2024年3月18日发(作者：麴博敏)
第３３卷第５期
纺织 学 报
Ｖ０１．３３．ＮＯ．５
Ｍａｙ，２０１２
２０１２年５月
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ
文章编号：０２５３—９７２１（２０１２）０５—０１３１—０４
纱线线密度及质量不匀率自动测试装置及方法
周 彬 ，王慧玲 ，樊理山 ，闵庭元 ，王韶辉
（１．盐城纺织职业技术学院纺织检测中心，江苏盐城
３．南京大学生命科学学院，江苏南京
２２４００５；２．江苏省生态纺织工程研发中心，江苏盐城
２１００９３；４．盐城市纤维检验所，江苏盐城
２０００３１）
２２４００５；
２２４００５；
５．法国国际检验局（法国ＢＶ）上海办事处，上海
摘 要 针对现有纱线线密度测试装置所存在的缺陷，研制纱线线密度及质量不匀率自动测试装置。此装置主要
包括电子称量、弹簧线性加压、电子计长、变频卷绕及控制等。介绍了利用该装置进行纱线线密度及质量不匀率测
试的程序和方法。以涤纶／粘胶（６５／３５）筒子纱和精梳棉／涤纶（５０／５０）管纱为例，采用此装置与传统缕纱测长机进
行线密度对比实验。实践证明：此装置测试结果准确度达９９．６％，而传统缕纱测长机测试结果准确度仅为９５％，在线
密度及质量不匀率测试中可保证纱线连续无废纱产生，且测试方便，体积小，具有较高的应用及推广价值。
关键词纱线；线密度；质量不匀率；测试装置
文献标志码：Ａ 中图分类号：ＴＳ １０７．２
Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔｅｓｔ ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｙａｒｎ
ｌｉｎｅａｒ ｄｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ ｗｅｉｇｈｔ ｅｖｅｎｅｓｓ
ＺＨＯＵ Ｂｉｎ ，ＷＡＮＧ Ｈｕｉｌｉｎｇ ，ＦＡＮ Ｌｉｓｈａｎ ，ＭＩＮ Ｔｉｎｇｙｕａｎ ，ＷＡＮＧ Ｓｈａｏｈｕｉ
（１．Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｙａｎｃｈｅｎｇ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｙａｎｃｈｅｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２２４００５，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒ＆Ｄ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｙａｎｃｈｅｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２２４００５，Ｃｈｉｎａ；３．Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， ｎｊｉｎｇ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１００９３，Ｃｈｉｎａ；４．Ｙａｎｃｈｅｎｇ Ｆｉｂｅｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ，Ｙａｎｃｈｅｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２２４００５，Ｃｈｉｎａ；
５．Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｏｆｉｃｆｅ，Ｂｕｒｅａｕ Ｖｅｒｉｔａｓ Ｃｏｎｓｕｍｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００３ １，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｄｅｆｅｃｔｓ ｗｈｉｃｈ ｅｘｉｓｔ ｉｎ ｐｒｅｓｅｎｔ ｙａｒｎ ｌｉｎｅａｒ ｄｅｎｓｉｔｙ ｔｅｓｔ ｄｅｖｉｃｅ．ａｎ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔｅｓｔ
