專利名稱：棉纖維偏光成熟度的自標定測量方法
技術領域：
本發明屬于棉纖維成熟度測量技術領域。具體地說，它涉及棉纖維偏光成熟度的目標定測量方法。
利用棉纖維的雙折射光學特性間接測量其成熟度的方法已經列入國家標準GB6099.2-85《棉纖維成熟度試驗方法-偏光儀法》，實施該方法的基本儀器y147型棉纖維偏光成熟度儀也已在工業、農業、商業和纖維檢驗等部門廣泛應用。棉纖維偏光成熟度儀的測量原理可由

圖1說明。
圖1中，白熾點光源1發出的光線經凸透鏡2會聚為平行光束，然后經起偏器3變為偏振光照射于棉纖維樣品4，透過棉纖維樣品4的光線再經過檢偏器5后由光電池6變換為光電流，最后由電流表7顯示光電流的數值，稱為“偏光讀數”。由于棉纖維具有光學雙折射特性，當偏振光通過不同成熟度的棉纖維樣品時會產生不同的光程差，經檢偏器后形成不同的干涉色，亦即產生不同的光電流或偏光讀數，所以可由實驗統計方法預先確定偏光讀數與成熟度的對應關系作為一種統一的標準，稱為儀器的“統一標度”或簡稱“標度”。這樣，只要在相同的測試條件下，就可由電流表7顯示的偏光讀數根據上述標度關系求得任一被測棉纖維樣品4的成熟度。
由此可知，上述棉纖維偏光成熟度的測量是一種間接方法，其實質是由儀器將被測棉纖維樣品成熟度(真值)在一定測量條件下轉換為光電流(偏光讀數)后再按統一標度折算為該樣品成熟度測得值。y147型棉纖維偏光成熟度儀的統一標度由中國纖維檢驗局公布，如表1所示。
表1 y147型棉纖維偏光成熟度儀統一標度表(纖維量讀數I0＝60) 顯然，這種測量方法所得結果具有十分嚴格的條件值性質，因為影響儀器光電流的因素除樣品成熟度之外，測量過程中諸多條件例如光、電元器件特性的差異或變化，同樣也是影響光電流的因素。只有在測試條件和預先確定統一標度時所認定采用的條件基本一致時，將測得偏光讀數按表1關系進行折算求得的樣品成熟度才是準確的，否則，有關條件的差異或變化都將導致測量誤差。因此，紡織部JJG(紡織)049-91檢定規程規定，棉纖維偏光成熟度儀在使用前，須用儀器所附的三片標準樣品進行試測，要求各片標準樣品的成熟度測得值與其標稱值(真值)之誤差在±0.03以內，以確認儀器測量結果的準確性，否則便應重新調整儀器。但是由于各臺儀器的光、電元器件特性不可能長期保持穩定一致，因此，儀器在實用中即使經過反復調整，仍然很難達到上述檢定規程的要求，這就給儀器的制造、校正、使用和維修帶來了很大困難。
近年來出現的y147A電腦式棉纖維偏光成熟度儀，是利用微型計算機系統取代原y147型儀器的電流表采入偏光讀數，并按前述統一標度換算為成熟度后，以數字形式顯示，且能代替人工對測試結果進行統計檢驗及完成幾種成熟度指標的換算。但是，這種儀器的測量轉換規律仍與y147型一樣，上述問題依然存在。
本發明的目的在于利用專門的自標定技術，消除y147型及其同類儀器不可避免的上述測量誤差，最大限度地提高棉纖維偏光成熟度儀測得結果的準確性。
本發明測定棉纖維偏光成熟度的方法包括下列步驟(1)將儀器所附之三種已知不同成熟度k1、k2、k3及標度值IA1、IA2、IA3的標準樣品依次插入棉纖維偏光成熟度儀，分別測得三種標準樣品的偏光讀數x1、x2、x3;
(2)由儀器自動計算該臺棉纖維偏光成熟度儀標定函數f(x)的有關數據;
(3)將被測樣品插入該臺儀器，測出其偏光讀數x;
(4)由儀器自動計算該樣品的準確標度值IA;
(5)由被測樣品的標度值IA得到該樣品的準確成熟度K;
(6)被測樣品多于一個時，可重復步驟(3)～(5)。
上述標定函數f(x)的一般形式為f(x)＝c0x4+c1x3+c2x2+c3x+c4
式中f(x)-任一臺棉纖維偏光成熟度儀的標定函數x-自變量，即任意樣品在該臺儀器上測得的偏光讀數數值c0～c4-參變數，由儀器根據給定的約束條件及下式自動確定f(xi)＝IAi/Xi(i＝1，2，3)式中f(xi)-自變量為x時的標定函數值IAi-標準樣品的標度值xi-標準樣品在該臺儀器上測得的偏光讀數數值上述被測樣品的準確標度值IA可按下式計算IA＝x·f(x)式中f(x)-任一臺棉纖維偏光成熟度儀的標定函數x-自變量，即任意樣品在該臺儀器上測得的偏光讀數數值。
