标题：电子单纱强力仪
概述
单根纱线拉伸强度及其不均匀率是代表纱线使用价值的主要质量指标之一，电子单纱强力仪是评价纱线、纤维长丝等拉伸性能技术指标的仪器，电子单纱强力仪也称电子单纱强力机，称“机”的原因主要是五十年代被苏联专家称为“测纱线的机器”，1996年5月国家纺织会议在九江召开，正式定为“仪”。电子单纱强力机分全自动电子单纱强力机和半自动电子单纱强力机，目前国内外出品的电子单纱强力仪一般是由单片机控制控制，高端仪器还可以联接计算机，联接计算机后可以扩展功能，例如对于弹性等指标的测试，联接计算机后可以以数据和曲线的方式记录测试全过程、长期存储测得数据、有利于网络化管理；做的优秀电子单纱强力仪管理软件还可以把所有测得结果均可以任意导出到Word、Excel、写字板，而且也可以将全部试验采样点的数据顺序导入Excel，方便了科学研究和课题作业。国家标准《FZ/T 98007-2011电子单纱强力仪》的出台会进一步规范我国电子单纱强力仪的产品质量。
使用和制造依据
国家标准《GB/T3916纺织品 卷装纱单根纱线断裂强力和伸长率的测定》明确规定了使用电子单纱强力仪测定纱线的断裂强力，国家标准《FZ/T 98007-2011电子单纱强力仪》明确规定了电子单纱强力仪的质量要求。
我国的发展历史
随着科技发展，人们早就致力于研制具有高效率并能自动进行统计运算的新一代单纱强力仪。国外早在五十年代末已取得了一定成果，我国亦及时引进过第一代电子式自动单纱强力仪（以下简称自动单强仪）。但限于当时基础技术水平，该类仪器未能达到预期目标投入实际使用。进入六十年代后，先后有不少国家推出各种不同型号、不同工作原理的自动单强仪，我国引进中较有影响的有瑞士Zellweger Uster公司、德国Textech-no-Herbert公司、英国Instron公司、日本岛津制作所等国外公司的产品，另外意大利Calderara公司、匈牙利等国亦有少量自动单强仪被引进，这为我国实现以单根纱线拉伸性代替缕纱强力评定纱线品质提供了契机，亦为我国自行开发研制电子单强仪工作提供了借鉴，在一定程度上有积极作用。但是在相当长一段时期内，我国已成为多国电子单强仪的销售市场，形成多国产品、多种型号、众多制式电子单强仪或自动单强仪并存的局面。由于它们技术方案多样、技术更新迅速，往往是近日引进尚属新颖，但不久已被淘汰。例如瑞士某公司自动单强仪在短短十年左右就更新了五代产品，其中就不乏不够成熟之处；又如匈牙利某公司推出多头自动单强仪，由于技术线路上的先天不足，推出不久就几近废型；而意大利虽有自动单强仪供应我国，但由于数量太少，缺乏维修站点，致使故障发生后维修极度困难，不久也闲置成废铁一堆。凡此种种负面影响，使我国推广应用自动单强仪、制订单纱强力测试方法标准的工作难度极大，直接影响实现标准化工作与国际接轨的进程。显然，开发研制适合我国国情、具有我国技术特色的电子单强仪是形势之急需。
在八十年代初期，山东纺科所推出了第一代商品性YG022型全自动电子单强仪，1990年山东莱州电子仪器有限公司第一代YG061型半自动电子单强仪通过国家鉴定，至今全国生产单强仪的厂家有十多家，完全满足了国内需求，基本结束了进口仪器并开始走向国外。
综上所述，引进国外电子单强仪在一定时期内是历史发展的需要，曾起过积极作用，但要采取实事求是的分析态度，决不能忽视其负面影响，更应克服对洋货的盲目崇拜。当今，大力发展和提高国产电子单强仪已是形势亟需，在相当长时期内具有一定技术特点又不太复杂的半自动电子单强仪还会广泛受到用户的欢迎，对企业有积极的经济实效，也有明显的社会效益。
参考1996.5《纺织标准与质量》钱云青、张国权撰写《略论我国电子单纱强力仪技术发展》
仪器特征
