棉花仪器化公证检验实验室检测方法优化研究

周延+李瑛

新疆呼图壁公检实验室于2007年建立，目前拥有HVI棉花检测设备14台，大型恒温恒湿空气调节系统4套，大型空气压缩机组2台。每年呼图壁公检实验室棉花检验量都排在全国前十位。年均检验量近30万吨，样品180万个。

根据棉纤维的物理特性分析，其对检测环境和检测设备要求较高，影响检测数据准确性的因素也很多。为了提高棉花公检实验室检验数据的公正性和准确性，以下将从多方面对实验室进行优化和改造，最大限度减少环境、设备和检验方法对数据准确性和数据相符率的影响。

环境对检验数据的影响分析及实验室改造

1.环境对检验结果的影响。空气的温湿度影响到棉纤维的几何形态、物理和机械性能。在棉纤维回潮率一定的条件下，当空气温度增高，纤维的温度也随之增高，大分子热运动加剧，分子间结合力削弱，纤维断裂强力和初始模量下降；当空气相对湿度增加，棉纤维回潮率随之增大，纤维断裂强度和断裂伸长率增大。为了统一大气温湿度对棉纤维性能的影响，使检测结果具有可比性，需统一试验时的大气条件。要保证实验室内空气的温度、相对湿度、气流流速等在既定的基数上（标准大气条件），就必须应用空气调节技术来达到这一目的，也就是利用空气调节设备，在特定的空间内造成一定的人工气候——标准大气条件。

棉纤维放置在一定大气条件的环境中，经过一定时间后，单位时间内纤维从大气中吸收的水分子数与从纤维内逸出返回大气的水分子数相等时，纤维的回潮率趋于一个稳定的值，这种纤维称为吸（放）湿平衡，所达到的回潮率成为平衡回潮率。根据标准要求，样品平衡和样品检验必须在国家二级实验室大气条件（温度20℃±2℃、湿度65%±3%）环境下进行。

呼图壁实验室使用了两台大型恒温恒湿空调机组， HVI检验间和平衡间温湿度在规定范围内。由于测试环境要求的是动态温湿度平衡，所以实验室空调系统采用的是天花板—地板回风技术。HVI检验间和平衡间地板架空，作为回风通道。部分天花板和地板布满回风孔洞作为回风板，使检验及样品平衡环境中的空气在天花板和地板之间达到一种平衡流动方式，须尽最大可能保证温湿度环境稳定，从而保证检验数据准确可靠。

2.实验室温湿度控制中的问题及实验室改造。从2007年呼图壁实验室开始运行至今，在温湿度控制上已发现不少问题。（1）实验室空调机组在长时间使用后，湿度会偏离设定的标准值，例如标准范围在62%～68%，标准值在65%。但是在近5年检验期间，温湿度范围经常高达59%～71%，导致检验无法进行。实验室优化改造：根据本人与新疆多家实验室交流及探讨，对空调温湿度控制系统的改造，可使用目前在我国温湿度控制较为稳定的约顿控制系统。因新疆北疆水质较硬，可采用加大空调的加湿罐容量，加设水质软化过滤系统的方法，有效地减少加湿罐进水口堵塞。（2）由于HVI检验间和样品平衡间地板下的风道和回风地板位置重叠等原因，回风地板经常被待测样品的棉样盒架遮盖，从而导致空气循环不畅，表现为温湿度不正常。实验室优化改造：调整回风通道与回风地板之间的位置，远离待测样品棉样盒架，避开棉尘集中位置。增加检验期间对回风通道和回风地板的清洁频率。保证空调各风道空气的通畅。

HVI棉花检测设备对检测数据的影响分析和解决方案

HVI检测设备的正常运转是棉花仪器化公证检验工作的最重要保障，在棉花检验期，HVI检测仪器必须24小时连续运转，更要保证HVI检测仪器的测试数据稳定和准确。因其长期处于连续的工作状态，会经常出现故障，导致延误检验时限，影响实验室的检验工作进度。经过仔细观察发现，HVI仪器的三个模块，即长/强模块、马克隆模块、颜色模块发生故障的频次较高。我所针对HVI检测仪器的不同模块出现的常发故障及其产生原因进行分析和探讨，并提出以下解决方案。

