摘要:本文利用进口的LASERSCAN激光细度仪与国产自主研发的BEION F10全自动细度仪进行羊毛纤维细度自动测试的对比实验，并对实验结果进行分析。通过实验分析：在标准实验室环境条件下，利用这两种仪器分别对国际毛纺协会实验室提供的八组标准毛条样本和用户提供的毛条中随机选取的15个样本的平行试验结果远小于国家相关标准所规定的误差；在置信度为99%时，无显著性差异。

　　关键词：LASERSCAN激光细度仪；BEION F10全自动细度仪；羊毛细度；对比实验；显著性检验

　　1引言

　　羊毛纤维的细度是毛纺工业中最重要的检测指标,也是羊毛最重要的品质特征。羊毛纤维的卷曲、截面形状、内部髓腔、正偏皮质的双边结构等指标以及机械性能中的强度、伸长率、弹性、模量、弯曲刚度、吸湿性等都与羊毛纤维的细度有关，因此细度是决定羊毛工艺性能及其制成品使用性能的最重要指标。在商业贸易交易中，羊毛纤维的细度直接决定了羊毛的价格，如17μm～20μm的细羊毛，以0.1μm的变化计价，每kg约相差10～20美分。在羊毛商业检验中，细度是羊毛品质评价中两个指标之一[1]，其重要性可见一斑。^[1]

　　近年来，纤维细度，尤其是羊毛细度的检测方法不断的在发展和进步。目前我国质检系统常用的测试方法有切段称重法、振动测量法、气流法等间接方法；国际上研发了以LASERSCAN激光细度仪和OFDA 为代表的标准、客观、快速的羊毛纤维细度的直接测量方法。这些先进的测试仪器具有测试速度快，精度高的优点，从2001年7月起,澳大利亚羊毛协会(AWTA)已要求所有羊毛检验、交易证书中的细度指标均以LASERSCAN激光细度仪检测的数据为准^[2]。LASERSCAN激光细度仪精度高，但价格昂贵，很难在质检系统大规模推广，更不用说生产企业的的商业化应用了，加之其操作要求非常严格，还需要使用易燃的正丁醇混合液体作为纤维检测的载体，因此测试环境要求较高，须远离明火，对温湿度环境要求也较高，维护保养相对困难。

　　通过分析目前国内外同类研究现状及存在的问题，如何建立一个严密的纤维细度识别体系，切实保证最终产品符合质量要求，一直是各检验机构关切的问题。本文针对国产BEION F10全自动细度仪和进口LASERSCAN激光细度仪这两种测试仪器进行了如下的严格对比测试和分析。

　　2测试原理

　　LASERSCAN激光细度仪是用于测定羊毛、羊绒及化学纤维细度的快速检测仪。其主要由光学部分、鉴别器部分、液体循环系统、电路部分、温控系统和气体检测系统等组成，是基于遮蔽光衍射技术来测量纤维直径的。其原理是利用光学部件中的氦氖激光器产生一个圆形的光斑，从该项光斑中形成的光束分成两路：一路通过测试槽，被分出来照在一个参考检测传感器上，用于修正激光功率的波动；另一路通过测试槽。当测试槽中的毛纤维在通过激光束时，将对激光进行散射和衍射。主检测器检测到羊毛衍射后的光强，使检测器的功率降低以达到测量直径的目的^[3]。该仪器可以测出羊毛纤维的平均直径、细度标准差、变异系数，还可绘制直径分布图。

　　BEION F10全自动细度仪是通过显微镜和专门的图像处理软件的相互结合的全自动、快速准确的细度测量分析仪器。其主要由CCD数字摄像机、数字控制模块、自动载物台、数据图像处理分析模块组成。首先将毛纤维切成长度为1.5 mm左右的片段，之后把纤维均匀的分布在载玻片上，利用显微镜光学镜头得到放大的数字图像，利用控制电路驱动自动载物台获取自动聚焦后的纤维数字图像，最后利用图像处理分析模块进行纤维数据的测量、分析和汇总。BEION F10全自动细度仪可以精确测量的指标有：纤维的测试根数、平均细度、细度的标准差、变异系数、粗绒率以及纤维细度分布直方图。

　　3试验比对与结果分析

　　测试环境：实验室温湿度条件采用GB 6529—2008《纺织品　调湿和试验用标准大气》中的标准大气标准:温度为(20±2)℃，相对湿度为(65±4)%。

　　测试标准：参照使用IWTO-12-00《用赛洛兰激光扫描纤维直径分析仪测试纤维平均直径及其分布的方法》，该方法在测量计算上基本与我国的国家标准GB/T 10685—2007《羊毛纤维直径试验方法　投影显微镜法》是一致的^[5]。