ｄｅｖｉｃｅ ａｂｏｕｔ ｙａｒｎ ｌｉｎｅａｒ ｄｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ ｗｅｉｇｈｔ ｅｖｅｎｅｓｓ ｗａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｉｓ ｄｅｖｉｃｅ ｉｎｃｌｕｄｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
ｂａｌａｎｃｅ，ｓｐｒｉｎｇ ｌｉｎｅａｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｌｅｎｇｔｈ，ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｗｉｎｄｉｎｇ ａｎｄ
ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｔｅｓｔ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｂｏｕｔ ｌｉｎｅａｒ ｄｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ ｗｅｉｇｈｔ ｅｖｅｎｅｓｓ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｕｓｉｎｇ
ｔｈｉｓ ｄｅｖｉｃｅ．Ａ ｌｉｎｅａｒ ｄｅｎｓｉｔｙ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｔｅｓｔ ｗａｓ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｔａｋｉｎｇ Ｔ／Ｒ６５／３５ ｂｏｂｂｉｎ ｙａｒｎｓ ａｎｄ ＪＣ／Ｔ５０／５０
ｔｕｂｅ ｙａｒｎ ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ．ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｓｈｏｗｅｄ：ｉｔｓ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗａｓ ９９．６％，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｔｅｓｔ
ｒｅｓｕｌｔｓ ａｃｃｕｒａｃｙ ｕｓｉｎｇ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｄｅｖｉｃｅ ｗａｓ ｏｎｌｙ ９５％，ｔｅｓｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ，ｙａｒｎ ｗａｓ
ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ，ｗａｓｔｅ ｙａｒｎ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｐｒｅｖｅｎｔｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｄｅｖｉｃｅ ａｌｓｏ ｈａｄ ｓｍａｌｌｅｒ ｖｏｌｕｍｅ，ａｎｄ ＳＯ ｈａｄ
ｈｉｇｈｅｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｍｏｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｙａｒｎ；ｌｉｎｅａｒ ｄｅｎｓｉｔｙ；ｗｅｉｇｈｔ ｅｖｅｎｅｓｓ；ｔｅｓｔ ｄｅｖｉｃｅ
目前纱线线密度的测试主要还是通过缕纱测长
机摇取一定长度的纱线，将纱线进行烘干称量，换算
系数 。该方法存在以下问题：１）测量结果准确
度低。纱线卷绕到缕纱测长机的纱框上时，由于卷
绕圈数≥１００，即使缕纱测长机上设有横动装置以减
少纱线重叠的程度 ，但实际上纱线重叠程度仍很
严重，以２７．８ ｔｅｘ纯棉纱为例，摇取１００ ｍ纱线，设置
得出纱线线密度指标 卜 。质量不匀率的测试方法
是用缕纱测长机摇取多组（３０组以上）一定长度的
纱线，分别进行称量 ，计算其平均差系数或变异
收稿日期：２０１１—０６—２０ 修回日期：２０１２—０２—１３
作者简介：周彬（１９８１一），男，讲师，硕士生。主要研究方向为纺织检测与产品设计。Ｅ—ｍａｉｌ：ｓａｎｌｉｎ２００７＠１２６．ｃｏｍ。
·
１３２· 纺织学报 第３３卷
预加张力１３．９ ｃＮ，缕纱框转速为２００ ｒ／ｒａｉｎ，称量
