我國棉花回潮率電測器技術(shù)發(fā)展綜述

■ 張建柱

〔天津市紡織纖維檢驗所，天津300192〕

我國棉花回潮率電測器技術(shù)發(fā)展綜述

■ 張建柱

〔天津市紡織纖維檢驗所，天津300192〕

棉花回潮率不但影響加工質(zhì)量和存儲安全，也是我國現(xiàn)階段棉花貿(mào)易中重要的重量結(jié)算依據(jù)。測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用于棉花收購、加工生產(chǎn)、棉花儲運和紡織生產(chǎn)過程。本文回顧了電測器的幾個主要發(fā)展階段，重點介紹了新型電測器的結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點。

棉花回潮率；測定技術(shù)；發(fā)展過程；新型電測器

1 前言

在我國，幾十年來一直以準重做為棉花的結(jié)算重量，其中，棉花回潮率又是進行棉花貿(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。為了做到公平結(jié)算，國家相關(guān)部門歷來十分重視棉花回潮率的測定工作，“原棉水分測定儀”一直以來被列入國家強制計量檢定儀器設(shè)備目錄，產(chǎn)品制造單位必須申請辦理《計量器具制造許可證》。

從20世紀50年代開始到現(xiàn)在，一種采用電阻法原理來測量原棉水分的儀器，一直承擔著棉花貿(mào)易中水分（回潮率）的測量，這就是大家熟知的“原棉回潮率測定儀”（簡稱電測器）。隨著棉花質(zhì)量檢測技術(shù)的不斷進步，“原棉回潮率測定儀”在結(jié)構(gòu)、性能等方面也在不斷改進和提高，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，檢測結(jié)果數(shù)碼即時顯示并可根據(jù)需要進行自動傳輸。

國家標準GB/T 6102.2-2009《原棉回潮率試驗方法 電測器法》，已經(jīng)從2009年9月1日開始正式實施，國家相關(guān)部門為貫徹該標準制定了JJG845-2009《原棉水分測定儀》國家計量檢定規(guī)程。

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

2 電測器幾個主要發(fā)展階段

解放后，我國用于測定棉花回潮率（過去稱為水分）的電測器主要經(jīng)歷了三個發(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)，形成測試棉花水分兩極板間電壓。

2.1.3 面板形式

機械式波段選擇開關(guān)、滿度調(diào)節(jié)電位器、機械表盤。這時的儀器是與當時基礎(chǔ)工業(yè)和科技水平相適應的。

2.2 20世紀70～80年代儀器狀況

2.2.1 主要結(jié)構(gòu)

木箱加上固定、活動極板，這種結(jié)構(gòu)至今還在被延用。

2.2.2 電氣

利用半導體三極管逆變，產(chǎn)生測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

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

與上一階段相比，這個階段儀器的進步主要體現(xiàn)在電器部分。

2.3 20世紀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，測定結(jié)果可數(shù)碼顯示，部分機型還同時具備數(shù)據(jù)輸出功能。這個階段的儀器已初步具備了智能化特點。

2.3.3 面板形式

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

3 新型電測器主要技術(shù)特點

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

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

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3.68G之多，因此，對儀器的絕緣指標有很高的要求。前三個階段的儀器無一例外都采用厚實木板來做成木箱以滿足儀器的以上要求。但是在實際使用過程，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型電測器的結(jié)構(gòu)箱體，用加強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型骨架，外層由鋁合金外箱組成，加強型骨架裝入鋁合金外箱中。除此之外，儀器的測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），將儀器的活動極板歸入簸箕狀結(jié)構(gòu)裝置中進行縱向水平前后移動，實施機械加壓735N，實現(xiàn)機械加壓方式對原棉的密實度控制。這樣既解決了金屬鋼板組成的加強型骨架和測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試棉花腔體各絕緣板的拼縫之中而造成極板漏電，影響測量正確性問題；同時，也提高了原棉回潮率測定儀的外觀質(zhì)量，堅固性加強，測量結(jié)果受環(huán)境影響程度降低，儀器維護周期延長，生產(chǎn)效率提高。

原棉回潮率測定儀機芯總成、電池架總成分別安裝在加強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，板狀活動電極安裝在活動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方孔）后緊固。

3.2 電氣

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

3.3 面板形式及操作

丟棄機械操作部件，使用輕觸按健操縱儀器，同時為儀器今后運用感應式按鍵留下余地；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，使活動電極板前移壓緊原棉，達735 N時自動接通電源開始測試，并對測量的原棉回潮率數(shù)值進行非線性補償修正，再將修正后的數(shù)值顯示在液晶背光中文顯示器上，同時將修正后的數(shù)值通過語音電路報出，測試過程完成。

4 結(jié)語

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