新技术在电测器上的应用研究

摘要：概述了与棉花回潮率测试相关的几个因素，其对棉花回潮率测试的影响。分析了新型电测器上新技术的应用对棉花回潮率测试的影响。

关键词：电测器；棉花；回潮率；压力；温度；电压

棉花回潮率关系棉花行业有关各方的利益，对棉花收购、加工、储运、交易结价意义重大。我国棉花标准规定重量结算采用公定回潮率8.5%，对交易的棉花重量进行扣补。按目前棉花价格2.0万元/吨计算，回潮率测试每1%的误差，直接的价格差异达200元/吨。所以提高棉花回潮率的检测精度意义重大。

原有棉花回潮率测试仪器研发于上世纪60年代。由于当时科技水平及国情条件的限制，技术水平有限。几十年来历代电测器在采用的机电技术方面虽不断地有所改进，但其基本型式，特别是数学模型一直未做改进，导致仪器存在测试误差大；主要存在以下问题，即与烘箱测量比较存在较大误差；低温不能测量、处理；常温下温度补偿不准确；7%～13%范围内的回潮率数学模型不准确；分度不科学，非线性问题按线性测试电压等级高、种类多，对制造、使用和准确测量都带来了不便；测量范围不能满足测试的要求；缺少品级、品种等对电测法影响因素的处理。这些问题导致棉花回潮率测试精度低，误差大，目前已成为重量结算的焦点，成了棉花行业有关各方共同关注的问题，只有不断采用先进技术，不断地研究、不断地试验，才能解决这些问题，下面就详细介绍这方面的内容。

1 棉纤维的导电性能

棉纤维的材料是良好的绝缘体，但具有一定的吸湿性。从纤维的导电机理来看，存在着电子导电和离子导电两种方式，纤维的导电主要为离子导电，棉纤维中的水分是产生离子的主要成分，从而棉纤维材料是在一定范围存在的电阻。而棉花纤维水分含量的多少对棉纤维的电阻影响很大。通过对棉纤维的电阻的变化来间接反映棉纤维的回潮率。在温度的影响下，随着分子热运动的增加，棉纤维中离子的数目也会增加，从而使棉纤维呈现的电阻随温度的升高而有所下降。

2 压力问题

当棉纤维受到压缩时，其体积密度增加，纤维间的接触变多，试验表现出纤维块的电阻变小，接触电阻变小，试验表明，在一定的条件下，密度在0.6g/cm3以上电阻变化平稳。根据目前的有关国家标准，电测器测试密度大约在0.135g/cm3左右，纤维电阻变化很大，所以测试时压力的控制是很重要。

棉花回潮率的测量，压力起着重要作用。但便携式仪器的压力数值很难达到那么大，目前电测器的手动压力最大能达到735N，密度在0.135g/cm3左右，这个区间，棉纤维电阻对压力很敏感。所以在电压一定、棉花质量一定的情况下，压力大小对回潮率测试影响很大。压力越大，回潮率也测得越大。要解决这个问题，首先要解决压力测量问题。以前电测器使用的压力指示为指针式，当压力指针到某一点时开关接通，停止加压后，方可进行测试，何时停止加压全凭操作者的感觉，这样就会出现用同一台仪器不同的操作者测试结果不一样的现象。新型电测器为了解决这个问题专门研制了超薄圆饼式精密数字压力传感器，分辨率为1N，实现了对试样所加压力实施精密控制。测试时设定一个范围，如(735±15)N进行测试，超出此范围就不能测试，保证了仪器测试的精度。

3 温度补偿问题

在棉花回潮率的测量中，棉纤维的导电性能与温度有很大关系，回潮率测定仪是实际测定棉纤维导电性能的，温度的升高，使分子热运动增加，棉纤维中离子的数目也会增加，从而使棉纤维的电阻随温度的升高而有所下降。棉纤维的回潮率由棉纤维水分中的离子决定，棉纤维具有良好的吸湿性，回潮率的大小由储存时环境的温、湿度决定。以前使用的电测器只能测试温度，而补偿的理论基础受当时技术局限，常温下温度补偿不准确；精度差，分度不科学，非线性问题按线性处理，导致测试误差大，新型电测器采用进口高精度温湿度传感器准确测定了温湿度，通过不断地试验研究、利用微电脑数字处理技术，达到了精密补偿。

4 电压问题

由于棉纤维电阻的特殊性和相对性，电测器的测试主要为三大要素，即电压、极板大小、棉样。在极板、棉样、压力一定的情况下，决定棉花回潮率大小的就是通过棉纤维的电流大小，不同的电压测得棉纤维的电流也不同，电压的稳定性就决定着回潮率的测试稳定、可靠。原电测器测试电压分为三个等级，即直流电压为45V、90V、360V，种类多对制造、使用和准确测量都带来了不便，在换挡时容易导致测试出现偏差，同一个棉样在上层测的值和中层测的值不一致，导致混乱；新型电测器解决了这一问题，采用单一90V直流电压，采用新器件，低漂移放大器，高分辨率AD模数转换，使信号分辨率由原来的20mV提高到1mV，测试精度大大提高，保证了单一电压的测试实施。同时增加测量控制系统，随时检测电压变化，超出一定范围提示，不能测试，提示需要进行调整。这样就充分保证了测试的高精度。

5 存储技术

利用智能卡进行数据存取，将便携式仪器测得的数据结果送入计算机，在计算机上进行数据分析处理、归纳、存档提供了方便。对系统研究棉花收购质量、加工质量、存储质量分析提供了依据和方法。拓宽了传统仪器的应用领域。也可在仪器上开发远程通信口，进行远程传输，利用局域网进行数据传输到加工厂结算中心，大大提高工作效率。

综上所述，新技术的应用，提高了仪器的性能，增加了仪器的功能，智能化控制，减少了出错的几率，减少了人为因素的影响，使仪器仪表更加完善，服务于社会。