后，根据质量值，按其实际线密度值计算其实际长度
要增加８０ ｅｍ左右，因此所得的纱线线密度值要偏
大，不能很好地作为生产实践依据。２）操作复杂。
采用缕纱测长机进行线密度测试，首先要摇缕纱，然
后再将缕纱从纱框上剪断、取下，烘干称量 。过
程比较复杂，效率低，而且，在转移缕纱的过程中，很
容易造成二次误差。３）原料浪费严重（特别是质量
不匀率测试）。所摇缕纱烘干称量完毕后，只能作
为废纱处理，造成极大损失。４）仪器占地面积较
大，缕纱框周长必须保证为１ ｍ，根据转数来计量所
摇缕纱的总长度，导致整台仪器占地面积较大。本
文所设计的纱线线密度及质量不匀率自动测试装
置，可以克服现有技术的不足。
１ 测试装置的设计思路
纱线线密度及质量不匀率自动测试装置结构如
图１所示。
注：１一基座；２一电子天平；３一纱锭；４一导纱钩；５一司调
式弹簧加压器；６一计长器；７一变频电动机；８－－绕纱框；
９一控制器；１０一Ｉ／０设备；１１一管纱或筒子纱；ｌ２一纱线。
图１测试装置结构图
Ｆｉｇ．１ Ｔｅｓｔ ｄｅｖｉｃｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｈａｒｔ
纱线线密度及质量不匀率自动测试装置有１个
Ｌ型基座。水平基座固装１个电子天平（分度值≤
０．００１ ｇ），天平托盘上固装１个放置管纱或筒子纱
的纱锭，水平基座另一侧固装Ｉ／Ｏ设备。垂直基座
上固装１个导纱钩，该导纱钩位于纱锭正上方。在
导纱钩水平方向依次固装１个可调式弹簧加压器、
１个计长器、１台变频电动机和控制器。图２示出可
调式弹簧加压器。其由张力标尺、弹簧、调节螺母、
上下夹纱板、固定轴组成。上下夹纱板、弹簧、调节
螺母依次穿过固定轴，弹簧上端固装１个指针，该指
针与张力标尺垂直。下夹纱板固定在垂直基座上，
上夹纱板与弹簧的下端连接在一起，张力标尺固装
在上夹纱板上。电子天平输出端（ＲＳ２３２接口）、计
长器输出端通过数据线与控制器连接，变频电动机
转轴上固装１个绕纱框，变频电动机的变频器通过
数据线与控制器连接，控制器通过数据线与Ｉ／Ｏ设
备连接。此装置所涉及电路均为已知或通用型。
注：１一张力标尺；２一弹簧；３一调节螺母；
４～上下夹纱板；５一固定轴；６～指针。
图２可调式弹簧加压器
Ｆｉｇ．２ Ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ ｓｐｒｉｎｇ ｔｅｎｓｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ
２测试装置的工作原理
对所取试样（管纱或筒子纱）进行调湿或预调
湿，将管纱或筒子纱放到纱锭上，引出管纱或筒子纱
上的纱头，丢弃管纱或筒子纱前段３～５ ｍ纱，然后
将纱穿过导纱钩、可调式弹簧加压器上的夹纱板、计
长器上的导纱孔，然后将纱固定在绕纱框上的纱夹
上。参照ＧＢ／Ｔ ４７４３－－２００９｛纺织品卷装纱绞纱法
线密度的测定》，调节可调式弹簧加压器的压力值，见
表１。通过旋转调节螺母的位置，使弹簧形变发生变
化，根据胡克定律，弹簧加压器的压力值便会相应的
改变，从而给所测纱线一定的张力值。调节螺母上的
指针所对应张力标尺上的张力值即为施加到纱线上
的张力值，张力标尺上的张力值为实验标定所得。
同样参照ＧＢ／Ｔ ４７４３—２００９，设定计长器所需
测试纱线长度 （ｍ），见表２。设定测试样本数Ⅳ。
用全自动烘箱（或普通纱线测湿仪或纱线快速测湿
仪）测定管纱或筒子纱的实际回潮率 。并将测试
纱线长度 、测试样本数Ⅳ、实际回潮率 、纱线所
第５期 周彬等：纱线线密度及质量不匀率自动测试装置及方法 ·１３３·
表１绕纱张力
Ｔａｂ．１ Ｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｗｉｎｄｉｎｇ ｙａｒｎ
纱线品种
非变形纱及膨体纱
０．５Ｏ±０．１０
针织绒和粗纺毛纱
Ｏ．２５±０．０５
其他变形纱
１．Ｏ０±Ｏ．２０
含纤维成分、混纺比通过Ｉ／０设备输入到控制器。
表２测试长度
Ｔａｂ．２ Ｔｅｓｔ ｌｅｎｇｔｈ
纱线线密度／ｔｅｘ 测试长度／ｍ
＜１２．５
２００
１２．５—１Ｏ０
１００
＞１００ １０
实验开始时，电子天平将所测管纱或筒子纱初
始质量Ｇ 值通过数据线传到控制器进行存储。控
制器控制变频电动机开始以一定的速度运行，纱线
通过计长器，然后卷绕到绕纱框上。计长器所检测
到的纱线长度数据经数据线发送到控制器，当通过
计长器的纱线长度距设定的测试纱线长度还有
