HVI长度不确定度评估

1、HVI测量棉纤维长度的不确定评估 摘要:进口棉花检验多采用手扯尺量法测量棉纤维长度，存在人为影响因素多、劳动强度大、检验速度慢等缺定。而HVI大容量纤维测试仪具有快速、便捷、稳定的特点。本文对HVI测量棉纤维长度测量的结果不确定度进行了分析和评估，在其评定的基础上 ,求出其合成标准的不确定度 ,进而取包含因子 k =2 而求得扩展不确定度。关键词：HVI 棉纤维 长度 不确定度1、前言棉纤维是纺织生产中重要的工艺性质指标，它与纺织工艺的选择有密切的关系。其一，工艺设计大多依据纤维的长度而定，如用于精梳的原棉，要求必须达到一定的长度；其二，纤维的长度短可以影响到纺纱落棉率的大小；其三，决定成纱的

2、品质，如当纤维粗细一定时，长度愈长所纺纱支数愈高，当所纺支数一定时，所用纤维愈长，则成纱强力愈高，纱的毛羽愈少、表面愈光洁；另外，在成纱支数和成纱强力要求一定时，采用较长纤维的原料，纱的捻度相对可小些，有利于提高纺织劳动生产率。由此可见，纤维的长度直接影响产品的品质和企业的生产效益和成本。因此棉花的长度既是贸易中决定价格的因素，也是棉花检验的重要项目之一。随着世界棉花贸易的不断完善和发展，HVI测试系列指标必将逐步替代传统检测项目作为检验、贸易的主要技术参数。因此测量HVI测量棉纤维长度的不确定评估，对检验工作的意义重大。2、测试原理和数学模型2.1测试原理长度实验由HVI的长/强模块完成。梳

3、夹顺着纤维长度方向任意抓起纤维，形成一个测试束。根据梳夹上纤维的长度分布，用透光法由光学系统进行检测，在测量光路的光电转换经对数除法处理后，输出与纤维量成正比的电讯号。由此对光电讯号采用函数发生器作校正，然后进行模数转换，获得精确的照影仪曲线，即可测出各长度指标和整齐度指数。根据需要，仪器可输出照影仪曲线图形。2.2数学模型Len = 式中：Len棉纤维的长度值；HVI系统测量的长度平均值。数学模型显示各输入量为线性关系。3、不确定度的主要来源（见图1）3.1 测量重复性导致的不确定度在用HVI检测棉纤维长度的实际工作中我们经常发现，操作者无论怎样控制环境条件以及各类对测结果可能产生影响的因素

4、，最终的测量结果总会存在一定的分散性，即多次测量的结果并不完全相同。A类评定方法就是用统计的方法计算出测量数据的平均值标准差的数值，所得到的标准不确定度称为A类不确定度分量，用UA表示。3.2 仪器的测量和分辨率导致的不确定度HVI产生的不确定度主要有2个来源：HVI测量产生的不确定度和读数分辨率产生的不确定度。HVI产生的不确定度可以根据仪器资料提供的最大误差分析，分辨率产生的不确定按照JJF1059-1999进行处理。3.3测试环境和其他因素环境条件的变化尤其是湿度的变化对棉纤维的长度测试结果影响很大，但由于试验是在符合标准要求的恒温恒湿条件下进行的，且在日常测试中对温湿度的控制非常严格。

5、因此，环境条件在温度20±1、相对湿度在65±2的范围内波动时，对长度不确定度的影响可不予考虑。标准物质(即标准棉样)在棉纤维的长度测试中起着至关重要的作用，可以说没有标准棉样，棉纤维的长度测试工作就无法进行。然而，由于棉花长度测试中使用的标准棉样是由美国农业部按照严格的程序和规定制作，并经世界各地主要棉花检验机构测试确认。严格地讲，美国农业部在提供棉花标准样品时，应对各项指标的不确定度予以说明，但由于目前所有棉花标准样品均无不确定度说明。因此，在目前的棉花长度测试中，标准物质不确定的评定暂未考虑。平衡随机效应 温度时间湿度人员试验样品均匀性校准棉样仪器误差和分辨率长度图1

6、HVI系统测量结果不确定度来源示意图4、测量不确定度评定步骤与数学推导4.1 测量重复性导致的不确定度在HVI测定棉纤维长度过程中,采用两个棉样，分别测试8次。其棉样采用中国纤维检验局提供的均匀样品，同时由固定人员进行重复性测定,降低手法误差，测定结果见表1。样品号/单位12345678平均值1#(MM)24.6624.7624.7424.8224.9424.6624.2824.3324.652#(MM)30.0730.1930.2730.0730.3230.3630.2630.2930.23表1 HVI长度测试数据计算推导 测量次数n=8，长度的结果分别如下：=0.082mm =0.039m

7、m合并样本标准差UA=S=0.064mm自由度V=2×7=144.2 系统效应导致的不确定度UB根据仪器资料，该测试产生的最大测量误差为±0.38MM,可认为均匀分布，则 UB1= =0.22mm显示器的分辨率为0.01mm,按照JJF1059-1999规范中5.9规定：UB2=0.29×0.01=0.0029合成B类不确定度=0.224.3 合成标准不确定度 UL =0.23mm4.4 扩展不确定度按国际惯例，在95置信水平下，取包含因子k=2，则扩展不确定度U=KUL=2×0.23=0.46mm5、结论1、 HVI测量棉纤维长度的不确定度主要为仪器测量误差导致的不确定度。从这一结论可以认为,把握HVI测量棉纤维长度质量控制的关键在于检测仪器的校准及检测过程本身的稳定性。2、 对两个标准样品进行测量，扩展不确定度u=0.46mm,k=2。实际检验中换算成1/32英寸为0.794mm，对于日常检验来说，其长度误差控制在合理范围内，表现出较好的相符性。需要说明的是,日常检验时样品自身和样品间的均匀性对HVI测量棉纤维的长度影响极大，在检验过程中长度出现较大波动时，应注意取样面和增加检验次数。参考文献1 JJF10591999测量不确定度评定与表示. S . 北京 :中国标准