电子单纱强力仪采用单片机控制，在自动化状态上区分有分全自动电子单纱强力机和半自动电子单纱强力机，高端仪器可以连接计算机，联机后中英文界面，以适应客户群体，传感器（核心器件）有多种保护措施和保护程序（软硬件保护）；联接计算机后可以扩展功能，使微观技术表达更加细腻，测试数据及动态曲线实时直观地显示于屏幕上，一组上百次的试验曲线可以单一显示，也可以全部显示宏观比较拉伸趋势；可以把全部试验采样点的数据顺序导入Excel，也可以把所有测得结果均可以任意导出到Word、Excel、写字板。仪器根据一组测试结果给出基本技术指标为：单次力值、测试时间、测试伸长；平均力值、平均测试时间、平均测试伸长、最大值、最小值、力值CV值、时间CV值、伸长CV值等。
主要技术指标
了解仪器的技术指标及设置范围可以更好的发挥仪器性能、拓展试验范围，避免试验事故的发生。
1最大测试力值：500.0cN、3000cN或5000cN、12000cN (见主机铭牌标示)
2试验隔距：250mm±1mm、500mm±1mm
3 预加张力范围：1cN～100cN
4 测力误差：≤示值的±1%
5 伸长范围：250mm隔距时,最大伸长率达220%；500mm隔距时,最大伸长率达80%
6 拉伸速度：50mm/min～1500mm/min或者50mm/min～5000mm/min
7 实验次数：1～200次任意设定 
8 间隔打印: 2～60次任意设定
9 线密度(tex): 1～999.9任意设定
10 电源：AC220V±10%   50Hz
适应标准
GB/T 3916、GB/T14344、GB/T2696、GB/ T 5324、GB/T7690.3、GB/T2701、GB/T18371、FZ/T32001、FZ/T32002、FZ/T32003、FZ/T32004、FZ/T32005、FZ/T32006、FZ/T32007、FZ/T32008、FZ/T32009、FZ/T12001、FZ/T12002、FZ/T12003、FZ/T12004、FZ/T12005、FZ/T12006、FZ/T12007、FZ/T12008、FZ/T12009、FZ/T12010、FZ/T12011、FZ/T12012、FZ/T12013、FZ/T12014、FZ/T12015、FZ/T12016、FZ/T12017、FZ/T71005、FZ/T53001、FZ/T63001、FZ/T71008、ISO2062等
结构及外观
了解仪器结构及外观及名称有益于对仪器的使用，减少事故发生率和提高工作效率。  按照机械结构自动化程度区分，可以分为半自动和全自动式电子单纱强力仪。半自动机械结构在仪器机座上装有电机，电机动力经过减速机或者同步齿形带带动链条转动，链条转动推拉下夹持器由2  半自动机械结构关联图片根光杠导向做上下运动，下夹持器的下方有张力装置；在仪器上部居中位置安装有上夹持器，上夹持器连接力传感器。典型仪器的外观及名称见图1。在试验状态下，将纱线引于上下夹持器之间，将上夹持器夹紧，下部夹于张力夹纱手柄和杠杆之间，这时应使张力杠杆保持水平状态，显示屏显示的力值即为所加的张力值，如果需要调整张力值，可左右移动张力砝码的位置，使显示屏显示的力值达到所需要的张力值，如需更大张力，将左侧砝码移至右侧，调好张力后，夹紧下夹持器按“拉伸”键即可试验。上下夹持器采用手动夹持方式，这种夹持方式的优点：夹持简单，夹持器寿命长。
小知识：上夹持器连接力传感器，使用中应避免大力扳、扭、敲、砸等有损力传感器的动作。全自动机械结构仪器的自动拉伸检测过程是在程序指挥机械结构精密配合下完成的。在仪器机座上装有电机，电机动力经  全自动机械结构关联图片过减速机或者同步齿形带带动链条转动，链条转动推拉下夹持器由2根光杠导向做上下运动，下夹持器的下方有一对罗拉；在仪器上部居中位置安装有上夹持器，上夹持器连接力传感器；仪器左侧装有机械手。仪器的外观及名称见图2。将试样装载在仪器的纱路中，进入试验状态后，机械手会将将纱线抓取并牵引于上下夹持器之间，在罗拉下方停住，上夹持器夹紧，然后罗拉闭合嵌住试样并旋转为试样施加预张力，当张力达到设置力值时下夹持器自动夹紧并拉伸试样，试样断裂后下夹持器自动返回，吸纱孔内的气流将断裂废纱送入废纱箱；机械手重复抓取试样……；当第一个试样达到设定拉伸次数时剪刀自动切断试样，纱架会自动进位，压缩空气将废纱送人废纱箱中，周而复始直至做完余下试样。上下夹持器采用气动夹持方式，这种夹持方式的优点：夹持过程中可以持续加力，握持能力好；因此也适合无捻长丝。