　　测试仪器：SIROLAN-LASERSCAN激光细度测定仪，BEION F10全自动细度仪。

　　3.1  国际标准羊毛1～8# 分组纤维细度测试

　　测试对象： 国际毛纺协会实验室提供的1～8# 组平均细度不同(约15.71μm～36.76μm)的标准毛条。

　　将8组标准毛条分别用LASERSCAN激光细度测定仪和BEION F10全自动细度仪进行测试。得到的结果见表1, 两种仪器校准前的数据与标准值的关系图见图1。

表1 两种仪器校准前测试数据对比

图1 两种仪器校准前的数据与标准值的关系图

　　结果分析：激光细度仪和BEION F10全自动细度仪在校准之前与国际标准毛条的数据都有一定的偏差，并且偏差都已经超出了国际羊毛组织规定的允许误差范围，因为任何检测类仪器都存在机器误差，而尽量减少机器误差的方法是通过机器校准才能实现。并且根据图1可以看出，未校准前，BEION F10的精度远高于激光细度仪。这可从一个侧面反映出 F10的测试原理的先进性。通过校准两种仪器的测试数据见表2，两种仪器校准后的数据与标准值的关系图见图2。

表2 两种仪器校准之后测试数据对比

图2 两种仪器校准后的数据与标准值的关系图

　　通过两种仪器校准之后对国际标准毛条的测试数据对比看出，激光细度仪的测试数据与标准值之间的差异为0.01μm～0.35μm之间，误差为0.05%～1.18%。而BEION F10测试的数据与标准值之间的误差范围是0.01μm～0.33μm之间，误差为0.05%～0.9%。两种仪器在测试国际标准羊毛上都在误差允许范围之内。并且对羊毛细度标准值分别与BEION F10全自动细度仪和激光细度仪的测试值进行t检验，通过公式 ，得出表3中的相关数据。

表3　两种仪器所测量的羊毛纤维细度差异的t检验结果仪器

从表3中可以看出，在置信度为99%的情况下，由于 ，BEION F10全自动细度仪和激光细度仪针对标准毛条的测试,在置信度为99%时，没有显著性差异，即两种仪器的测试结果均与标准值是一致的。

　　3.2 从用户提供的200组毛条中随机抽取15个样品的纤维细度测试

　　测试对象： 从江苏省张家港天宇羊毛工业有限公司提供的200组毛条中随机抽取15个作为测试样品，该公司具有全球先进的洗毛、梳条和检测设备，年产国际先进水平的优质毛条超过12000吨以上。用上述两种仪器在同一实验室环境下对每个样品分别做两次测试，取平均值，两种仪器测试对比示意图见图3。

图3 激光细度仪与BEION F10全自动细度仪的测试对比示意图

　　结果分析：从测试数据可以看出，激光细度仪与BEIONF10的测试的差异小于0.1μm，最大误差小于0.48%。从图3中的柱状图中可以很形象的看出激光细度仪和BEIONF10全自动纤维细度仪运用不同的测试原理得出的数据基本相吻合。

　　对两个仪器所测量的数据进行t检验(见表5)。表5中t检验的结果表明：取置信概率0.95，查t分布表得t_0.95f＝1.7011，因此BEION F10全自动细度仪与Laserscan激光细度仪两台设备的纤维细度检测结果没有显著性差异。

表5　2种仪器所测量的羊毛纤维直径数据配对t检验结果

　　4结论

　　本文采用LASERSCAN激光细度测定仪和BEION F10全自动细度仪分别对国际标准毛条和用户提供的毛条样品分别进行了测试,两者测得的细度值差异≤0.35μm，误差≤1.18%，符合GB/T 10685—2007中规定的误差≤3 %的要求。LASERSCAN激光细度测定仪和BEION F10全自动细度仪的对比测试结果表明两者的系统误差均在国家标准允许范围之内。

　　利用数理统计中的显著性检验，在置信度为99%的情况下，分别对BEION F10全自动细度仪和LASERSCAN激光细度仪进行了国际标准毛条1～8#对比测试。测试结果及统计分析表明，两仪器的测试数据及标准值在99%置信区间内没有显著性差异。

　　对于用户提供的毛条中随机抽取的测试样品的实验中，两种仪器对这些毛样的细度测定结果非常吻合，数理统计分析的结果也表明，在置信度为99%的情况下，两种仪器测试结果之间同样没有显著性差异。

　　综上所述，我国自主研发的国产化的BEION F10全自动纤维细度测试仪完全可以替代昂贵的进口设备LASERSCAN激光细度仪，我国的羊毛羊绒生产企业及质检系统在仪器设备的应用上可以节约更多的资金加强产品的质量控制。