１０ ｉｎ时，控制器发出信号控制变频电动机进行减
速，速度控制在５ ｒ／ｍｉｎ，要防止绕纱速度过快导致
最终测试纱长超过设定值。纱线继续低速通过计长
器绕到绕纱框，当通过计长器导纱孔的纱线长度达
到设定的测试纱线长度时，计长器再次将所检测到
的纱线长度数据发送至控制器，此时，控制器发出信
号控制变频电动机立即停止转动，电子天平再次对
管纱或筒子纱称量，并将所测质量值Ｇ 通过数据线
发送至控制器。质量值Ｇ 为下个样本测试所需的
初始质量，重复前面的测试过程，直到获得第Ⅳ个
样本的测试数据。控制器根据每个样本前后２次质
量差值△Ｇ（即每个纱线样本的质量。由于２次称
量前后天平上端纱路始末状态相同，所以前后２次
质量之差即为所绕特定长度纱线的质量）、所设定
测试纱线长度 及实际回潮率 ，计算出所测纱线
的线密度值和质量不匀率，并输出到Ｉ／０设备。
本文实验涉及到的计算方法 。 均可集成到控
制器内含的存储器供调用，主要有：
１）纱线线密度计算公式。
ｆ Ｇ 一Ｇ １＋ ．
Ｎ ＝
Ｊｊ ｉ
＿
十Ｗ
×１ ０００（１）
式中，混纺纱的公定回潮率（ ）可按各组分纤维的
纱线公定回潮率和混纺比来加权平均计算。
（２）
式中： 为混纺纱的公定回潮率； 、 ……为混
纺纱中第１种、第２种……纤维的公定回潮率；Ｐ．、
Ｐ，、……为混纺纱中第１种、第２种……纤维的干态
质量混纺比。其中， 、 ：……均为已知，并存储在
控制器里面。
２）纱线质量不匀率计算公式。
Ｉ Ａ Ｇ 一△Ｇ Ｉ
一
日＝三ｌ＿ ——一×１００％ （３）
Ⅳ Ａ Ｇ
式中：日为平均差系数；ＡＧ 为每组纱线的测试质
量，ｇ；ＡＧ 为各组纱线测试质量的平均值，ｇ；Ｎ为
测试纱线的组数。
ＣＶ＝
△Ｇ ×１００％ （４）
式中，ＣＶ为变异系数，当测试数据个数少（小于
５０次）时，ＣＶ值的计算应采用下式：
ＣＶ＝
△Ｇ ×１００％ （５）
ｍ：一
ｍ：
全 ！ ×１Ｘ ００％１３ （【６）ｏ Ｊ
ａ Ｇ， 、
式中：ｍ为极差系数；ＡＧ…为纱线测试质量的最大
值，ｇ；Ａ Ｇ 为纱线测试质量的最小值，ｇ。
３ 对比实验
分别取涤纶／粘胶（６５／３５）筒子纱（中特纱）和
精梳棉／涤纶（５０／５０）管纱（细特纱）作为实验纱样
进行线密度测试，在标准大气条件下进行调湿。分
别采用传统的缕纱测长机和所研发装置进行纱线线
密度测试。为了比较２种测试结果的准确性，参照
ＦＺ／Ｔ０１０９３－－２００８《织物中拆下纱线线密度的测
定》，对此纱样的线密度进行测试，其测试结果作为
仲裁值 。测试结果见表３、４。
表３筒子纱线密度测试结果
Ｔａｂ．３ Ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｂｏｂｂｉｎ ｙａｒｎ ｔｅｘ
实验编号 缕纱测长机 新测试装置 仲裁值
２８．８ ２７．５ ２７．７
２９．２ ２７．８ ２７．４
２８．５
２７．４
２７．８
２８．９
２７．９ ２７．６
２９．２ ２７．５ ２７．３
２８．６ ２７．７ ２７．４
平均值 ２８．９
２７．６
·
１３４· 纺织学报 第３３卷
表４管纱线密度测试结果
Ｔａｂ．４ Ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｕｂｅ ｙａｒｎ ｔｅｘ
从表３、４可明显看出，采用普通缕纱测长机测
试筒子纱（中特纱）的测试结果偏差率为５％，测试
管纱（细特纱）的结果偏差率为３．５％，而采用所设
计的装置测试２种纱线的结果偏差率仅为０．３％和
０．６％，因此所设计装置测试的线密度值更加符合真
实值（仲裁值），且针对不同线密度范围、不同卷装
大小的试样，测试结果稳定、差异小。
４ 结 语
传统缕纱测长机采用外圆周长为１ Ｉｌｌ的缕纱框
摇取缕纱，不可避免地产生纱线重叠，导致计长不
准，以２７．８ ｔｅｘ纯棉纱为例，在标准条件下，摇取
１００ ｍ纱线，其实际长度要增加０．８％，纱线的摇取
及称量需分步进行，且纱线需剪断称量，容易产生二
次误差，破坏了纱线的连续性，造成大量废纱，不符
合现代纺织“低碳、节约”的要求。
所设计的纱线线密度及质量不匀率自动测试装
置主要包括电子称量、弹簧线性加压、电子计长、变
频卷绕及控制等部分。采用称量与计长同步进行、
变频卷绕的方式来进行实验，保证了纱线的连续再
用和程序的简化，由于电子计长器的精度可以达到
０．１ ｍｍ，因此其测试结果与真实值较符合。分别以
筒子纱（中特纱）和管纱（细特纱）为例进行测试，缕
纱测长机所测结果偏差率达到５％和３．５％，而采用