小知识：上夹持器连接力传感器，使用中应避免大力扳、扭、敲、砸等有损力传感器的动作。
检测原理
仪器在CPU的管理下自动完成试样检测：被测试样的一端夹持在仪器上夹持器钳口内，另一端加上标准  检测原理关联图片规定的预张力后夹紧下夹持器，同时采用标准规定的恒定速率拉伸（CRE）试样，直至试样断裂下夹持器自动返回原处。拉伸过程中，由于夹持器和测力传感器紧密结合，此时测力传感器把上夹持器受到的力转换成相应的电压信号，经放大电路放大后，进行模数（模拟信号装换为数字信号：A/D）转换，最后把转换成的数字信号送入中央处理单元（CPU）进行处理，处理结果会暂存于随机存取存储器（RAM）中，并显示、打印。仪器可记录每次测试的技术数据，测试结束后，数据处理系统会给出所有技术数据的统计值，可显示、打印（仪器工作基本原理流程见图3）。进入再次试验后，上次试验数据则被清除。不管是否全自动，高端仪器可以驳接电脑，以便进行科研项目，驳接电脑后可以实时记录试验全过程，并且所有测试数据可永久性保存，任意导出到Word、Excel、写字板，而且也可以将全部试验采样点的数据顺序导入Excel，方便了科学研究和课题作业，也适合网络化管理。
安装仪器
安装仪器是使用前的必须要做的工作，新仪器安装时需加以检查在运输过程中的颠簸、倒置、碰撞、摔打导致仪器部件脱落、松动、变形等情况；仪器更换场地需要注意使用环境。检查验收如果是新购置仪器，客户首先要根据合同和装箱单检查验收仪器的完好率、仪器配置的备品、配件，这是对供需双方负责的体现，也是对于自己合法权益的维护。如果检查无误，则可以进行仪器的安装调试工作了。选择放置地方选择仪器的放置地方很重要，因为仪器的分辨率很高，环境的震动和湿度会影响检测结果。所以仪器的放置地方要没有明显的震动源以及考虑温湿度的环境影响，周围无腐蚀性介质及导电尘埃；其次满足仪器放置的稳固性——地面要坚牢。仪器基本使用环境建议温度20±15℃，相对湿度<85%。放置仪器将仪器主机放到上述所示环境中，去掉固定部件的绳索。安装、调整机座四只调平机脚，使仪器处于垂直稳固状态。安装仪器1纱路安装：根据不同型号仪器纱路要求安装纱路。半自动单纱强力仪将放纱支轴安装在仪器支轴架中，旋转至合适位置；将导纱器杆以长上短下分别插入导纱装置座安装孔中，并固定，安装完毕放到仪器顶端合适部位形成检测纱路：长导纱器和放纱支轴垂直，短导纱器和夹持器钳口左侧垂直。如不合适，在试验中校正，放纱支轴可旋转，导纱装置可任意移动。全自动电子单纱强力仪安装使用手册将所有纱管安装。
2电气安装：安装的首要责任是安全问题，首先要确定仪器的供电系统是否有可靠的接地功能？电源插座如若没有接地功能则要在仪器机座背部接地标志处（合格仪器必须拥有的标志）稳妥接地，然后根据要求将打印机信号线安装到仪器主机背部相关接口，另一端安装到打印机；有电脑配置的还要在主机和电脑之间连接通讯线缆。
所有工作安装完毕后，将仪器主机、打印机和电脑的电源线分别接入AC220V电源。可以进行调试工作了。
单纱强伸性能测试
1 概述单纱强伸性能测试需要电子单纱强力仪完成测试。
单纱拉伸的性能指标是评定成纱等级的主要依据之一，它对于纱线的生产、工艺的制定、工艺的调整、织造工艺及生产效率等都有着重要意义。评价纱线拉伸性能的指标主要有平均断裂强力、平均断裂伸长率、断裂强力变异系数、断裂伸长变异系数、平均断裂时间等，此外在某些特定的场合下还需要断裂功、断脱强力、初始模量等指标。拉伸性能中的最小强力、最小伸长率等弱环指标可作为后道工序（织造）的参考指标。2  目的与要求通过测试，掌握单纱强伸性能的测定方法，了解单纱强力仪的结构和工作原理，并学会分析拉伸性能的各项指标。3  采用标准3.1  采用标准：GB/T 3916、ISO 2062《纺织品 卷装纱 单根纱线断裂强力和伸长率的测定》
