棉花测量仪

棉花的仪器化检验是依据棉花标准，通过科学的仪器化检验方法，利用规范化的测试手段来鉴定棉花质量的过程。中国的棉花仪器化检验，在&ldquo 七五&rdquo 、&ldquo 八五&rdquo 期间，主要以常规仪器检验单项指标检验为主，这些检验方法检测速度慢，重复性差，效率低，而且测试指标单一，无法满足纺织大国对棉花检验的需求。1980年以来，我国逐渐引进大容量棉纤维快速测试仪(HVI)，大大缩小了与国际间纤维品质检测技术的差距。2003年9月，国务院批准了《棉花质量检验体制改革方案》，方案要求用5年左右的时间建立起我国的棉花仪器化检验标准和体系，并支持国产大容量棉花测试仪的研发，经过将近10年的时间，我国已基本实现棉花质量的仪器化检验，正在全国范围内推广。 　　棉纤维仪器化检验必须具备恒温恒湿环境条件，为了保证样品测试结果一致性和重复性，仪器要求样品的取样量约在8.5～50克之间。样品量越大，代表性越好，测试结果的准确性越高。棉花试验送检棉样一般要求取样时随机取样、混合均匀，数量在20～50克之间。 　　与此同时，采用校准棉样，对仪器进行长度、长度均匀度、纤维细度和强度指标校验。采用颜色板来校验颜色。除了校验之外，每隔几个小时在每台仪器上还要测定一些已知值的样品。如果测试值与已知值的偏差超过一定的允许范围，则进行仪器校正。 　　农业部棉花品质检测中心上个世纪80年代引进HVI900A开展棉花的仪器化检测，对我国的棉花定期抽检，了解棉花品质。2005年又开始使用国产大容量棉花测试仪XJ120，由于测试抽检棉样取样量少，所以都是用半自动仪器，经过30年的抽检，对我国的棉花品质有了一定的了解。 　　根据中国主产棉花品种棉纤维的长短、粗细，棉纤维可划分为长绒棉、细绒棉和粗绒棉三大类别。长绒棉根据纤维长短和经济价值又可分为超长绒棉和中长绒棉；细绒棉根据棉纤维的颜色可分为白棉、黄棉和灰棉，而根据棉纤维加工方式又可分为皮辊棉和锯齿棉，皮辊棉和锯齿棉由于加工特性不同，纤维的外观形态、疵点种类、含杂量以及长度、衣分等都有很大差异。根据颜色可分为白棉和彩色棉。 　　陆地棉原产墨西哥，是世界上种植最多的品种，占99%以上，品质好，产量较高，纤维长度一般在26～32毫米，可纺80支以下纱线；海岛棉原产南美，纤维长度一般在34～50毫米，可纺80～200支高档纱，产量较低，需求量较少；亚洲棉又称中棉，从印度传入中国，纤维短粗，不适宜机器纺织，产量低，国内已无种植；草棉原产于非洲南部，纤维细短，不适宜机器纺织，产量低。细绒棉又称陆地棉，其正常成熟籽棉棉瓣肥大蓬松，纤维柔软有弹性，纤维细而长，目前我国细绒棉长度一般在25～33毫米，纤维比强度在18～37cN/tex(HVICC校准)，马克隆值在2.0～6.5，可用于纯纺10～60英支的细纱。长绒棉是指海岛棉和海陆杂交棉，正常成熟籽棉棉瓣稍蓬松，纤维细长柔软，籽皮颜色稍暗，纤维细而长，一般在33毫米以上，强度很高，马克隆值偏细，可用于纯纺60~120英支的高档纱或特种纱。 　　&ldquo 棉花的质量应满足纱线、织物的质量要求和纺织加工的需要。&rdquo 　　纱线粗细不同，织成的织物厚薄不同，不同号数纱线纺纱工艺不同，对纤维性能要求也不同，纺织工业对棉花的质量要求也为棉花育种和棉花生产指明了方向。首先是对细度的要求，细纤维纺细纱，粗纤维纺粗纱，其次要求提高纱线的单纱断裂强力，必须提高棉纤维断裂比强度，保证棉纤维的长度和成熟度，减小短纤维含量，减少异性纤维和棉花含糖。 　　农业部棉花品质监督检验测试中心经多年联合调查，结果表明我国生产领域棉纤维上半部平均长度以中绒28.0～30.9毫米为主，占77.1%；比强度分布在中等档次26.0～28.9cN· tex-1，占44.5%；马克隆值多数分布在4.3～4.9，占49.34%；综合纤维品质有逐年提高趋势。 　　近些年来转基因抗虫棉的大面积推广，提高了抗虫性能，保证了棉花产量，改善了纤维品质，纤维的长度和强度都有所提高，但马克隆值也相应有所改变，这种变化有待更深一步的研究。 　　&ldquo 棉花的仪器化检验，为了解我国棉花品质提供了仪器化保证。