所设计的装置测试结果偏差率仅为０．３％和０．６％，
因此本装置具有较高的应用及推广价值。
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Ｆｉｂｅｒ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ，２００６（４）：２７—２８．
2024年3月18日发(作者：麴博敏)
第３３卷第５期
纺织 学 报
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２２４００５；
２２４００５；
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摘 要 针对现有纱线线密度测试装置所存在的缺陷，研制纱线线密度及质量不匀率自动测试装置。此装置主要
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试的程序和方法。以涤纶／粘胶（６５／３５）筒子纱和精梳棉／涤纶（５０／５０）管纱为例，采用此装置与传统缕纱测长机进
行线密度对比实验。实践证明：此装置测试结果准确度达９９．６％，而传统缕纱测长机测试结果准确度仅为９５％，在线
密度及质量不匀率测试中可保证纱线连续无废纱产生，且测试方便，体积小，具有较高的应用及推广价值。
关键词纱线；线密度；质量不匀率；测试装置
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ｌｉｎｅａｒ ｄｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ ｗｅｉｇｈｔ ｅｖｅｎｅｓｓ
ＺＨＯＵ Ｂｉｎ ，ＷＡＮＧ Ｈｕｉｌｉｎｇ ，ＦＡＮ Ｌｉｓｈａｎ ，ＭＩＮ Ｔｉｎｇｙｕａｎ ，ＷＡＮＧ Ｓｈａｏｈｕｉ
（１．Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｙａｎｃｈｅｎｇ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｙａｎｃｈｅｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２２４００５，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒ＆Ｄ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｙａｎｃｈｅｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２２４００５，Ｃｈｉｎａ；３．Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， ｎｊｉｎｇ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１００９３，Ｃｈｉｎａ；４．Ｙａｎｃｈｅｎｇ Ｆｉｂｅｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ，Ｙａｎｃｈｅｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２２４００５，Ｃｈｉｎａ；
５．Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｏｆｉｃｆｅ，Ｂｕｒｅａｕ Ｖｅｒｉｔａｓ Ｃｏｎｓｕｍｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００３ １，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｄｅｆｅｃｔｓ ｗｈｉｃｈ ｅｘｉｓｔ ｉｎ ｐｒｅｓｅｎｔ ｙａｒｎ ｌｉｎｅａｒ ｄｅｎｓｉｔｙ ｔｅｓｔ ｄｅｖｉｃｅ．ａｎ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔｅｓｔ
ｄｅｖｉｃｅ ａｂｏｕｔ ｙａｒｎ ｌｉｎｅａｒ ｄｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ ｗｅｉｇｈｔ ｅｖｅｎｅｓｓ ｗａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｉｓ ｄｅｖｉｃｅ ｉｎｃｌｕｄｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