3.2  相关标准：GB 6529《纺织品的调湿和试验用标准大气》、FZ/T 10014《棉及化纤纯纺混纺纱线交付验收抽样方案》、FZ/T 10013.1《温度与回潮率及化纤纯纺、混纺制品断裂强力的修正方法  本色纱线及染色加工线断裂强力的修正方法》、GB/T 4743《纺织品 卷装纱 纱线线密度的测定 绞纱法》4  仪器与用具4.1  电子单纱强力仪(如图1或图2所示)
4.2  取样盘5  原理被测试样的一端夹持在CRE型电子单纱强力仪的上夹持器上，另一端加上标准规定的预张力后用下夹持器夹紧，同时采用100%隔距长度（相对于试样原长度）的速率定速拉伸试样，直至试样断裂。由于夹持器和测力传感器紧密结合，此时测力传感器把上夹持器上受到的力转换成相应的电压信号，经放大电路放大后，进行A/D转换，最后把转换成的数字信号送入计算机进行处理。仪器可记录每次测试的断裂强力、断裂伸长等技术指标，测试结束后，数据处理系统会给出所有技术指标的统计值（仪器工作原理流程见图29-2）。仪器联接电脑后，还能增加多项测试功能，并且实时显示、图解、记录拉伸全过程，可以实现数据、图形长期存储，更有利于网络化管理。6  取样6.1  按表1抽取一箱或多箱组成大样，作为被测样品的代表。
表1  抽取规定
随机抽取的最少箱数12345在批内的箱数≤34～1011～3031～75≥766.2  如果只需要平均值，应从大样的各箱中尽量均匀地抽取10个卷装，作为实验室样品卷装。
6.3  生产按产品标准的要求，采用等距取样；贸易方面的检验取样，按照FZ/T 10014抽取。7  试样7.1  测试的试样最少数量为：短纤维纱线50根，其他种类纱线20根；或根据产品标准确定数量。试样应均匀地从10个卷装中采集。
7.2  在纱线不造成损伤的前提下，用取样盘来盛取试样。8  环境及修正测试应在GB/T 6529标准要求的标准大气下进行，在非标准大气条件下测得强力应按照FZ/T 10013.1进行修正。仲裁试验采用二级标准大气。9  程序与操作9.1  预热仪器：测试前10min开启电源预热仪器，同时显示屏会显示测试参数。
9.2  确定预张力:调湿试样为(0.5±0.10)cN/tex，湿态试样为(0.25±0.05)cN/tex。变形纱施加预张力要求既能消除纱线卷曲又不使之伸长，如果没有其他协议，变形纱建议采用下列预张力（线密度超过50tex的地毯纱除外）。
表2  变形纱预张力计算（根据名义线密度）
聚酯和聚酰胺纱醋酸、三醋酸和粘胶纱双收缩和喷气膨体纱(2.0±0.2)cN/tex(1.0±0.1)cN/tex(0.5±0.05)cN/tex9.3  设置参数
9.3.1  隔距：根据测试需要设置，一般采用500mm，伸长率大的试样采用250mm。
9.3.2  拉伸速度：根据测试需要设置，一般情况下500mm隔距时采用500mm/min速度，250mm隔距时采用250mm/min速度，允许更快的速度。
9.3.3  输入其它参数：例如次数、纱号等。
9.3.4  选择测试需要的方法：例如定速拉伸测试、定时拉伸测试、弹性回复率测试等。
9.4  按“试验”键，进入测试状态。
9.5  纱管放在纱管支架上，牵引纱线经导纱器进入上、下夹持器钳口后夹紧上夹持器。
9.6  按9.2在预张力器上施加预张力（预张力器在测试前调准、备用）。
9.7  夹紧下夹持器，按“拉伸”开关，下夹持器下行，纱线断裂后夹持器自动返回。在试验过程中，检查钳口之间的试样滑移不能超过2mm，如果多次出现滑移现象须更换夹持器或者钳口衬垫。舍弃出现滑移时的试验数据，并且舍弃纱线断裂点在距钳口或夹持器5mm以内的试验数据。
9.8  重复9.5～9.7，换纱、换管，继续拉伸，直至拉伸到设定次数为止，测试结束。
9.9  打印出统计数据。测试完毕，关断电源。