&rdquo 　　农业部棉花检测中心每年测试棉样将近10万份，集中在每年的9月份到次年的3月份，没有大容量测试仪器要完成这些测试并及时了解当年的棉花品质几乎是不可能的。 　　目前，国际市场竞争激烈，我国纺织品和服装出口的国际依存度较高，而出于战略考虑，棉花原料供给应立足国产。当前，我国中档棉花竞争力较强，能够满足国内纺织工业生产需求，但高、低档棉花仍需进口，作为结构的补充和调剂。 　　我国逐步开展的大容量仪器化的逐包检验，为纺织企业提供了可靠的质量信息保证。尤其是陕西长岭纺织机电公司推出的新型国产大容量棉花综合性能测试仪器XJ128的逐步推广，对我国棉花产业和纺织工业的发展具有划时代的意义。它可帮助棉花研究部门及时了解棉花品质，提高育种水平，帮助纺织企业合理利用棉花，提高制成品的质量，并有助于我国棉花检验水平的提高，制定适应仪器化检验的相关棉花标准，与国际市场接轨。

从2015年3月1日起，全资子公司LAUDA Scientific GmbH将接管LAUDA测量仪器的开发、销售和客户服务。董事总经理Gunther Wobser博士说到，&ldquo 随着这重要的一步，我们的测量仪器业务将根据自己的特点进行扩展。作为一个家族企业，我们将继续坚持长远和可靠的发展战略，专注于创新和以客户为中心的品牌战略。&rdquo 　　明年将是世界领先的恒温器专家LAUDA成立60周年，所以在公司内精确恒温设备和测量仪器之间的联系也有着同样悠久的历史。早在1936年，公司创始人Rudolf Wobser博士为落球粘度计开发了系列恒温器产品，成为全球第一个工业制造的恒温器。在1967年，他利用机会将与一个重要客户合作过程中开发的测量仪器整合到了公司业务中：一个令人印象深刻的成功故事的开始。 　　除了Gunther Wobser博士，Ulf Reinhardt博士也将成为LAUDA Scientific的董事总经理，他在测量技术和公司管理方面有丰富的经验。Ulf Reinhardt博士谈到公司发展目标时说到：&ldquo 通过我们自己和合作伙伴的重点研究和开发，我们将开发出精确、高效的物理量测量的新方法和仪器。&rdquo LAUDA Scientific可以为聚合物、塑料、油和表面活性剂等样品分析提供粘度计、张力计、样品制备系统等全面的产品。（编译：刘丰秋）

高山滑雪最高时速达248km/h，滑雪赛道也需要“塑胶跑道”“更快，更高，更强”是奥林匹克的口号，充分反映了奥林匹克运动所倡导的不断进取、永不满足的奋斗精神。奥运会纪录的频频打破，不但有运动员的刻苦训练，教练员的辛勤指导，科技尤其是对于运动场地的科技提升也扮演了重要的角色。就拿大家熟悉的田径运动场而言，最初的跑道是煤渣跑道（相信很多70后、80后的老伙伴们都跑过吧），后来改成了人工合成的塑胶跑道，与煤渣跑道相比，其弹性好，吸震能力好，为运动员的发挥和成绩的提高提供了物质基础。在1968年的墨西哥奥运会上，在首次使用的塑胶跑道赛场上创造了诸多的奥林匹克纪录。2022年中国北京即将举行冬季奥林匹克运动会，中国提出了“科技冬奥”的概念，中国冰雪运动必须走科技创新之路。高山滑雪比赛是冬季奥运会的重要组成部分，被誉为“冬奥会皇冠上的明珠“。高山滑雪的观赏性强，危险性大，比赛时运动员最高时速可达到248km/h。高山滑雪比赛均采用冰状雪赛道。什么是冰状雪？所谓冰状雪，是指滑雪场的雪质形态，其表面有一层薄的硬冰壳，用于减小赛道表面对于滑雪板的摩擦力。可以说冰状雪赛道就是高山滑雪项目的塑胶跑道，其制作的质量对提高运动员的成绩及滑雪的舒适感，保护运动员的身体，延长运动寿命有着十分重要的作用。看似简单的冰状雪赛道，制作起来却大有讲究。冰状雪的制作过程十分复杂，目前采用的是向雪地内部注水的方案。但是注水的强度和注水的时间把握需要根据不同的赛道地点以及当时注水时的气温进行相应的调节，以保证冰状雪赛道既有一定的强度，又有足够的弹性，使得运动员能够在高速的高山滑雪比赛中舒畅的进行滑降、回转等比赛项目。与田径场塑胶跑道不同的是，每次比赛每一个运动员在进行高山滑雪比赛时，由于技术动作的需要，都或多或少的会对冰状雪的赛道产生一定损伤，为了保证比赛的公平性，前后出发的滑雪运动员的赛道雪质状态需要保证一致，因此冰状雪赛道还需要有一定的厚度以及均匀性。