化學(xué)纖維測(cè)試技術(shù)

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1、化學(xué)纖維測(cè)試技術(shù)主講：東華大學(xué)李汝勤教授1一、測(cè)量與誤差基礎(chǔ)二、化學(xué)纖維發(fā)展動(dòng)態(tài)三、化學(xué)纖維強(qiáng)伸性能測(cè)試四、纖維線密度測(cè)試五、纖維卷曲與熱收縮性能測(cè)試2一、測(cè)量與誤差基礎(chǔ)3（一）測(cè)量誤差任何一種測(cè)量總是有誤差的，即使采用最準(zhǔn)確的儀器來(lái)進(jìn)行測(cè)量，所得結(jié)果永遠(yuǎn)不會(huì)是被測(cè)量的真值，而只是它的近似值。測(cè)量值x減去真值x0，所得差值稱為測(cè)量的絕對(duì)誤差△x絕對(duì)誤差不能用作誤差大小的相對(duì)比較。相對(duì)誤差r是絕對(duì)誤差△x與真值x0的比值。由于真值無(wú)法得到，可以近似地以測(cè)量值x代替分母中的真值x04測(cè)量誤差按其來(lái)源可以分

2、為以下幾種：(1)測(cè)量方法與儀器誤差儀器設(shè)計(jì)所依據(jù)的理論不完善，或假設(shè)條件與實(shí)際測(cè)量情況不一致所造成的誤差，以及由于儀器結(jié)構(gòu)不完善、儀器校正與安裝不良所造成的誤差。(2)環(huán)境條件誤差測(cè)量環(huán)境條件變化，如溫濕度改變、電磁場(chǎng)影響、外來(lái)機(jī)械振動(dòng)、電源干擾等所產(chǎn)生的誤差。環(huán)境溫濕度變化還會(huì)引起試樣本身物理機(jī)械性質(zhì)的變化。(3)人員操作誤差由于試驗(yàn)人員操作方法不規(guī)范所造成的誤差，包括讀數(shù)時(shí)的視差等。(4)試樣誤差取樣方法不當(dāng)、取樣代表性不夠和試驗(yàn)個(gè)體數(shù)不足等產(chǎn)生試樣誤差。5由儀器結(jié)構(gòu)上的原因，可能出現(xiàn)的誤差有以

3、下幾種：(1)零值誤差儀器零點(diǎn)未調(diào)好，測(cè)量結(jié)果在整個(gè)范圍內(nèi)絕對(duì)誤差為一常數(shù)，(2)校準(zhǔn)誤差儀器刻度未校準(zhǔn)，指示結(jié)果系統(tǒng)偏大或偏小，相對(duì)誤差為一常數(shù)(3)非線性誤差儀器輸入量與輸出量之間不符合直線轉(zhuǎn)換關(guān)系(4)遲滯誤差儀器輸入量由小到大和由大到小，在同一測(cè)量點(diǎn)儀器輸出量的差異；或是儀器進(jìn)程示值與回程示值之間的差異，簡(jiǎn)稱進(jìn)回程差。(5)示值變動(dòng)性對(duì)同一被測(cè)對(duì)象進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，測(cè)量結(jié)果的不一致性。67以上各種誤差盡管來(lái)源和表現(xiàn)形式有所不同，就其性質(zhì)來(lái)說(shuō)，可以分為三大類：(1)系統(tǒng)誤差是在測(cè)量過(guò)程中保持恒定

4、或遵循某種變化規(guī)律的誤差(2)隨機(jī)誤差是對(duì)同一被測(cè)對(duì)象進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，測(cè)量結(jié)果不一致誤差(3)粗大誤差又稱疏忽誤差，是指明顯地歪曲了試驗(yàn)結(jié)果的誤差。測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)異常值，需要根據(jù)一定的法則進(jìn)行處理8（二）儀器誤差１、儀器的靜態(tài)特性儀器的靜態(tài)特性，是指被測(cè)量不變或作緩慢變化時(shí)，儀器所表現(xiàn)的特性。描述儀器靜態(tài)特性，有如下一些指標(biāo)：(1)測(cè)量范圍儀器在誤差允許條件下的測(cè)量值范圍。(2)靈敏度單位被測(cè)量變化所引起儀器讀數(shù)的變化式中：△a為指針位移或儀器讀數(shù)變化；△A為被測(cè)量的變化。9測(cè)試系統(tǒng)輸入量與輸出量為線

