淺談如何提高OFDA纖維直徑分析儀檢測羊毛纖維平均直徑的準(zhǔn)確性

纖維直徑是羊毛質(zhì)量評價的一項重要指標(biāo)，也是羊毛交易中分級定價的重要依據(jù)。羊毛纖維直徑越細(xì)，支數(shù)越高，紡出的紗線越細(xì)。羊毛纖維的卷曲截面形狀、內(nèi)部髓腔、正皮質(zhì)的雙邊結(jié)構(gòu)、強度、伸長率、彈性、彎曲剛度、吸濕性等，幾乎都與羊毛纖維的直徑指標(biāo)有關(guān)，直徑成為確定羊毛品質(zhì)和使用價值的重要指標(biāo)。

目前，測試羊毛直徑的方法有很多，主要包括投影顯微鏡法、光學(xué)分析儀法（OFDA）、激光掃描法、氣流儀法等。從直徑測試方法的發(fā)展來看，快速、高精度、高效率、易操作、工作強度低的測試方法必然會成為主流。光學(xué)分析儀法（OFDA）具有測量直徑范圍較廣、測量速度快、制樣過程簡單、測量精確性高、測量時間短等特點，在羊毛纖維直徑檢測中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。因此，提高OFDA纖維直徑分析儀檢測羊毛纖維直徑的準(zhǔn)確性有著重要的意義。

本文對OFDA纖維直徑分析儀的檢測原理及在檢測過程中（執(zhí)行GB/T 21030 《羊毛及其他動物纖維平均直徑與分布試驗方法 纖維直徑光學(xué)分析儀法》，以下簡稱“標(biāo)準(zhǔn)”），試驗樣品、溫濕度、試樣制備、測試區(qū)域選擇等因素對檢測結(jié)果的影響進(jìn)行了分析和探討。

1 測試原理

OFDA纖維直徑分析儀的測試原理是用計算機圖像處理技術(shù)測量纖維直徑，即把圖像處理與計算機配合使用。用專用的纖維切斷器將纖維切成2mm左右的短纖維片段，并用散樣器均勻地分布在載玻片上制成樣片，將樣片放置在載物臺上，由步進(jìn)電機控制一步步地通過物鏡的像域，每走一步由CCD攝像頭拍取一幅纖維圖像，將圖像經(jīng)圖像采集卡攝入計算機。由計算機對圖像進(jìn)行分析處理，一旦纖維片段被捕捉到，分析系統(tǒng)在沿纖維縱向的三個點比較寬度。如果寬度近似，纖維被認(rèn)可。纖維一旦被認(rèn)可則沿纖維長度方向從頭到尾找到一個兩邊緣都足夠清晰的位置進(jìn)行測量。計算機自動鑒別、剔除互相交叉和重疊的纖維。將有效的纖維在選定的區(qū)域內(nèi)按設(shè)定的組距列成分組頻數(shù)表，在計算機顯示屏上顯示并打印出纖維直徑分布圖、直徑平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)、測量根數(shù)等指標(biāo)。

2 羊毛纖維直徑測試過程中的注意事項

OFDA纖維直徑分析儀在測試羊毛纖維直徑過程中應(yīng)注意試驗樣品、溫濕度、試樣制備、測試區(qū)域選擇等因素對檢測結(jié)果的影響。

2.1 試驗樣品對檢測結(jié)果的影響

按GB 1523《綿羊毛》或IWTO鉆芯試驗規(guī)則樣品方法進(jìn)行。含脂羊毛需要經(jīng)過洗滌、烘干和預(yù)調(diào)濕，在洗滌羊毛的過程中盡可能去除羊毛的油脂，油脂過大會影響散樣器對切斷的纖維進(jìn)行散樣及纖維在載樣片上所占面積的比例，進(jìn)而影響待測樣品的代表性和均勻性。

2.2 溫濕度對檢測結(jié)果的影響

標(biāo)準(zhǔn)中要求試驗樣品在溫度為(20±2)℃、相對濕度為(65±3)%的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下調(diào)濕，并達(dá)到吸濕平衡。為分析不同預(yù)處理條件對檢測結(jié)果的影響，筆者結(jié)合檢測標(biāo)準(zhǔn)和工作經(jīng)驗，使用同一臺OFDA2000P測試21st SERIES OF IH-STANDARDS系列標(biāo)準(zhǔn)毛條經(jīng)過不同溫濕度條件預(yù)處理后的纖維直徑平均值，每個標(biāo)準(zhǔn)毛條測試10次，以10次的平均值作為最終的測試結(jié)果，具體測試數(shù)據(jù)見表1。

