影响HVI1000检验数据的因素及日常维护

■ 蔡兴广

〔淄博市纤维纺织质量监测研究院，山东淄博 255000〕

中国是世界上产棉大国，目前各省市的棉花公证检验实验室大多采用的是瑞士乌斯特公司生产的HVI1000C型仪器，作为国家棉花仪器化公证检验工作的主要检测设备，检测棉花范围覆盖国家储备棉、新体制棉、期货棉、交易棉、经营性棉花以及部分进口棉等。公证检验出具的证书会为棉花在纺纱配棉领域的使用以及棉花贸易提供依据。公证检验数据的准确与否直接影响国内棉花交易市场各类棉花贸易的结算、下游纺织企业的应用配棉等，同时也关乎作为国家检测机构的各省市纤检机构的公正形象。为此，保证HVI的检验数据准确十分必要。因为HVI是由气、电等多系统组成的仪器，受棉纤维的物理吸湿性和棉花加工方式等诸多因素的影响，HVI的检测结果在实际工作中会出现异常。在此笔者以HVI1000型仪器为例，对几个主要的影响因素做一个简单的分析。

一、环境因素

测试棉花样品的水分含量及实验室温湿度环境控制。水分含量指的是在测量那刻棉纤维中的含水量。棉花是吸水性纤维，随着水分含量的增高，棉花将变得更强更长。

表1 短弱棉

表2 长强棉

当棉纤维不吸收或释放水时，纤维处在水分平衡，停留在一个“平衡”水分含量水平。将样品中水分含量波动降到最低，可使测试结果波动减少，特别是长度和强度指标。因为长度与强度是棉花最重要的内在质量指标，他们与棉花的使用价值、棉纺工艺密切相关，所以棉花样品在测试前必须经过一定时间的平衡，在规定的标准大气条件下平衡24 h甚至更长的时间，使其达到水分平衡状态，使棉纤维的回潮率稳定且在6.5%～8.5%之间。

样品的平衡必须考虑棉花实验室的环境问题。由于棉纤维的特性要求棉花样品的平衡与测试都必须在专门的实验室完成，实验室的空气条件将影响棉花纤维的平衡及性质的测试结果，因此棉花实验室的温度与湿度必须严格控制，达到长期稳定的相对湿度和温度。

按照ASTM D1776“棉纺品平衡和测试的基本标准”要求：实验室温度需要控制在21.0 ℃±1.0 ℃；相对湿度达到65%±2%；样品平衡时间48 h（至少24 h）。要求在样品的平衡跟测试时将样品存放在空调环境中，使用开放式货架，以便空气从各方向渗入样品。

为了保证实验室的环境稳定建议至少做到以下几点：

1.对实验室环境做定期的常规检查。定期维护实验室内部的温湿度探头，确保探头检测的准确性。当实验室温湿度达不到标准要求时，应立即停止检验。

2.定期维护实验室的恒温恒湿空调设备，使其正常运行且稳定，以满足实验室内部各角落环境的一致性。

3.制定详细的实验室检验规程，严格控制实验期间实验室内部人员数量和出入次数，避免外部因素干扰使温湿度环境产生大幅波动从而造成检测数据的不稳定。

4.完善水分测试规程，在平衡和测试前对业务样品进行全程的水分测试，保证平衡效果。

二、仪器因素

（一）仪器的校准

HVI在长期的工作中，机器部件的磨损及环境灰尘堆积等因素必然会使其产生一定的数据漂移，这就需要我们定期的使用标准物质对仪器进行校准。

HVI的校准是指在遵守硬件设备工程原则的基础上，通过软件操作调整仪器内部的原始值，使测试值符合实验室棉样值。从这种意义上说，它的“校准”不是真正的校准而是数值的调整，数值的调整是由单独测试数据点的两点回归分析来实现，简单的数学回归将显示斜率和偏移量之间的关系；通俗来说，就是基于两点（低和高）线性回归分析。通过对校准棉样的测试，根据测量结果计算出斜率和截距，从而完成HVI的校准，保证检测数据的准确（图1）。

图1

HVI的校准离不开校准棉样，这就要求我们在做仪器校准时需要注意以下几点：

1.校准样品的选择。

首先要根据被测棉样选择合适的校准样品，例如长强校准棉样就分细绒棉的长/强、短/弱及长绒棉的长/强、短/弱四种。我们在测试不同业务样品时应该选择不同的标准棉样进行校准，既不应选择差值过小的两个样品进行校准，也不推荐选择标准差值过大的高低两个棉样。一般选用校准棉样的原则是以短/弱校准棉样各指标标准值为下限，长/强校准棉样各指标标准值为上限，检验棉样各指标测试值应在上下限之间。如果业务棉样为细绒棉，则使用细绒棉短/弱、长/强样品进行校准，如果业务棉样为长绒棉，则使用细绒棉短/弱和长绒棉长/强样品进行校准。同样马克隆值的校准选用高低两个样品进行，两样品的差值应大于2.5。

