毛绒纤维直径测试方法研究

文/姚苗苗 吕晓红 冯满荣 冯利强 陶春园

（作者单位：姚苗苗、吕晓红、冯满荣、陶春园，内蒙古纤维检验局；冯利强，锡林郭勒盟产品质量计量检验所）

1 引言

目前检测毛绒纤维直径的仪器主要有激光直径分析仪、光学纤维直径分析仪（OFDA）、光学显微镜投影仪（CU系列）、气流细度仪。激光直径分析仪（澳大利亚）、OFDA（澳大利亚）、气流纤维直径分析仪（英国）是针对测试绵羊毛纤维直径研制的仪器，绵羊毛纤维直径大多数是在17μm以上，而我国的山羊绒平均直径在17μm以下，两种纤维的直径分布范围完全不同。光学显微镜投影仪（CU系列）是国内最常用的毛绒直径测试仪器。激光直径分析仪、OFDA、气流纤维直径分析仪与光学显微镜投影仪（CU系列）在测量同一毛绒样品时存在系统误差。CU系列投影仪具有造价低、国内公认且可以直接观察到毛绒鳞片外观，在测量山羊原绒直径后能够出具25μm及以下的山羊绒纤维平均直径的优点，但也客观存在受检测人员主观因素影响且检测效率低下的缺点。

2 试验部分

2.1 试验环境

标准大气环境，温度为（20±2）℃，相对湿度为（65±4）%RH。

2.2 试验样品

8个标准毛条、30个洗净绵羊毛、40个分梳山羊绒样品。

2.3 样品前处理

洗净绵羊毛全部经过锡莱分析机处理，排除样品不均匀对测试数据的影响。全部放置于试验用标准大气环境下调湿，使样品达到吸湿平衡。

2.4 仪器、执行标准

选定测试仪器，测试前仪器经过标准毛条核查。CU系列投影仪依据GB/T 10685—2007《羊毛纤维直径试验方法投影显微镜法》，OFDA依据GB/T 21030—2007《羊毛及其他动物纤维平均直径与分布试验方法纤维直径光学分析仪法》，激光细度仪依据IWTO—12《赛罗（Sirolan）激光扫描纤维直径分析仪测定平均纤维直径及纤维直径分布的方法》，气流仪依据GB/T11603—2006《羊毛纤维平均直径测定法气流法》。

2.5 人员

四种仪器分别固定了机台和人员进行测试，排除了仪器间、人员间的误差。

3 数据分析

3.1 仪器的准确性分析

评价四种仪器准确性度一般采用性能标准差（SEP）来间接表示。

得出四种仪器的性能标准差（SEP）：0.2031（CU）＜ 0.2485（OFDA）＜ 0.3512（激光）＜0.4473（气流仪），性能标准差（SEP）越小，准确度越高。所以，四种仪器的准确性顺序为：CU＞OFDA＞激光＞气流仪。

3.2 单因素差异性分析

3.2.1 标准毛条的差异性

四种仪器检测标准毛条单因素方差分析见表1。

从表1中可以看出，F＜F-crit，说明四种仪器做标准毛条差异不显著。

3.2.2 分梳绒的差异性

四种仪器检测分梳绒单因素方差分析见表2。

从表2中可以看出，F＞F-crit，说明四种仪器做分梳山羊绒差异显著。以SSR法做多重比较。当dfe=117时，从SSR表中查得K=2、3的SSR0.05（K，117）和SSR0.01（K，117）的数值，并算得LSD值，见表3。

比较结果为CU与激光细度仪在做分梳山羊绒时存在极显著性差异。其余各组间差异都不显著。

3.2.3 绵羊毛的差异性

四种仪器检测绵羊毛单因素方差分析见表4。

从表4中可以看出，F＞F-crit，说明四种仪器做绵羊毛差异显著。以SSR法做多重比较。当dfe=116时，从SSR表中查得K=2、3、4的SSR0.05（K，116）和SSR0.01（K，116）的数值，并算得LSD值，以上述尺度检验表的各处理平均数，得结果于表5。

比较结果为气流与激光细度仪、OFDA与CU在做绵羊毛时存在显著性差异，OFDA与激光细度仪在做绵羊毛时存在极显著性差异。其余各组间差异都不显著。

表1 四种仪器检测标准毛条单因素方差分析数据表

表2 四种仪器检测分梳绒单因素方差分析数据表

表3 不同仪器之间的显著性(LSD法)

表4 四种仪器检测绵羊毛单因素方差分析数据表

3.3 相关性分析

一般情况下，r的绝对值在0.9～1.0之间，相关性非常强；在0.7～0.9之间，相关性有点强；在0.5～0.7之间，相关性有点弱，全部为正相关。r值由下面公式计算得出，计算结果见表6。

表5 不同仪器之间的显著性(LSD法)

表6 四种仪器检测标准毛条、分梳山羊绒、洗净毛相关性统计表

其中： xi——第一组数据；——第一组数据的平均值；yi——第二组数据；——第二组数据的平均值。

3.4 同一种仪器测量不同种纤维的差异性分析

由于标准毛条有标准值做比较，所以这部分只分析分梳山羊绒和洗净绵羊毛之间的关系，差异性采用两样本差异显著性检验中的F检验——两个方差的检验。分析CU投影仪、激光细度仪、OFDA纤维细度仪测量40个分梳山羊绒和30个洗净毛平均直径，分别比较同一种仪器测量两组样品间的波动是否显著。

（1）毛绒纤维的平均直径是服从正态分布的随机变量，且40个分梳山羊绒X1和30个洗净毛X2两样本是独立获得的；

（2）假设：H0：σ1=σ2；HA：σ1＜σ2(观测样本已知分梳山羊绒的平均直径样品间的波动大于洗净毛)；

（3）显著性水平：α=0.05；

（5）建立H0的拒绝域：因HA：σ1＜σ2，故为下尾单侧检验，所以当F＜F0.95时拒绝H0假设。

计算得出CU投影仪、激光细度仪、OFDA纤维细度仪分别测量分梳山羊绒和洗净毛平均直径标准差，求出统计量的值：分别为 0.3978、0.2927、0.3023，与α=0.05的下侧临界值F0.95=0.5527进行比较，因F＜F0.95，即P＜0.05，所以拒绝H0，接受HA。

当统计量F＜F临界值时，证明分梳山羊绒间的波动显著高于洗净毛，四种仪器测分梳山羊绒平均直径的差异显著高于洗净毛，所以相对来说，测洗净绵羊毛平均直径的差异小。

四种仪器测量分梳山羊绒和洗净绵羊毛个体间的差异的顺序为：激光＞OFDA＞CU。

4 结语

（1）检测不同样品的平均直径，四种仪器之间的系统误差显著性不同，相关性不同。同一种仪器检测不同样品的平均直径，差异性不同。

（2）每种仪器在测量不同纤维时，准确性、效率、经济因素等都不同，检测中应该因地制宜，选择适合的设备。