采用本發明方法測量棉纖維偏光成熟度時，即使測量條件存在一定程度的差異或變化，儀器經自動標定都能最大限度地減少測量誤差，獲得準確結果。就儀器操作方法而言，采用本發明方法的棉纖維偏光成熟度儀之自標定過程與普通儀器的試測過程相似，但后者僅能核查儀器準確與否，如若一旦超出允差范圍，則其調整十分煩難;而前者經自標定后，無須再行調整，即可保證儀器的精確度完全符合JJG(紡織)049-91的規定。
圖1為棉纖維偏光成熟度儀測量原理圖。
實施例和比較例儀器所配三種標準樣品的已知成熟度K(真值)可分別取為k1＝1.18 k2＝1.45 k3＝1.83其標度值分別為IA1＝46.4 IA2＝54.5 IA3＝65.3若將上述三個標準樣品當作被測試樣，分別在現有常規儀器和采用本發明的自標定式儀器上測試，兩種儀器測得結果對比如表2所示表2兩種儀器測得結果對比 由表2可知，上述三種試樣用現有常規儀器測得結果與真值偏差△k(測量誤差)遠超過儀器允差±0.03(見表2上半部分)，而采用本發明的自標定式儀器測得結果與真值相同(見表2下半部分)，消除了常規儀器測量誤差。所以能取得如此效果，這是因為在自標定式儀器中系由三個已知成熟度和標度值的標準樣品，分別測得其偏光讀數，得出該儀器的標定函數，然后由被測樣品的偏光讀數計算其準確標度值，最后得到樣品的準確成熟度。
本實例中自標定式系取約束條件為C0＝0及 ＝1(i＝1，2，3，4)，則標定函數f(x)為f(x)＝-2.2247×10-5x3+3.9396×10-3x2+0.21031x+4.882于是可分別得準確標度值I1＝x1f(x1)＝46.4I2＝x2f(x2)＝54.6I3＝x3f(x3)＝65.3進而求得k1＝1.18，k2＝1.45，k3＝1.83，見表2下半部分，故能得到滿意的測試結果。
權利要求
1.一種測定棉纖維偏光成熟度的自標定測量方法，它包括下列步驟(1)將儀器所附之三種已知不同成熟度k1、k2、k3及標度值IA1、IA2、IA3的標準樣品依次插入棉纖維偏光成熟度儀，分別測得三種標準樣品的偏光讀數X1、X2、X3；(2)由儀器自動計算該臺棉纖維偏光成熟度儀標定函數f(X)的有關數據；(3)將被測樣品插入該臺儀器，測出其偏光讀數X；(4)由儀器自動計算該樣品的準確標度值IA；(5)由該樣品的標度值IA得到該樣品的準確成熟度K；(6)被測樣品多于一個時，可重復步驟(3)～(5)。
2.根據權利要求1所述的方法，本發明的特征在于標定函數f(x)的一般形式為f(x)＝c0x4+c1x3+c2x2+c3x+c4式中f(x)-任一臺棉纖維偏光成熟度儀的標定函數x-自變量，即任意樣品在該臺儀器上測得的偏光讀數數值c0～c4-參變數
3.根據權利要求1、2所述的方法，本發明的特征在于以c0～c4為參變數，由儀器根據給定的約束條件及下式自動確定f(xi)＝IAi/Xi(i＝1，2，3)式中f(xi)-自變量為xi時的標定函數值IAi-標準樣品的標度值Xi-標準樣品在該臺儀器上測得的偏光讀數數值
4.根據權利要求1所述的方法，本發明的特征在于被測樣品的準確標度值IA可按下式計算IA＝x·f(x)式中f(x)-任一臺棉纖維偏光成熟度儀的標定函數x-自變量，即任意樣品在該臺儀器上測得的偏光讀數數值。
全文摘要
本發明涉及棉纖維偏光成熟度的自標定測量方法。由三個已知成熟度和標度值的標準樣品分別測得其偏光讀數，得該臺儀器的標定函數，然后由被測樣品的偏光讀數計算其準確標度值，得到樣品的準確成熟度。這種自動標定方法能最大限度地減小測量誤差，獲得準確結果，無須對儀器進行調整，即可保證其精確度符合規定要求，明顯提高了棉纖維偏光成熟度儀測得結果的精確性及儀器制造、校正、使用和維修的便捷性。
文檔編號G01N21/21GK1103949SQ9311262
公開日1995年6月21日 申請日期1993年12月15日 優先權日1993年12月15日
發明者過玉清, 張琳, 錢云青 申請人:中國紡織大學