皮革Ts测量方法

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引 言

收缩温度( Ts) 是表征皮革材料热稳定性的一个重要参数，具体指皮革在特定环境中受热后开始产生收缩形变时刻所对应的温度。国家关于 ts的检测标准《皮革 物理和机械试验收 缩 温 度 的 测 定》( QB/T 2713 －2005) ，明确将收缩形变的时刻具体量化为“最大长度收缩 0． 3%”，即 6． 8条检查记录数据或指示器与相应温度所形成的曲线，找出试样从最大长度收缩 0． 3% 时的对应温度，记录这个温度作为收缩温度［1 －3］。快速准确地检测皮革的 Ts，对于及时有效地指导皮革加工生产工艺以及深入地专业研究意义重大。目前，国内外所有的测量皮革收缩温度的仪器，不管是较原始的“GJ901 型指针式”皮革收缩温度测定仪，还是随着电子技术发展先后研制并提供市场的“Hg 收缩温度记录仪”，和陕西科技大学阳光电子研究所研制 的、居 于 国 内 外 先 进 水 平 的“MSW － YD4 型数字式皮革收缩温度测定仪”，都不能准确可靠地完成总长度收缩 0． 3% 的检测。如用指针式测定仪，30s 采集一次数据所绘制的曲线相对来说很粗糙，查找总长度收缩0. 3% 时刻的对应温度实际上无法实现。用自动化的数字式检测仪器，收缩形变( 位移) 传感器要在复杂的加热环境中准确可靠地检测出 0． 15mm( 即试样总长度为 50mm 时的 0． 3%)的位移量，实际非常困难。为了提供可靠的试样收缩形变信号，一般都设定总长度收缩形变 10% 或者更大时对应的温度作为 Ts，否则在长达 1h 左右的测量过程中，加热介质( 水或甘油) 对皮革试样的不可避免地环境影响( 收缩形变大于 0． 3%) 以及电路中必然存在的各种干扰，都可能误作为试样受热后的收缩形变信号，而被计算机误判后作为 Ts 被锁定，使自动检测类仪器无法正常工作。寻找一种既能准确可靠地获得皮革试样真正收缩形变开始的信号，又能严格按照皮革收缩温度检测标准规定被检 测 皮 革 试 样 受 热 收 缩 形 变0. 3% 时刻对应的温度作为其 Ts，就成了自动检测类型仪器的关键技术。

1 方法

每隔 1 ～ 2s( 根据需要甚至更短时间间隔) 记录一次数据，将所构成的皮革试样总长度变化与相应温度变化的复合曲线图及其数据组，适时保存在与之配套的上位机数据库中，仍然使用原来位移传感器自动检测总长度收缩 10%时，作为皮革试样真正受热后收缩形变的可靠信号，再通过软件设计实现自动回头在数据库中，查找皮革试样受热后收缩形变 0． 3% 时刻对应 的 温 度 值 ( 或 者 与 收 缩 形 变0. 3% 标准差值最小的记录数据所对应的温度值)［4］，并把此温度作为收缩温度 Ts，便完全符合测量标准的相关规定。这种方法的软件设计流程图如图 1 所示。它既有效排除了检测现场各种环境因素以及信号处理电路中不可避免的各种干扰因素的影响，保证准确可靠地采集皮革试样受热后收缩形变的信号; 又通过软件设定的方式回头在上位机数据库中，查找检测标准明确规定的皮革试样受热后收缩形变 0． 3% 时刻所对应的温度，以此作为该皮革试样的收缩温度进行显示及锁定。这种方法不但在理论上成立，而且在实践中通过“MSW － YD4 型数字式皮革收缩温度测定仪”配置上位机后，按此方法进行检测的试验结果证明也是可行的［5］。

2 效果

依据发明专利“一种皮革收缩温度测量仪( ZL200510022767． 5) ”所述工作原理［6］，制作出的“MSW － YD4型数字式皮革收缩温度测定仪”，在国内外首次实现一次同时自动检测 4 个皮革试样的收缩温度进行显示和锁定。由于皮革试样收缩形变信号准确可靠地采集受到各种干扰因素的限制，故通常主机显示的温度都是皮革试样受热后发生收缩形变 10% 左右时所对应的环境温度，而非标准规定的收缩形变0．3%时刻对应的环境温度; 为保证皮革试样受热后发生收缩形变信号的可靠性，也多以此检测参数用来指导皮革鞣制过程生产工艺。仅管通常情况下皮革试样受热后开始发生收缩形变的过程很快( 几秒内，参见图 2a 数据组) ，如果将此数据作为质量检测部门出具的收缩温度，显然不符合检测标准中相关规定的检测条件。如果按照上述方法，利用专用软件通过数据线把主机检测过程中检测到的所有数据( 温度及试样长度随着时间变化等) ，适时发送到上位机的数据库中存储，然后仍以皮革试样受热后发生收缩形变 10% 时刻所对应的状态作为皮革试样真正收缩形变信号，并保证其准确性和可靠性。当计算机检测到该信号时，并不将其对应的环境温度作为收缩温度予以显示和锁定，而按图 1 所示的程序流程图在数据库中回头查找皮革试样受热后发生收缩形变 Δ，等于总长度的0．3%时刻所对应( 或者最接近) 的环境温度，并以后者作为该皮革试样的收缩温度 Ts 调出进行显示并锁定。这样就完全满足了皮革收缩温度检测标准的相关规定条件。把整个检测过程中( 1h 左右) 所有的原始数据以数据组或者曲线的格式保存或者显示( 如图 2b 曲线图所示) ，将皮革试样的热稳定性性能从收缩温度一个点扩展到整个受热全过程，为皮革专业全面深入进行高层次的研究创造了条件。该系统具体组成如图 3 所示。还可根据需要以 word的格式，将各个皮革试样的相关信息和收缩温度 Ts 以及整个检测过程中的数据曲线，直接一次打印在检测报告单中，如图 4 所示。

3 结 论

在 MSW － YD4 型数字式皮革收缩温度测定仪上，增加适时数据采集并建立数据库。通过增加收缩形变门槛的方法，提高试样受热后收缩形变信号的可靠性( 将皮样总长度收缩0. 3% 增加到 10% ) ，再通过软件设计实现自动回头在数据库中查找皮革试样受热后收缩形变 0． 3% 时刻所对应的温度值( 或者与收缩形变 0． 3% 标准差值最小的记录数据所对应的温度值) ，并把此温度作为收缩温度 Ts，则完全符合测量标准的相关规定。这样有效地克服了检测现场各种环境因素以及信号处理电路中，不可避免地各种干扰因素的影响，保证准确可靠地采集到皮革试样受热后收缩形变的信号; 再通过软件设定的方式返回来，在上位机数据库中查找检测标准明确规定的皮革试样受热后收缩形变 0． 3%时刻所对应的温度，作为该皮革试样的收缩温度 Ts 进行显示并锁定。完全解决了长期以来自动检测类仪器无法准确获得总长度收缩 0． 3% 时刻信号的老大难技术问题，为皮革收缩温度参数标准化测量创造了条件。