ｂａｌａｎｃｅ，ｓｐｒｉｎｇ ｌｉｎｅａｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｌｅｎｇｔｈ，ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｗｉｎｄｉｎｇ ａｎｄ
ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｔｅｓｔ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｂｏｕｔ ｌｉｎｅａｒ ｄｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ ｗｅｉｇｈｔ ｅｖｅｎｅｓｓ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｕｓｉｎｇ
ｔｈｉｓ ｄｅｖｉｃｅ．Ａ ｌｉｎｅａｒ ｄｅｎｓｉｔｙ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｔｅｓｔ ｗａｓ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｔａｋｉｎｇ Ｔ／Ｒ６５／３５ ｂｏｂｂｉｎ ｙａｒｎｓ ａｎｄ ＪＣ／Ｔ５０／５０
ｔｕｂｅ ｙａｒｎ ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ．ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｓｈｏｗｅｄ：ｉｔｓ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗａｓ ９９．６％，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｔｅｓｔ
ｒｅｓｕｌｔｓ ａｃｃｕｒａｃｙ ｕｓｉｎｇ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｄｅｖｉｃｅ ｗａｓ ｏｎｌｙ ９５％，ｔｅｓｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ，ｙａｒｎ ｗａｓ
ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ，ｗａｓｔｅ ｙａｒｎ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｐｒｅｖｅｎｔｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｄｅｖｉｃｅ ａｌｓｏ ｈａｄ ｓｍａｌｌｅｒ ｖｏｌｕｍｅ，ａｎｄ ＳＯ ｈａｄ
ｈｉｇｈｅｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｍｏｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｙａｒｎ；ｌｉｎｅａｒ ｄｅｎｓｉｔｙ；ｗｅｉｇｈｔ ｅｖｅｎｅｓｓ；ｔｅｓｔ ｄｅｖｉｃｅ
目前纱线线密度的测试主要还是通过缕纱测长
机摇取一定长度的纱线，将纱线进行烘干称量，换算
系数 。该方法存在以下问题：１）测量结果准确
度低。纱线卷绕到缕纱测长机的纱框上时，由于卷
绕圈数≥１００，即使缕纱测长机上设有横动装置以减
少纱线重叠的程度 ，但实际上纱线重叠程度仍很
严重，以２７．８ ｔｅｘ纯棉纱为例，摇取１００ ｍ纱线，设置
得出纱线线密度指标 卜 。质量不匀率的测试方法
是用缕纱测长机摇取多组（３０组以上）一定长度的
纱线，分别进行称量 ，计算其平均差系数或变异
收稿日期：２０１１—０６—２０ 修回日期：２０１２—０２—１３
作者简介：周彬（１９８１一），男，讲师，硕士生。主要研究方向为纺织检测与产品设计。Ｅ—ｍａｉｌ：ｓａｎｌｉｎ２００７＠１２６．ｃｏｍ。
·
１３２· 纺织学报 第３３卷
预加张力１３．９ ｃＮ，缕纱框转速为２００ ｒ／ｒａｉｎ，称量
后，根据质量值，按其实际线密度值计算其实际长度
要增加８０ ｅｍ左右，因此所得的纱线线密度值要偏
大，不能很好地作为生产实践依据。２）操作复杂。
采用缕纱测长机进行线密度测试，首先要摇缕纱，然
