影響HVI1000檢驗數據的因素及日常維護

■ 蔡興廣

〔淄博市纖維紡織質量監測研究院，山東淄博 255000〕

中國是世界上產棉大國，目前各省市的棉花公證檢驗實驗室大多采用的是瑞士烏斯特公司生產的HVI1000C型儀器，作為國家棉花儀器化公證檢驗工作的主要檢測設備，檢測棉花范圍覆蓋國家儲備棉、新體制棉、期貨棉、交易棉、經營性棉花以及部分進口棉等。公證檢驗出具的證書會為棉花在紡紗配棉領域的使用以及棉花貿易提供依據。公證檢驗數據的準確與否直接影響國內棉花交易市場各類棉花貿易的結算、下游紡織企業的應用配棉等，同時也關乎作為國家檢測機構的各省市纖檢機構的公正形象。為此，保證HVI的檢驗數據準確十分必要。因為HVI是由氣、電等多系統組成的儀器，受棉纖維的物理吸濕性和棉花加工方式等諸多因素的影響，HVI的檢測結果在實際工作中會出現異常。在此筆者以HVI1000型儀器為例，對幾個主要的影響因素做一個簡單的分析。

一、環境因素

測試棉花樣品的水分含量及實驗室溫濕度環境控制。水分含量指的是在測量那刻棉纖維中的含水量。棉花是吸水性纖維，隨著水分含量的增高，棉花將變得更強更長。

表1 短弱棉

表2 長強棉

當棉纖維不吸收或釋放水時，纖維處在水分平衡，停留在一個“平衡”水分含量水平。將樣品中水分含量波動降到最低，可使測試結果波動減少，特別是長度和強度指標。因為長度與強度是棉花最重要的內在質量指標，他們與棉花的使用價值、棉紡工藝密切相關，所以棉花樣品在測試前必須經過一定時間的平衡，在規定的標準大氣條件下平衡24 h甚至更長的時間，使其達到水分平衡狀態，使棉纖維的回潮率穩定且在6.5%～8.5%之間。

樣品的平衡必須考慮棉花實驗室的環境問題。由于棉纖維的特性要求棉花樣品的平衡與測試都必須在專門的實驗室完成，實驗室的空氣條件將影響棉花纖維的平衡及性質的測試結果，因此棉花實驗室的溫度與濕度必須嚴格控制，達到長期穩定的相對濕度和溫度。

按照ASTM D1776“棉紡品平衡和測試的基本標準”要求：實驗室溫度需要控制在21.0 ℃±1.0 ℃；相對濕度達到65%±2%；樣品平衡時間48 h（至少24 h）。要求在樣品的平衡跟測試時將樣品存放在空調環境中，使用開放式貨架，以便空氣從各方向滲入樣品。

為了保證實驗室的環境穩定建議至少做到以下幾點：

1.對實驗室環境做定期的常規檢查。定期維護實驗室內部的溫濕度探頭，確保探頭檢測的準確性。當實驗室溫濕度達不到標準要求時，應立即停止檢驗。

2.定期維護實驗室的恒溫恒濕空調設備，使其正常運行且穩定，以滿足實驗室內部各角落環境的一致性。

3.制定詳細的實驗室檢驗規程，嚴格控制實驗期間實驗室內部人員數量和出入次數，避免外部因素干擾使溫濕度環境產生大幅波動從而造成檢測數據的不穩定。

4.完善水分測試規程，在平衡和測試前對業務樣品進行全程的水分測試，保證平衡效果。

二、儀器因素

（一）儀器的校準

HVI在長期的工作中，機器部件的磨損及環境灰塵堆積等因素必然會使其產生一定的數據漂移，這就需要我們定期的使用標準物質對儀器進行校準。

HVI的校準是指在遵守硬件設備工程原則的基礎上，通過軟件操作調整儀器內部的原始值，使測試值符合實驗室棉樣值。從這種意義上說，它的“校準”不是真正的校準而是數值的調整，數值的調整是由單獨測試數據點的兩點回歸分析來實現，簡單的數學回歸將顯示斜率和偏移量之間的關系；通俗來說，就是基于兩點（低和高）線性回歸分析。通過對校準棉樣的測試，根據測量結果計算出斜率和截距，從而完成HVI的校準，保證檢測數據的準確（圖1）。

圖1

HVI的校準離不開校準棉樣，這就要求我們在做儀器校準時需要注意以下幾點：

1.校準樣品的選擇。

首先要根據被測棉樣選擇合適的校準樣品，例如長強校準棉樣就分細絨棉的長/強、短/弱及長絨棉的長/強、短/弱四種。我們在測試不同業務樣品時應該選擇不同的標準棉樣進行校準，既不應選擇差值過小的兩個樣品進行校準，也不推薦選擇標準差值過大的高低兩個棉樣。一般選用校準棉樣的原則是以短/弱校準棉樣各指標標準值為下限，長/強校準棉樣各指標標準值為上限，檢驗棉樣各指標測試值應在上下限之間。如果業務棉樣為細絨棉，則使用細絨棉短/弱、長/強樣品進行校準，如果業務棉樣為長絨棉，則使用細絨棉短/弱和長絨棉長/強樣品進行校準。同樣馬克隆值的校準選用高低兩個樣品進行，兩樣品的差值應大于2.5。