從表1可以看出，不同預(yù)處理條件下測試的平均值與標(biāo)稱值的絕對差值絕大多數(shù)都在最大允差范圍內(nèi)，但標(biāo)準(zhǔn)大氣預(yù)處理測試的平均值與標(biāo)稱值的絕對差值相對最小，最接近標(biāo)稱值。因此，盡管溫濕度對OFDA纖維直徑分析儀檢測羊毛纖維平均直徑影響相對較小，但是為確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下對樣品進(jìn)行預(yù)處理是十分必要和重要的。

表1 不同預(yù)處理條件下的標(biāo)準(zhǔn)毛條直徑測試結(jié)果 μm

2.3 試樣制備對檢測結(jié)果的影響

使用微型鉆芯器或切斷器將經(jīng)洗滌、干燥和調(diào)濕的試樣切取成短纖維片段后，大致分成5等份，并用鑷子均勻地放置在布樣器的篩網(wǎng)上，開動電機，帶動金屬片在緊貼短纖維片段的上方來回轉(zhuǎn)動，使短纖維片段均勻地落到下方的玻璃載樣片上，合上載樣片，完成一個試樣的制備。

試樣制備應(yīng)注意以下幾點：在試樣制備開始前和結(jié)束后清理微型鉆芯器或切斷器、自動布樣器、小樣托盤、載樣片等，以免影響檢測結(jié)果；在制樣過程中確保短纖維片段至少在2000根以上，且纖維在載樣片上所占面積的比例控制在15%～25%；用鑷子撿出短纖維片段中的其他雜質(zhì)或明顯長于短纖維片段的長纖維；使用載樣片時，用手指拿取載樣片兩側(cè)，避免留下指紋，合上載樣片時應(yīng)小心，以免造成短纖維片段移動或吹出；實驗室若配置多臺OFDA纖維直徑分析儀，每臺設(shè)備配置的載樣片應(yīng)做好標(biāo)記，避免因載樣片混淆使用而產(chǎn)生的測量誤差。

2.4 測試區(qū)域選擇對檢測結(jié)果的影響

OFDA纖維直徑分析儀有3個選定的測試區(qū)域，分別為：0～40μm、0～80μm、0～150μm。

劉娜等[1]分析OFDA纖維直徑分析儀在不同測試區(qū)域測試?yán)w維直徑的差異，得出不同直徑的羊毛纖維在選擇合適的測試區(qū)域進(jìn)行測試會減少測試誤差。指出直徑小于20μm的纖維，選擇測試區(qū)域為0～40μm；直徑在20μm～27μm的纖維，選擇測試區(qū)域為0～80μm；直徑大于27μm的纖維，選擇測試區(qū)域為0～150μm。在實際測試中可以根據(jù)工作需要將測試區(qū)域做適當(dāng)修改，如設(shè)定測試區(qū)域為0～25μm。

3 結(jié)語

在使用OFDA纖維直徑分析儀實際測試過程中，為使測量結(jié)果更接近被測量的真值，提高測量的準(zhǔn)確性，除了注意上述因素對檢測結(jié)果的影響，還應(yīng)注意以下幾點：

（1）按標(biāo)準(zhǔn)要求，當(dāng)更換IH標(biāo)準(zhǔn)毛條時，更換或維修設(shè)備硬件時，調(diào)整設(shè)備或設(shè)備由于搬運而產(chǎn)生位移時，需進(jìn)行設(shè)備校準(zhǔn)。

（2）測試樣品時，操作臺應(yīng)具備充足的光照，光照越好，越有利于直徑數(shù)據(jù)采集，測試結(jié)果越精確。

（3）設(shè)備軟件設(shè)置中一般會選擇“W h o l e slide×1”，即整個載樣片掃描一次。也可以根據(jù)樣品制備的短纖維片段數(shù)量，選擇“Whole slide×2”或其他選項。

（4）在OFDA纖維直徑分析儀開機后實際測試前，建議首先測試一個或幾個經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)大氣預(yù)處理后的標(biāo)準(zhǔn)毛條，根據(jù)測試值與標(biāo)稱值的差值，確定設(shè)備的運行狀態(tài)是否正常。

（5）做好OFDA纖維直徑分析儀的日常維護(hù)、保養(yǎng)及定期進(jìn)行期間核查、校準(zhǔn)十分必要，可以有效提高設(shè)備的穩(wěn)定性，從而保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。