波谱分析的应用实践

波谱分析的应用实践随着纺织品市场竞争的日益激烈，生产企业的质量意识有了明显提高，先进的检测仪器在评价、控制产品质量方面发挥着越来越大的作用。条干均匀度仪作为纱线产品质量检测和控制的重要手段，它主要提供三方面的信息，条干CV值、常发性纱疵及波谱图。波谱图是纱条各种波长不匀的分解图，通过分析波谱图，可以了解纱条不匀率的性质，及时找出纺纱工艺的不足或机械缺陷，确定产生疵点的工序及部位，以便迅速改进工艺，调整机械状态，这对改善条干均匀度，保证成纱质量，减少突发性纱疵，使纺纱各工序处于受控状态起到一定的指导作用。1波谱图的组成波谱图的组成如图1所示，图1中，A为理想纱条的理想波谱图，B为因纤维集结及工艺设备不够完善状态下的波谱图，C为牵伸波，D为机械波。1．1理想波谱图工艺上的理想状态，是指组成纱线的所有纤维是等长的、等直径的，在纱条中是完全平行伸直的，且在沿纱条的长度方向上呈随机分布。此时纱条有一最低的理论不匀率，与之相对应，此时的波谱图为理想波谱图。1．2正常波谱图在纺纱过程中，纤维不可能全部被松解分离，纱条中仍有缠结纤维和棉束，同时纤维在纱条中也不完全伸直平行，使得纱条不匀率增加，此时的波谱图称为纱条的正常波谱图。1．3牵伸波在纺纱过程中，由于各工序的牵伸分配不当、罗拉隔距配置不当或隔距走动，罗拉加压不良等因素，使得在牵伸区内对浮游纤维控制不良，纤维变速点分布不稳定，这样产生的不匀，称为牵伸波不匀，即牵伸波。波谱图上牵伸波一般表现为出现3个频道以上山形包，即“山头”。1．4机械波由于纺纱机械上与牵伸有关的旋转部件的运转状态不正常而造成的周期性不匀，称为机械波不匀，即机械波。波谱图上机械波常表现为1个频道，至多以2—3个频道的凸起的长条，常称为“烟囱”。2波谱分析中的几个关键问题2．1机械波分析中基波和谐波的判断任何非正弦的周期性波动都可以由一系列的正弦曲线迭加而成，所以任何一个复杂的周期性波动总可以分解为基波和许多谐波的迭加。如基波波长为入，则谐波的波长分别为λ／2、λ／3、λ／4等，或者只有奇次谐波或偶次谐波，谐波的波长一定小于基波的波长，在波谱图中，谐波一定在基波的左侧出现。对波谱图进行分析，如果出现多柱机械波时，要注意一点，即并不是每一个烟囱都代表一个周期性不匀，烟囱的波长之间存在倍数关系时，可能有基波和谐波的关系，因此，要从波长最大的机械波开始分析，找出多柱波波长之间的关系，并借助于不匀曲线确定基波波长。图2是粗纱前胶辊局部中凹的细纱波谱图，基波波长约为2．5m，谐波波长依次为1．25、0．83m和0．62m。基波与各自谐波的波幅顶端用虚线连接起来形成的包络线形状，就构成了周期性波动的变化规律.会出现谐波的波峰大于基波波峰的情况，图2中就存在这种情况。所以并不是波峰最高的一定是基波，这在波谱分析中是非常值得注意的问题。2．2牵伸波的分析牵伸波没有谐波。牵伸波与纤维的平均长度有关，主牵伸区牵伸波一般与主峰重合，主牵伸区牵伸波波长λ0与纤维的平均长度lw有以下关系：λ0＝k·lw(1)式中：k为经验系数，条子为4．0，粗纱3．5，纱线2．82；λ0为主牵伸区牵伸波波长／mm；lw为纤维的平均长度／mm。通过式(1)和主牵伸区牵伸波的波长，可以来了解所用原料的情况。波谱图中，牵伸波的波长λ＝E·λ0(2)式中：E为产生牵伸波所在的牵伸区至所测试试样工序的牵伸倍数；λ为牵伸波的波长／mm；λ0为所测试试样工序主牵伸区的牵伸波波长／mm。根据牵伸波的波长，按式(2)可以准确找到产生牵伸波的工序及部位，及时调整工艺，消除牵伸波，提高和稳定成纱质量。值得注意的是并不是所有的“山头”都可以归结为工艺性缺陷，机械故障也会引起牵伸波。例如在牵伸过程中，由于牵伸元件有缺陷，运动不稳定，最终会影响对浮游纤维的控制，在波谱图上常常表现为机械波和牵伸波同时出现。所以在根据波谱图查找工艺缺陷时，发现牵伸波通常也要考虑机械故障的存在，在改进牵伸工艺的同时，常常需要从机械上寻找原因。2．3拇指准则分析周期性不匀时，不是每一个烟囱都要重视，要把握好“拇指准则”。“拇指准则”如图3所示。当P≥B／2时，该周期性不匀需要引起重视；当PB／2时，周期性不匀不是很强，可以先不予考虑。当机械波跨在两个频道上时，应把两个波幅相加(如P2所示)，再与正常波谱图高度对比，然后再考虑是否有必要进行分析、解决。2．4波谱图的可信度为了保证波谱图的可信度，要求被测波长必须达到25个，否则要延长测试时间。例如，采用25m／min的速度，测试时间为1min时，可信的最长波长λmax=25／25=1m；如测试时间是5min，则可信的最长波长λmax=25×5／25=5m。所以在测试过程中，不要通过一张波谱图就急于下结论，要连续做3～4张，才能解决问题。由图4(a)、(b)、(c)可以看出测试时间对波谱图可信度的影响。图4(a)，1m内的波长为可信波长，图4(b)、图4(c)的可信波长分别为2．5m和5m。图4(a)中的烟囱较多，但是它的可信度区间较短，对于2m处的烟囱，不能根据图4(a)就确定在该处有机械波，随着测试时间的延长，波谱图的可信区间加大，图4(c)中2m处仍然有明显的烟囱，说明确实存在该波长的机械波。与图4(a)比较，图4(c)中的烟囱明显减少，说明延长测试时间可以提高波谱图的可信度。2．5规律取样波谱分析时，要做到规律性取样。随机取样或个别取样时，会有照顾不到的锭子、机台。一般细纱要做到每锭每半年取样一次，粗纱每锭每月取样一次，末并每眼每天取样一次。只有做到规范取样，才能及时解决设备故障，保证整体机台的正常运转，对于稳定和提高纱线质量有重要意义。3结语波谱图的分析是一个复杂的过程，要注意区分好牵伸波和机械波，基波和谐波等的关系，伺旧寸要不断总结，积累经验，提高分析的准确度，及时解决问题。借助于有效的测试仪器，提高和稳定纱线的质量，是现代纺织的发展趋势。参考文献：[1]崔玉梅：．波谱图在判断机械故障中的应用体会[J]．棉纺织技术，2001(3)：35—38．[2]任秀芳，郝风鸣．棉纺质量控制与产品设计[M]．北京：纺织厂业出版社，1993．5—9．[3]王炜．波谱分析在生产中的应用[J]．黑龙江纺织，2000．(4)：46—48．[4]刘士广．纱条波谱函数的分析与应用[J]．纺织学报，1997(6)：152—153。