2.標準樣品的存放。

為了保證校準結果的準確穩定，推薦校準棉樣與儀器存放在同一地點，同時具備與測試樣品相同的實驗室和完全相同的濕度和溫度條件，以保證校準的效果。

3.標準樣品的使用。

在標準樣品的取用中應該嚴格按照儀器的提示進行開松和反轉樣品，不要重復使用同一種已被“壓過”的樣品。長強校準的樣品一般來說連續測試15次以上就應該廢棄。馬克隆校準的樣品多次測試后容易形成大量“結團”，一般推薦使用3次后應廢棄，以保證測量的準確性。同時標準樣品也有使用年限，長強樣品一般為2年，實驗室在使用時應盡量在有效期內使用。

（二）儀器的維護保養

棉花的測試會附帶很多的灰塵和臟物，長期的連續工作也會使HVI儀器本身零部件產生磨損和老化，這些都會影響數據的可靠性，甚至減少設備的使用壽命。應經常對HVI設備進行全面清潔、更換老化零備件、檢查調整儀器各項設置等。在此筆者也簡單的總結一下HVI的日常保養內容。

按照要求，HVI每2 h要進行一次校準檢查，一般每個班次都會連續工作6 h～8 h。在這段時間里，儀器表面會積聚大量的纖維灰塵，這就需要每天結束檢驗工作后都對機箱內外進行全面的清潔，其中包括：

1.檢查清潔廢棉箱，需要注意廢棉箱內的過濾網在清潔后安裝時的方向。

2.清潔時除去全面清潔機器表面以外，還要用真空吸塵器全面清潔長強及馬克隆機箱內部，包括：控制板、模擬版、電源箱、電源風扇、軌道及其他容易存儲灰塵的部位。清潔時注意不要將吸塵器直接對準電子元器件，避免對電子元器件造成損傷。

3.檢查主氣閥上的油水分離器，確保氣路系統中沒有積水，減少故障以延長機器的使用壽命。

注意：在清潔過程中一定要關閉電源，防止人員受傷。在清潔后，要確保廢棉箱的門已關緊，各接線插頭全部插緊，否則會影響檢驗。

（三）儀器的維護設置

除去日常的清潔以外，HVI還需要定期的維護與調整設置。普通的維護一般以周為單位，除正常的清潔程序外，主要以調整設置為主，這也是HVI1000儀器保持良好工作狀態的關鍵。

1.首先檢查電源、氣壓等基本設置。如UPS的工作狀態是否穩定，機器內部5 V、12 V、24 V等各項電壓在合理范圍內，總氣壓是否達到0.69 MPa，夾鉗壓力是否達到0.3 MPa等，確保所有部件運動正常。

2.打開長強箱體檢查針布、梳針狀態，觀察是否有斷針、缺針、銹蝕等現象，觀察梳夾打開位置，取樣器旋轉角度是否正確，這些都會對測試樣品的大小均勻程度等產生影響。

3.檢查毛刷有無磨損及掉毛的情況，測量毛刷壓力，保證壓力在3.9 N～4.9 N之間，需要的話更換毛刷，因為毛刷狀態的好壞直接影響整齊度數據的穩定。

4.清潔測量臺內模擬版、夾鉗、LED發光板等關鍵部位，全面清潔后要重新做調整光學零點的校準，這些對長度、強度等數據都有至關重要的影響。特別注意在清潔時要防止靜電對電子器件產生的損壞，因為很多時候電子元器件的損傷是從外部無法發現的。

5.檢查梳針到取樣器等部位的隔距設置，全部完成后必須按照標準的要求對長強及馬克隆進行全新的校準。

三、人員因素

HVI屬于半自動測試儀器，它的運行離不開人員的操作。在實際操作中人員是否能夠完全按照標準的要求進行樣品的整理，例如：長強樣品放入的形態重量、馬克隆樣品是否撕松、顏色測試樣品在放入時是否可以完全遮擋測試窗口、厚度是否達標等等，這些都會對測試結果產生影響，這就要求在實際工作中對儀器操作人員進行系統的培訓與嚴格管理。

四、建議

首先，在操作員上崗前必須進行統一的標準培訓，扎實理論，統一操作手法，上崗后也需要進行定期的重復培訓；其次，嚴格校準與校準檢查的程序，要求操作人員完全按照標準進行；最后，在實際操作時增加監控及獎懲機制，在保證檢驗質量的基礎上提高人員工作效率，激發人員的工作積極性。

棉纖維的檢驗不僅僅是一個單獨的測試，實現它數據的準確需要涵蓋到環境、儀器、人員等各個方面，是一個系統的工程。我們必須要從源頭抓起，只有完善每個方面，才可以保證檢驗數據的準確性，為我們國家棉花產業的發展作出貢獻。☆