1.长/强模块的常发故障。

（1）力传感器A/D值不在范围之内。力传感器是测量台的关键部件，当它发生故障时，电脑会提示“力传感器A/D值不在范围之内”，对于这个故障，产生的原因有很多，我们在实验室中经常碰到有以下几种情况：a.力传感器自身使用状态及其电压值偏离；b.长强塔没有处于水平位置；c.力传感器安装时与其他硬件接触，在运动过程中产生阻力，使力传感器螺杆顶部接近或是接触到横杆造成力量累加。

故障及排除方法：重新安装和调试力传感器就可以解决。需要注意的是，在安装和调试力传感器时不能挤压力传感器，若是外力作用较大会使力传感器受到损坏。

（2）前后夹钳无法关闭或后夹钳延时校准超出范围。 维护人员首先要查看夹钳延时校准曲线，若夹钳延时校准曲线不平滑甚至出现锯齿状，产生故障的原因有以下几点：a.真空压力值偏低；b.真空传感器“O”形圈老化漏气；c.夹钳安装错误或者是夹钳的聚氨酯材料破损；d.夹钳汽缸运动不畅。

故障及排除方法：a.及时清理真空箱内及过滤网上的废棉；b.更换真空传感器“O”形圈；c.重新安装夹钳或更换夹钳；d.更换汽缸。

（3）HVI在进行检测时频繁出现大样品、小样品。大样品和小样品是试样在测试时光透量超出范围，同时仪器停止测试样品并返回初始状态，当错误信息出现时我们必须重做试验，如果HVI频繁出现大样品、小样品错误提示时会直接影响检验效率，简述HVI仪器故障及排除方法：a.由于HVI仪器的梳针、梳夹、样品压板等相关硬件设施破损或隔距发生变化而引起的大小样品数量增多。首先检查梳针，若发现梳针破损应及时更换；其次调整左、右样品压板到圆孔的隔距并保持其对等性；同时调整左、右梳夹到取样器的隔距是否一致；还要查看左右梳夹的开口角度是否正常，并把梳夹的开口深度调整为最佳（即1.9mm）。b.真空压力值偏低，也会使操作过程中大小样品数量增多。HVI维护人员要及时清理真空箱内及过滤网上的废棉。c.模拟板电压偏离正常值，也会引发大小样品数量增多。若发现模拟板电压不在正常范围内，HVI维护人员就要及时加以调整。检查以下部件：长/强控制板到模拟板的连接线是否松动或已经老化，光透镜是否破损或太脏，模拟板是否损坏，IO板是否损坏，并及时更换已损坏的组件。d.毛刷压力偏离正常值，也会引发大小样品数量增多。若测试发中发现毛刷压力偏离正常值，HVI维护人员需按照HVI服务手册上的说明，调整压力。

2.马克隆模块重点故障。马克隆模块主要由马克隆腔体、天平及其相关部件组成，在日常工作中除去天平故障，马克隆模块产生的故障主要表现为马克隆棉花校准、气流校准无法通过，测试数据不稳定及马克隆没有气压等几种情况。

（1）马克隆棉花校准、气流校准无法通过，测试数据不稳定。 首先需要调整好两个大组件，即马克隆汽缸与工作台的角度和马克隆测量腔体的大小。如果马克隆汽缸角度错误，马克隆汽缸活塞不能顺畅滑动，必然会与汽缸壁发生摩擦造成马克隆棉花校准失败或是测试数据不稳定；同样，马克隆腔体大小设置不准确，校准和测试棉样时，试样质量补偿也会造成马克隆校准失败或是测试数据不稳定。

测试数据不稳定故障排除方法：a.主气压和马克隆气压须调整在范围之内；b.马克隆活塞多孔木塞的底部太脏影响气流效果，进行清洁；c.精密调节阀内部太脏，进行清洁；d.气桥不干净，进行清洁；e.“O”形圈老化或破损，进行更换。