后再将缕纱从纱框上剪断、取下，烘干称量 。过
程比较复杂，效率低，而且，在转移缕纱的过程中，很
容易造成二次误差。３）原料浪费严重（特别是质量
不匀率测试）。所摇缕纱烘干称量完毕后，只能作
为废纱处理，造成极大损失。４）仪器占地面积较
大，缕纱框周长必须保证为１ ｍ，根据转数来计量所
摇缕纱的总长度，导致整台仪器占地面积较大。本
文所设计的纱线线密度及质量不匀率自动测试装
置，可以克服现有技术的不足。
１ 测试装置的设计思路
纱线线密度及质量不匀率自动测试装置结构如
图１所示。
注：１一基座；２一电子天平；３一纱锭；４一导纱钩；５一司调
式弹簧加压器；６一计长器；７一变频电动机；８－－绕纱框；
９一控制器；１０一Ｉ／０设备；１１一管纱或筒子纱；ｌ２一纱线。
图１测试装置结构图
Ｆｉｇ．１ Ｔｅｓｔ ｄｅｖｉｃｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｈａｒｔ
纱线线密度及质量不匀率自动测试装置有１个
Ｌ型基座。水平基座固装１个电子天平（分度值≤
０．００１ ｇ），天平托盘上固装１个放置管纱或筒子纱
的纱锭，水平基座另一侧固装Ｉ／Ｏ设备。垂直基座
上固装１个导纱钩，该导纱钩位于纱锭正上方。在
导纱钩水平方向依次固装１个可调式弹簧加压器、
１个计长器、１台变频电动机和控制器。图２示出可
调式弹簧加压器。其由张力标尺、弹簧、调节螺母、
上下夹纱板、固定轴组成。上下夹纱板、弹簧、调节
螺母依次穿过固定轴，弹簧上端固装１个指针，该指
针与张力标尺垂直。下夹纱板固定在垂直基座上，
上夹纱板与弹簧的下端连接在一起，张力标尺固装
在上夹纱板上。电子天平输出端（ＲＳ２３２接口）、计
长器输出端通过数据线与控制器连接，变频电动机
转轴上固装１个绕纱框，变频电动机的变频器通过
数据线与控制器连接，控制器通过数据线与Ｉ／Ｏ设
备连接。此装置所涉及电路均为已知或通用型。
注：１一张力标尺；２一弹簧；３一调节螺母；
４～上下夹纱板；５一固定轴；６～指针。
图２可调式弹簧加压器
Ｆｉｇ．２ Ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ ｓｐｒｉｎｇ ｔｅｎｓｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ
２测试装置的工作原理
对所取试样（管纱或筒子纱）进行调湿或预调
湿，将管纱或筒子纱放到纱锭上，引出管纱或筒子纱
上的纱头，丢弃管纱或筒子纱前段３～５ ｍ纱，然后
将纱穿过导纱钩、可调式弹簧加压器上的夹纱板、计
长器上的导纱孔，然后将纱固定在绕纱框上的纱夹
上。参照ＧＢ／Ｔ ４７４３－－２００９｛纺织品卷装纱绞纱法
线密度的测定》，调节可调式弹簧加压器的压力值，见
表１。通过旋转调节螺母的位置，使弹簧形变发生变
化，根据胡克定律，弹簧加压器的压力值便会相应的
改变，从而给所测纱线一定的张力值。调节螺母上的
指针所对应张力标尺上的张力值即为施加到纱线上
的张力值，张力标尺上的张力值为实验标定所得。
同样参照ＧＢ／Ｔ ４７４３—２００９，设定计长器所需
测试纱线长度 （ｍ），见表２。设定测试样本数Ⅳ。
用全自动烘箱（或普通纱线测湿仪或纱线快速测湿
仪）测定管纱或筒子纱的实际回潮率 。并将测试
纱线长度 、测试样本数Ⅳ、实际回潮率 、纱线所
第５期 周彬等：纱线线密度及质量不匀率自动测试装置及方法 ·１３３·
表１绕纱张力
Ｔａｂ．１ Ｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｗｉｎｄｉｎｇ ｙａｒｎ
纱线品种
非变形纱及膨体纱
０．５Ｏ±０．１０
针织绒和粗纺毛纱
Ｏ．２５±０．０５
其他变形纱
１．Ｏ０±Ｏ．２０
含纤维成分、混纺比通过Ｉ／０设备输入到控制器。
表２测试长度
Ｔａｂ．２ Ｔｅｓｔ ｌｅｎｇｔｈ
纱线线密度／ｔｅｘ 测试长度／ｍ
＜１２．５
２００
１２．５—１Ｏ０
１００
＞１００ １０
实验开始时，电子天平将所测管纱或筒子纱初
始质量Ｇ 值通过数据线传到控制器进行存储。控
制器控制变频电动机开始以一定的速度运行，纱线
通过计长器，然后卷绕到绕纱框上。计长器所检测
到的纱线长度数据经数据线发送到控制器，当通过
计长器的纱线长度距设定的测试纱线长度还有
１０ ｉｎ时，控制器发出信号控制变频电动机进行减
速，速度控制在５ ｒ／ｍｉｎ，要防止绕纱速度过快导致
最终测试纱长超过设定值。纱线继续低速通过计长
器绕到绕纱框，当通过计长器导纱孔的纱线长度达