研制新型冰状雪测量仪器，保障赛道质量既然冰状雪赛道有如此多的要求，那么过去是如何判断冰状雪赛道的雪质的呢?主要是采用人工判断的方法，即找一些有经验的裁判员用探针安装在电钻上进行触探工作，通过触探工作反馈的手感判断冰状雪赛道的建造质量。这种带有一定“盲盒”性质的判断工作往往会显得很不透明，也不利于这项运动的推广。助力2022北京冬奥会，依托科技部国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项2020的“不同气候条件下冰状雪赛道制作关键技术”项目，中国科学院南京天文光学技术研究所南极团队和中国气象科学研究院共同合作研发了用于判断冰状雪赛道质量的冰雪粒径测量仪和冰雪硬度测量仪，其目的在于将冰状雪质量的人工主观判断，变成清晰可见的客观物理数据，通过对这些物理数据的科学分析，结合有经验的运动员的滑雪体验，掌握不同地点，不同天气条件下冰状雪赛道的制作方法。主要有如下两种仪器：冰雪粒径自动测量仪和冰雪硬度自动测量仪。积雪颗粒的形状及大小是影响雪的力学性质的主要因素，不同大小雪粒之间在自然状态下空隙不断变小，雪中含有的空气降低，使得雪粒间的化学键合力增强，从而影响雪的硬度。那么如何测量积雪的颗粒呢，科研人员采用漫散射原理：近红外光经过粗糙的表面会被无规律的向各个方向反射，会造成光强度减弱，光减弱的大小跟表面的粗糙相关，而积雪表面的粗糙程度是由粒径决定的。通过测量光减弱的比例间接的测量出冰雪的颗粒大小。冰雪粒径自动测量仪测量注水雪样雪的硬度测试是反映冰雪强度的重要指标之一，冰雪硬度测量仪的原理是通过电机带动滑轨驱动探头打入冰状雪赛道内部，并读取探头受到的反作用力的大小来判断冰雪的硬度条件。该方法的好处是可以做到基本无损的对赛道进行冰雪硬度的测量，不影响赛道的后续使用，并且可以通过读取力和冰状雪深度的曲线了解冰状雪赛道的均匀性。针对高山滑雪的赛场坡度较陡，人工攀爬十分困难，科研人员在仪器的便携性上做了特殊的设计，设计了一款折叠式的硬度测量仪，方便携带，可以从坡顶沿雪道一直测量到坡底，实现了仪器的“就地展开”和“指哪测哪”的功能。冰雪硬度测量仪现场工作照片2020年11月-2021年3月，抓住冬奥会举办前的最后一个冬季的机遇，在冬奥会举办地北京延庆、河北张家口以及黑龙江哈尔滨亚布力冬季体育训练基地对不同气候条件、不同注水强度的冰状雪赛道，使用研制的冰雪粒径自动测量仪和冰雪硬度自动测量仪进行了粒径及冰雪硬度测试，获得了不同深度冰雪粒径的变化图以及不同深度的冰雪硬度的曲线图。冰状雪赛道压强-深度关系图该项目的首席科学家，中科院西北研究院冰冻圈科学国家重点实验室副主任王飞腾研究员认为“雪粒径及硬度计等新型冰雪仪器的研究，将过去以人工经验为主的冰状雪赛道状态判断变为了客观、清晰的科学指标，为冰状雪赛道制作标准的透明化提供了参考依据”。项目攻关团队的带头人，国际冰冻圈科学协会副主席，中国气象科学研究院丁明虎研究员认为“雪粒径和硬度计的设计充分考虑了不同于自然雪的人工造雪的特殊情况，仪器在项目工作中表现优异，性能稳定，可靠性高。”未来将在南极天文台发挥作用冰雪强度、硬度的测量不仅可以应用于滑雪相关的体育运动中，在未来的极地工程建设上也能发挥作用。遥远的南极虽然不是适合人类居住的地方，但是却有着良好的天文观测条件。根据2020年在 Nature 上发表的一篇文章，证明昆仑站所在的冰穹A地区的光学天文观测条件优于已知的其他任何地面台址。这项研究成果确认了昆仑站有珍贵的天文观测台址资源，为我国进一步开展南极天文研究奠定了科学的基础。但是如何在南极地区安装大型望远镜又有很多实际的困难，其中之一就是普通的大型望远镜的基墩都是直接安装在地球的基岩上，这样基墩比较扎实稳固，能保证望远镜在观测时不会因为地基不稳产生晃动，但是冰穹A地区的冰大约有4000m那么厚，相当于1500层楼房那么高，如果再想将望远镜基墩打入基岩显然难以做到。那么大型望远镜如何能够平稳的伫立在南极浮动的冰盖上呢？这就需要科学家们对冰穹A地区的冰雪进行特殊的加固处理，使其能够满足基墩的设计要求。在加固处理完后，我们的雪粒径和硬度测量仪就可以对加固后的冰雪强度进行测量，通过科学的数据检验其是否能够满足南极大型望远镜的需求。