注：当仪器需要校准时，可执行下列校准程序：预热30min后，仪器在复位状态下按“清零”键，上夹持器放上1000cN砝码，数据显示稳定后，按“满度”键，然后按“校验”键，最后按“复位”键退出。10  结果及计算10.1  断裂强力 
（29—1）
式中：  —断裂强力平均值，cN； 
—各次断裂强力值，cN；
—拉伸次数。
注：1.如不在标准的温、湿度条件下，测得结果应按附录进行修正。其他材料参照FZ/T10013.1。
2.断裂强度是指纱线断裂强力与其线密度的比值，通常以cN/tex表示。
10.2  断裂伸长率：
（29—2）
式中： —断裂平均伸长率，%；
—各次断裂伸长率，%；
—拉伸次数。
10.3  断裂强力和断裂伸长的标准差和变异系数公式：
（29—3）
（29—4）
式中： ——标准差；
——各次测得数据值；
——测试数据的平均值；
——测试根数，至少为50根；
——变异系数，%。11  测试报告11.1  记录：仪器测试参数，包括测试日期、仪器型号、试样名称、规格，温度、湿度等。
11.2  结果：断裂强力、断裂强度、断裂伸长率、断裂强力和断裂伸长的变异系数等。12  相关知识12.1  不同拉伸测试机理的仪器比较
12.1.1  标准与仪器：GB/T 3916方法标准等效采用ISO 2062标准，适用于它所涵盖的各种产品标准。标准中规定使用CRE(等速伸长)型强力仪，旧标准中规定使用的CRL型（等加负荷）、CRT型（等速牵引）的仪器仅作为过渡，可根据协议采用。GB/T 3916标准采用定速拉伸，摒弃了旧标准的定时拉伸。三种不同的检测机理，测得结果有较大差异，如：过去广泛使用的CRT型仪器采用定时拉伸，仪器不可避免存在着机械摩擦和自停机构的“倒磅”负值误差，另外测力机构的惯性造成的不确定性误差和操作者的人为误差，往往也不容忽视。
12.1.2  CRE型单纱强力仪的优点：CRE(等速伸长)型强力仪大都采用非电量电测技术，其测力传感器的机械摩擦和惯性影响几乎可忽略不计，操作者的人为误差因素也较少，因此测得结果较为准确。加上电测系统一般都可与计算机连接，因此工作效率高，尤其强大的数据分析保存功能，是CRT机械式强力仪完全无法比拟的。
12.2  拉伸速度对断裂强力的影响：纱线试样以比较低的速度拉伸时，由于纤维之间的抱合力增加速率比较小，试样中部分纤维是以抽出的形式导致试样断裂；当纱线试样以比较高的速度拉伸时，纤维之间的抱合力迅速增加，在力的作用下试样中纤维断裂的比例增加，因此试样的断裂强力增大。此外，纱线拉伸过程中纤维的抽出和断裂所需的力值还与试样的捻系数有关。
12.3  CRE型单纱强力仪有半自动和全自动之分：半自动仪器摒弃了复杂的自动换管、引纱辅助系统，简化了仪器结构和控制电路，降低了成本，增加了可靠性。仪器在工作过程中换管、引纱等工序可通过人、机交叉的方式同时进行，从而提高仪器的工作效率；其缺点是操作工劳动强度较大。全自动仪器自动化程度高，虽然操作工劳动强度小，但是可靠性比半自动型稍差，且价格比较昂贵。
12.4  不同试验材料的检测对仪器的基本要求：仪器首先要满足试样断裂所需的强力要求。伸长率较大的试样要减小试验隔距长度。伸长率比较小的试样，仪器测力系统应有足够的采样速率，对于采样速率不能满足要求的仪器，有时可通过降低拉伸速度的方式进行弥补。
12.5  不同试验材料的检测对仪器夹持器的要求：短纤维纺制的纱线对夹持器没有特殊要求；化纤长丝试样的夹持器要采用硬度合适的软垫衬，并在拉伸过程中持续加压，使之夹紧；断裂强力比较高的试样要采用迂回夹持或拴柱式夹持，试样在夹持器引出的沟槽中抱合。总之，要保证试样既不滑脱，又不在钳口边断裂。
12.6  有的制造商现在研制出便携式电子单纱强力仪，可用来现场测试空气捻结器的接头强力。随着新材料的不断涌现，对测试技术的要求越来越高，而计算机技术的介入使仪器的精度也越来越高，功能越来越强大，大多数希望得到的功能都比较容易实现。