到设定的测试纱线长度时，计长器再次将所检测到
的纱线长度数据发送至控制器，此时，控制器发出信
号控制变频电动机立即停止转动，电子天平再次对
管纱或筒子纱称量，并将所测质量值Ｇ 通过数据线
发送至控制器。质量值Ｇ 为下个样本测试所需的
初始质量，重复前面的测试过程，直到获得第Ⅳ个
样本的测试数据。控制器根据每个样本前后２次质
量差值△Ｇ（即每个纱线样本的质量。由于２次称
量前后天平上端纱路始末状态相同，所以前后２次
质量之差即为所绕特定长度纱线的质量）、所设定
测试纱线长度 及实际回潮率 ，计算出所测纱线
的线密度值和质量不匀率，并输出到Ｉ／０设备。
本文实验涉及到的计算方法 。 均可集成到控
制器内含的存储器供调用，主要有：
１）纱线线密度计算公式。
ｆ Ｇ 一Ｇ １＋ ．
Ｎ ＝
Ｊｊ ｉ
＿
十Ｗ
×１ ０００（１）
式中，混纺纱的公定回潮率（ ）可按各组分纤维的
纱线公定回潮率和混纺比来加权平均计算。
（２）
式中： 为混纺纱的公定回潮率； 、 ……为混
纺纱中第１种、第２种……纤维的公定回潮率；Ｐ．、
Ｐ，、……为混纺纱中第１种、第２种……纤维的干态
质量混纺比。其中， 、 ：……均为已知，并存储在
控制器里面。
２）纱线质量不匀率计算公式。
Ｉ Ａ Ｇ 一△Ｇ Ｉ
一
日＝三ｌ＿ ——一×１００％ （３）
Ⅳ Ａ Ｇ
式中：日为平均差系数；ＡＧ 为每组纱线的测试质
量，ｇ；ＡＧ 为各组纱线测试质量的平均值，ｇ；Ｎ为
测试纱线的组数。
ＣＶ＝
△Ｇ ×１００％ （４）
式中，ＣＶ为变异系数，当测试数据个数少（小于
５０次）时，ＣＶ值的计算应采用下式：
ＣＶ＝
△Ｇ ×１００％ （５）
ｍ：一
ｍ：
全 ！ ×１Ｘ ００％１３ （【６）ｏ Ｊ
ａ Ｇ， 、
式中：ｍ为极差系数；ＡＧ…为纱线测试质量的最大
值，ｇ；Ａ Ｇ 为纱线测试质量的最小值，ｇ。
３ 对比实验
分别取涤纶／粘胶（６５／３５）筒子纱（中特纱）和
精梳棉／涤纶（５０／５０）管纱（细特纱）作为实验纱样
进行线密度测试，在标准大气条件下进行调湿。分
别采用传统的缕纱测长机和所研发装置进行纱线线
密度测试。为了比较２种测试结果的准确性，参照
ＦＺ／Ｔ０１０９３－－２００８《织物中拆下纱线线密度的测
定》，对此纱样的线密度进行测试，其测试结果作为
仲裁值 。测试结果见表３、４。
表３筒子纱线密度测试结果
Ｔａｂ．３ Ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｂｏｂｂｉｎ ｙａｒｎ ｔｅｘ
实验编号 缕纱测长机 新测试装置 仲裁值
２８．８ ２７．５ ２７．７
２９．２ ２７．８ ２７．４
２８．５
２７．４
２７．８
２８．９
２７．９ ２７．６
２９．２ ２７．５ ２７．３
２８．６ ２７．７ ２７．４
平均值 ２８．９
２７．６
·
１３４· 纺织学报 第３３卷
表４管纱线密度测试结果
Ｔａｂ．４ Ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｕｂｅ ｙａｒｎ ｔｅｘ
从表３、４可明显看出，采用普通缕纱测长机测
试筒子纱（中特纱）的测试结果偏差率为５％，测试
管纱（细特纱）的结果偏差率为３．５％，而采用所设
计的装置测试２种纱线的结果偏差率仅为０．３％和
０．６％，因此所设计装置测试的线密度值更加符合真
实值（仲裁值），且针对不同线密度范围、不同卷装
大小的试样，测试结果稳定、差异小。
４ 结 语
传统缕纱测长机采用外圆周长为１ Ｉｌｌ的缕纱框
摇取缕纱，不可避免地产生纱线重叠，导致计长不
准，以２７．８ ｔｅｘ纯棉纱为例，在标准条件下，摇取
１００ ｍ纱线，其实际长度要增加０．８％，纱线的摇取
及称量需分步进行，且纱线需剪断称量，容易产生二
次误差，破坏了纱线的连续性，造成大量废纱，不符
合现代纺织“低碳、节约”的要求。
所设计的纱线线密度及质量不匀率自动测试装
置主要包括电子称量、弹簧线性加压、电子计长、变
频卷绕及控制等部分。采用称量与计长同步进行、
变频卷绕的方式来进行实验，保证了纱线的连续再
用和程序的简化，由于电子计长器的精度可以达到
０．１ ｍｍ，因此其测试结果与真实值较符合。分别以
筒子纱（中特纱）和管纱（细特纱）为例进行测试，缕
纱测长机所测结果偏差率达到５％和３．５％，而采用
所设计的装置测试结果偏差率仅为０．３％和０．６％，
因此本装置具有较高的应用及推广价值。
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