淺談如何提高OFDA纖維直徑分析儀檢測(cè)羊毛纖維平均直徑的準(zhǔn)確性

纖維直徑是羊毛質(zhì)量評(píng)價(jià)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，也是羊毛交易中分級(jí)定價(jià)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(qiáng)度、伸長(zhǎng)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(jià)值的重要指標(biāo)。

目前，測(cè)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(cè)試方法的發(fā)展來(lái)看，快速、高精度、高效率、易操作、工作強(qiáng)度低的測(cè)試方法必然會(huì)成為主流。光學(xué)分析儀法（OFDA）具有測(cè)量直徑范圍較廣、測(cè)量速度快、制樣過(guò)程簡(jiǎn)單、測(cè)量精確性高、測(cè)量時(shí)間短等特點(diǎn)，在羊毛纖維直徑檢測(cè)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。因此，提高OFDA纖維直徑分析儀檢測(cè)羊毛纖維直徑的準(zhǔn)確性有著重要的意義。

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

1 測(cè)試原理

OFDA纖維直徑分析儀的測(cè)試原理是用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)測(cè)量纖維直徑，即把圖像處理與計(jì)算機(jī)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(tái)上，由步進(jìn)電機(jī)控制一步步地通過(guò)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(jì)算機(jī)。由計(jì)算機(jī)對(duì)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(gè)點(diǎn)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(zhǎng)度方向從頭到尾找到一個(gè)兩邊緣都足夠清晰的位置進(jìn)行測(cè)量。計(jì)算機(jī)自動(dòng)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(jì)算機(jī)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(cè)量根數(shù)等指標(biāo)。

2 羊毛纖維直徑測(cè)試過(guò)程中的注意事項(xiàng)

OFDA纖維直徑分析儀在測(cè)試羊毛纖維直徑過(guò)程中應(yīng)注意試驗(yàn)樣品、溫濕度、試樣制備、測(cè)試區(qū)域選擇等因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。

2.1 試驗(yàn)樣品對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響

按GB 1523《綿羊毛》或IWTO鉆芯試驗(yàn)規(guī)則樣品方法進(jìn)行。含脂羊毛需要經(jīng)過(guò)洗滌、烘干和預(yù)調(diào)濕，在洗滌羊毛的過(guò)程中盡可能去除羊毛的油脂，油脂過(guò)大會(huì)影響散樣器對(duì)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(cè)樣品的代表性和均勻性。

2.2 溫濕度對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響

標(biāo)準(zhǔn)中要求試驗(yàn)樣品在溫度為(20±2)℃、相對(duì)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?xiàng)l件對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，筆者結(jié)合檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和工作經(jīng)驗(yàn)，使用同一臺(tái)OFDA2000P測(cè)試21st SERIES OF IH-STANDARDS系列標(biāo)準(zhǔn)毛條經(jīng)過(guò)不同溫濕度條件預(yù)處理后的纖維直徑平均值，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)毛條測(cè)試10次，以10次的平均值作為最終的測(cè)試結(jié)果，具體測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

從表1可以看出，不同預(yù)處理?xiàng)l件下測(cè)試的平均值與標(biāo)稱值的絕對(duì)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(cè)試的平均值與標(biāo)稱值的絕對(duì)差值相對(duì)最小，最接近標(biāo)稱值。因此，盡管溫濕度對(duì)OFDA纖維直徑分析儀檢測(cè)羊毛纖維平均直徑影響相對(duì)較小，但是為確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下對(duì)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?xiàng)l件下的標(biāo)準(zhǔn)毛條直徑測(cè)試結(jié)果 μm

2.3 試樣制備對(duì)檢測(cè)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(kāi)動(dòng)電機(jī)，帶動(dòng)金屬片在緊貼短纖維片段的上方來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，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(gè)試樣的制備。

試樣制備應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：在試樣制備開(kāi)始前和結(jié)束后清理微型鉆芯器或切斷器、自動(dòng)布樣器、小樣托盤、載樣片等，以免影響檢測(cè)結(jié)果；在制樣過(guò)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(zhǎng)于短纖維片段的長(zhǎng)纖維；使用載樣片時(shí)，用手指拿取載樣片兩側(cè)，避免留下指紋，合上載樣片時(shí)應(yīng)小心，以免造成短纖維片段移動(dòng)或吹出；實(shí)驗(yàn)室若配置多臺(tái)OFDA纖維直徑分析儀，每臺(tái)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(cè)量誤差。

2.4 測(cè)試區(qū)域選擇對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響

OFDA纖維直徑分析儀有3個(gè)選定的測(cè)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(cè)試區(qū)域測(cè)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(cè)試區(qū)域進(jìn)行測(cè)試會(huì)減少測(cè)試誤差。指出直徑小于20μm的纖維，選擇測(cè)試區(qū)域?yàn)?～40μm；直徑在20μm～27μm的纖維，選擇測(cè)試區(qū)域?yàn)?～80μm；直徑大于27μm的纖維，選擇測(cè)試區(qū)域?yàn)?～150μm。在實(shí)際測(cè)試中可以根據(jù)工作需要將測(cè)試區(qū)域做適當(dāng)修改，如設(shè)定測(cè)試區(qū)域?yàn)?～25μm。

3 結(jié)語(yǔ)

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

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

（2）測(cè)試樣品時(shí)，操作臺(tái)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(cè)試結(jié)果越精確。

（3）設(shè)備軟件設(shè)置中一般會(huì)選擇“W h o l e slide×1”，即整個(gè)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(xiàng)。

（4）在OFDA纖維直徑分析儀開(kāi)機(jī)后實(shí)際測(cè)試前，建議首先測(cè)試一個(gè)或幾個(gè)經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)大氣預(yù)處理后的標(biāo)準(zhǔn)毛條，根據(jù)測(cè)試值與標(biāo)稱值的差值，確定設(shè)備的運(yùn)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(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。