常用纱线和浆料回潮率检测的计算复合介质介电特性和水分含量之间关系的模型。该模型如下：

$a=\frac{1}{\tan {\mathrm{\δ}}_w}\sqrt{\frac{-{\mathrm{\ϵ}}_{s}K\tan {\mathrm{\δ}}_w\±K\sqrt{{\left({\mathrm{\ϵ}}_s\tan {\mathrm{\δ}}_w\right)}^2+4K({\mathrm{\ϵ}}_w-{\mathrm{\ϵ}}_s)\tan {\mathrm{\δ}}_w}}{2{\mathrm{\ϵ}}_w({\mathrm{\ϵ}}_w-{\mathrm{\ϵ}}_s)}}$

其中a指水占整个带液浆纱的体积浓度，ε指介电常数，tanδ指介电损耗。_w代表水的介电指标，_s代表浆料和纱线的介电指标。K为测量指标。

$W=\frac{a}{{\mathrm{\ρ}}_y(1-a)}\×100\%$

根据纱线的体积密度ρ_y，从水的体积浓度又可以转换到回潮率。

本模型既考虑了不发生夹层极化部分介质的综合介电特性计算，也考虑到了发生夹层极化部分介质的综合介电特性计算。同时经过计算发现，当介质所有界面都产生夹层极化时二维介电模型和三围维介电模型得出的纱线水分含量是相同的。实际上发生夹层极化的界面只是一部分，将二维并联复合介电模型得出的水分含量与考虑了夹层极化的介电模型得出的水分含量进行数字变化，得出了适用于纺织生产中浆纱回潮率检测的模型。

根据新模型，本测量系统使用LabVIEW语言编写了实用程序，程序界面是非常直观的回潮率实时数据窗口，可以自行选择所测纱线种类、测量次数以及采样频率。此外本系统还利用了标准微波元件构建衰减量测量单元，通过数据采集卡采集电信号后转化成数字信号输入计算机，应用实用程序可以进行在线的回潮率检测。

本实施例使用的浆纱机为东华大学研制的JSSJ-83型浆纱机，微波衰减量测量仪器均由上海美亚微波仪器厂生产。信号源频率为9370MHz点频率，同轴传输线特性阻抗50Ω，喇叭天线增益为17dB。

测量实例如下：

测量方案	纯棉纱(18tex)	涤棉纱T/C 70/30
			方案1	变性淀粉80％PVA    20％
方案2		变性淀粉 40％PVA      60％
			方案3		变性淀粉 60％PVA      40％

测量数据

配合上述浆液，浓度为10％，以下数据为10m片断内数值：

测量方案	测量平均值	CV(％)
			方案1	7.99	6.90
方案2	2.22	11.48
			方案3	2.27	14.89

综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (5)

1、一种新型浆纱回潮率检测系统，其特征在于：它包括有不接触待测浆纱的微波发射装置和微波接受装置，通过数据采集卡采集电信号后转化成数字信号输入计算机，并由上述装置测得的介电损耗值计算出浆纱回潮率。

2、根据权利要求1所述的新型浆纱回潮率检测系统，其特征在于：该微波发射装置包括依次连接的信号源、同轴/波导转换器、同轴衰减器和发射天线，该微波接受装置包括依次连接的接受天线、微波、选频放大器和数据采集卡。

3、根据权利要求1或2所述的新型浆纱回潮率检测系统，其特征在于：该系统的测量模型是：

$a=\frac{1}{\tan {\mathrm{\δ}}_w}\sqrt{\frac{-{\mathrm{\ϵ}}_{s}K\tan {\mathrm{\δ}}_w\±K\sqrt{{\left({\mathrm{\ϵ}}_s\tan {\mathrm{\δ}}_w\right)}^2+4K({\mathrm{\ϵ}}_w-{\mathrm{\ϵ}}_s)\tan {\mathrm{\δ}}_w}}{2{\mathrm{\ϵ}}_w({\mathrm{\ϵ}}_w-{\mathrm{\ϵ}}_s)}}$

其中，其中α指水占整个带液浆纱的体积浓度，ε指介电常数，tanδ指介电损耗，w表水的介电指标，s代表浆料和纱线的介电指标。K为测量指标

$W=\frac{a}{{\mathrm{\ρ}}_y(1-a)}\×100\%$

根据纱线的体积密度p_y，从水的体积浓度又可以转换到回潮率。

4、根据权利要求3所述的新型浆纱回潮率检测系统，其特征在于：该计算机将采集的关于介电损耗的数字信号结合计算机资料库中的介电指标等参数进行浆纱回潮率的运算。

5、根据权利要求4所述的新型浆纱回潮率检测系统，其特征在于：该计算机资料库中的介电指标等参数通过输入设备输入。

Images