大容量棉花纤维测试仪的色泽测量研究

　　1 引 言

　　2003 年 8 月，中国拉开了历时 7 年的棉花质量检验体制改革的序幕，预计到 2010 年，中国的棉花将全部实现从感官检验到仪器化包包检验，从而将完成美国曾用了半个多世纪的时间的跨越。其中大容量棉花纤维测试仪是棉检改革中的主大容量棉花纤维测试仪( high volume instrument，HVI) 是用于棉花纤维的快速测量仪器，其测试内容包含纤维长度、整齐度、强度、马克隆、色泽、杂质等。目前国际上对于棉花测试方法研究、测试仪器改进及棉花分级研究等主要基于 HVI[1-4]。该仪器在 20 世纪 70 年代，由美国 Spinlab 公司( 90 年代合并后为 Uster 公司，总部位于瑞士) 首先开发生产，其试验方法在 1995 年被列入美国标准: A5TM D5807—1995。该公司 1999 年推出的HVI Spectrum 大容量光谱纤维测试仪和 2002 年推出的HVI C1assing 棉花分级仪，作为棉花测试的标准仪器，均已进入我国使用。棉花色泽测量作为 HVI 的重要组成部分，是棉花分级的重要依据之一[4-7]，其测量原理是根　　据尼克松-亨特( Nickerson-Hunter) 色度空间通过分析棉花光谱特性以计算棉花的反射比 Rd和黄度 + b[8]。其中美国 Spinlab 公司基于尼克松-亨特棉花色泽仪改进而成的 235 型棉花色泽仪，是美国农业部的基准仪器之一，用来测定棉花品级实物标准的色征。

　　国内的 HVI 研制从2000 年左右开始，而棉花色泽仪研制则在 20 世纪 80 年代就已经展开，从 1985 年至 1987年，浙江大学与上海国嘉公司、山东棉纤所合作完成棉花色泽仪样机，其后对美国 HVI 进行了长期的跟踪对比测试。2001 年，首次采用全数字光测技术研制便携式棉花色泽仪，此关键技术使仪器的稳定性得到了充分的保证。其后为国产 HVI 的 XJ120 和 XJ128 进行配套研制。期间国内也曾有棉花色泽测量仪器问世[9-10]，这些仪器虽然在色板测试中获得了较好的测试精度，但是未见棉样的实际测量结果报道。由于国内尚未完全形成自主的 HVI系统，因此影响了后续的测试系统改进和棉花分级研究。

　　目前国内大量采用的是 Uster 公司的 HVI 系统，由于进口系统的维护和系统升级换代所带来的问题，以及中国棉花和美国棉花所拥有的不同特性，对国内 HVI 系统提出了紧迫的要求。

　　在 HVI 的色泽测量技术中，为了对棉花光谱信号进行校准而设定了五块标准色板( 白 W、黄 Y、中心 C、棕B、灰 G)[11]并划定了棉花的色区，这种采用 5 块标准色板对棉花色泽仪进行校准的方法一直沿用至今。本文提出了一种采用单色板标定的棉花色泽仪，其中包含了标准色板的标定系统研制，Uster-HVI 标准色板的对比测量，采用单色板的棉花色泽仪研制，以及与 HVI 的对比测试和对于美国农业部( USDA) 的标准棉样测试结果。