2.标准样品的存放。

为了保证校准结果的准确稳定，推荐校准棉样与仪器存放在同一地点，同时具备与测试样品相同的实验室和完全相同的湿度和温度条件，以保证校准的效果。

3.标准样品的使用。

在标准样品的取用中应该严格按照仪器的提示进行开松和反转样品，不要重复使用同一种已被“压过”的样品。长强校准的样品一般来说连续测试15次以上就应该废弃。马克隆校准的样品多次测试后容易形成大量“结团”，一般推荐使用3次后应废弃，以保证测量的准确性。同时标准样品也有使用年限，长强样品一般为2年，实验室在使用时应尽量在有效期内使用。

（二）仪器的维护保养

棉花的测试会附带很多的灰尘和脏物，长期的连续工作也会使HVI仪器本身零部件产生磨损和老化，这些都会影响数据的可靠性，甚至减少设备的使用寿命。应经常对HVI设备进行全面清洁、更换老化零备件、检查调整仪器各项设置等。在此笔者也简单的总结一下HVI的日常保养内容。

按照要求，HVI每2 h要进行一次校准检查，一般每个班次都会连续工作6 h～8 h。在这段时间里，仪器表面会积聚大量的纤维灰尘，这就需要每天结束检验工作后都对机箱内外进行全面的清洁，其中包括：

1.检查清洁废棉箱，需要注意废棉箱内的过滤网在清洁后安装时的方向。

2.清洁时除去全面清洁机器表面以外，还要用真空吸尘器全面清洁长强及马克隆机箱内部，包括：控制板、模拟版、电源箱、电源风扇、轨道及其他容易存储灰尘的部位。清洁时注意不要将吸尘器直接对准电子元器件，避免对电子元器件造成损伤。

3.检查主气阀上的油水分离器，确保气路系统中没有积水，减少故障以延长机器的使用寿命。

注意：在清洁过程中一定要关闭电源，防止人员受伤。在清洁后，要确保废棉箱的门已关紧，各接线插头全部插紧，否则会影响检验。

（三）仪器的维护设置

除去日常的清洁以外，HVI还需要定期的维护与调整设置。普通的维护一般以周为单位，除正常的清洁程序外，主要以调整设置为主，这也是HVI1000仪器保持良好工作状态的关键。

1.首先检查电源、气压等基本设置。如UPS的工作状态是否稳定，机器内部5 V、12 V、24 V等各项电压在合理范围内，总气压是否达到0.69 MPa，夹钳压力是否达到0.3 MPa等，确保所有部件运动正常。

2.打开长强箱体检查针布、梳针状态，观察是否有断针、缺针、锈蚀等现象，观察梳夹打开位置，取样器旋转角度是否正确，这些都会对测试样品的大小均匀程度等产生影响。

3.检查毛刷有无磨损及掉毛的情况，测量毛刷压力，保证压力在3.9 N～4.9 N之间，需要的话更换毛刷，因为毛刷状态的好坏直接影响整齐度数据的稳定。

4.清洁测量台内模拟版、夹钳、LED发光板等关键部位，全面清洁后要重新做调整光学零点的校准，这些对长度、强度等数据都有至关重要的影响。特别注意在清洁时要防止静电对电子器件产生的损坏，因为很多时候电子元器件的损伤是从外部无法发现的。

5.检查梳针到取样器等部位的隔距设置，全部完成后必须按照标准的要求对长强及马克隆进行全新的校准。

三、人员因素

HVI属于半自动测试仪器，它的运行离不开人员的操作。在实际操作中人员是否能够完全按照标准的要求进行样品的整理，例如：长强样品放入的形态重量、马克隆样品是否撕松、颜色测试样品在放入时是否可以完全遮挡测试窗口、厚度是否达标等等，这些都会对测试结果产生影响，这就要求在实际工作中对仪器操作人员进行系统的培训与严格管理。

四、建议

首先，在操作员上岗前必须进行统一的标准培训，扎实理论，统一操作手法，上岗后也需要进行定期的重复培训；其次，严格校准与校准检查的程序，要求操作人员完全按照标准进行；最后，在实际操作时增加监控及奖惩机制，在保证检验质量的基础上提高人员工作效率，激发人员的工作积极性。

棉纤维的检验不仅仅是一个单独的测试，实现它数据的准确需要涵盖到环境、仪器、人员等各个方面，是一个系统的工程。我们必须要从源头抓起，只有完善每个方面，才可以保证检验数据的准确性，为我们国家棉花产业的发展作出贡献。☆