（2）马克隆没有气压。马克隆没有气压，就要打开HVI系统内马克隆诊断菜单，点击马克隆气流打开、关闭按钮，如果气阀组中控制马克隆气流的气阀指示灯不亮或者忽亮忽灭，那么肯定是该部件发生故障。如果该部件工作正常并且相关部件连线无松动，仍然出现马克隆没有气压，那么就可能是马克隆控制板出现问题，更换控制板就可以解决该故障了。

3.颜色模块重点故障。在颜色模块中，出现频率较高、难度较大的故障就是颜色头的氙灯不工作或工作稳定性弱。产生此故障的原因有以下几点：

（1）颜色头数据线连线及颜色采集卡松动造成颜色头的氙灯不工作或工作稳定性弱。 故障及排除方法：首先确定颜色头12V电压输入正常，就要固定数据线的接口和颜色采集卡或者更换并重新安装数据线就可以判断故障产生的原因，如果数据线或者颜色采集卡无法正常使用时必须更换相应的部件来解决故障。

（2）12V电压不输出造成颜色头氙灯不工作。 故障及排除方法：首先要检查12V电源线接口，若12V电源线接口正常，并且电源箱上12V电源指示灯不亮，重新启动HVI。启动完毕后，12V电源指示灯仍然不亮，那么很有可能就是电源箱里的12V电源出现故障，更换电源箱里的12V电源就可以排除故障。

HVI设备外部设施改造

除了HVI设备本身模块对数据的影响以外，还有设备外部设施对数据的重要影响。特别是对数据相符率的影响。根据2007年至今的检验相符率分析，部分实验室外部设施需要进行改造。

1.HVI设备地板不平整对数据的影响。我国最早建设的公检实验室大部分做的是地回风，地板下架空作为回风通道，整个地板用钢架支撑。因HVI设备有600多公斤，实验室地板强度较差，地板长时间的振动和重压下，易发生变形，导致HVI设备倾斜，使HVI测量长度和强度的长强塔倾斜。塔体常年在倾斜的环境下工作，会使HVI测量台电压偏移，照影曲线发生变化，导致长度和强度总是偏高或偏低一些。检测数据准确率受到影响。

针对上述情况，我所在每台HVI下面铺设5毫米厚的防锈钢板，铺设完成后进行水平调整，使得HVI处在一个有一定的承重、抗压、平整的地面上工作。

2.输入电压对长度和强度的影响。HVI设备输入电压为220V，HVI自带有变压器，经过变压器的电压为美国标准电压110V。根据本人在实验室实地的测量，会在每天早上上升至235V左右，每天晚上的用电高峰期降低至190V左右。经过HVI变压器后，输入各电路控制板上电压会波动，从而导致测量长度和强度等数据上下浮动，使得相符率降低。

针对上述情况，我所在每台HVI输入电源处安装小型稳压源。使得电压稳定在220V，从而使长度和强度测试数据稳定，提高数据的相符率。

HVI校准和操作手法对检验数据的影响分析

1.HVI校准和操作手法对检验结果的影响。（1）马克隆值测试时，样品称量不准确、多放或少放样品在马克隆腔体，会导致马克隆腔体内棉纤维天平称取重量与实际测试重量不符，导致计算错误，数据不准确。不按照要求撕松棉样就进行测试，会使成团的棉纤维堵塞标准气流的通过，使得测量压差不准确，测试结果不准确。（2）进行长强测试时，放入测量口的棉样不能使用样品的刀切部位的棉纤维，手撕面应该向下。从刀切部位取样，测得长度数据偏小。（3）颜色模块测试时，必须按照要求放入5厘米厚的样品，否则颜色压手压下不能很好地使被压棉样遮住颜色摄像的测量口，使得颜色头闪光拍照漏光，测得反射率和黄度值不准确。（4）校准设备是非常重要的一项工作，必须按照要求使用美国农业部制作的标准棉样，按照标准操作手法校准，否则的话，会使得HVI校准曲线远离标准曲线，最终使检验数据全部错误。

2.实验室优化措施。加强对设备操作人员培训力度，操作校准规程上墙，实验室的大屏幕显示器循环播放最佳操作手法，把检验数据质量评价结果作为操作人员质量考核结果。

（作者单位：周延，新疆昌吉州纤维检验；李瑛，新疆农六师五家渠纤维检验所）