5、性關(guān)系時(shí)，靈敏度為一常數(shù)，等于轉(zhuǎn)換直線的斜率。測(cè)試系統(tǒng)輸入量與輸出量為非線性關(guān)系時(shí)，靈敏度等于曲線被測(cè)點(diǎn)的斜率。(3)準(zhǔn)確度儀器測(cè)量結(jié)果與被測(cè)對(duì)象真值之間的接近程度。(4)精密度儀器在規(guī)定條件下對(duì)被測(cè)量進(jìn)行多次測(cè)量，所得結(jié)果之間的一致程度。(5)穩(wěn)定性在規(guī)定條件下，儀器保持其性能不變的特性，稱為儀器的穩(wěn)定性。(6)可靠性指儀器在規(guī)定條件和時(shí)間內(nèi)，保持能完成規(guī)定功能的能力。儀器出現(xiàn)故障機(jī)率愈小，可靠性愈高。10２、儀器的動(dòng)態(tài)特性儀器的動(dòng)態(tài)特性，是指儀器對(duì)快速變化的被測(cè)信號(hào)的響應(yīng)能力。一般的儀器或測(cè)試系統(tǒng)

6、，可由圖所示的3個(gè)部分，即傳感器、信號(hào)處理單元和指示記錄裝置組成。測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，是它所組成部分的動(dòng)態(tài)特性的總的表現(xiàn)。傳感器是一種能量轉(zhuǎn)換器，可以將一種被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為其他形式的物理量，多數(shù)情況下轉(zhuǎn)換為電量。11信號(hào)處理單元，包括測(cè)量放大、信號(hào)變換電路等。指示記錄裝置中備運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量和彈性，是決定指示和記錄部分動(dòng)態(tài)特性的重要因素。儀器或測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的測(cè)試方法有如下兩種：(1)階躍信號(hào)響應(yīng)法在儀器或測(cè)試系統(tǒng)輸入端送入階躍信號(hào)x(t)，該系統(tǒng)輸出信號(hào)y(t)隨時(shí)間而變化(2)頻率響應(yīng)法在儀器或測(cè)

7、試系統(tǒng)輸入端加以振幅不變的正弦信號(hào)，當(dāng)信號(hào)頻率發(fā)生變化時(shí)，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)振幅比的變化1213（三）試樣誤差１、取樣方法取樣的目的是既要從總體中抽取一部分代表總體的子樣，又要使取樣誤差最小。具體取樣方法可分為四種。(1)純隨機(jī)取樣對(duì)總體不經(jīng)過(guò)任何分組排隊(duì)完全憑著偶然的機(jī)會(huì)從中抽取，是取樣的基本形式。(2)等距取樣把總體按一定的標(biāo)志排隊(duì)，然后按相等的距離抽取。可使子樣比較均勻地分布在總體之中。(3)代表性取樣把總體劃分成幾個(gè)代表性類型組，然后在組內(nèi)用純隨機(jī)取樣或等距取樣，分別從各組中取樣，再把各部分子

8、樣合并成一個(gè)子樣。14(4)階段性隨機(jī)取樣從一批貨物中取得試樣分為三個(gè)階段：即批樣、試驗(yàn)室樣品、試樣。批樣——從要求試驗(yàn)的整批貨物中取得一定數(shù)量的包數(shù)（或箱數(shù)）稱為批樣。試驗(yàn)室樣品——從批樣中用適當(dāng)方法縮小成試驗(yàn)室樣品。試樣——從試驗(yàn)室樣品中按一定的方法取得做各項(xiàng)物理、化學(xué)性能試驗(yàn)的樣品，稱試樣。15２、試驗(yàn)次數(shù)的確定從總體中抽取的隨機(jī)子樣，它們的平均數(shù)所形成的分布屬常態(tài)分布，這一分布的標(biāo)準(zhǔn)差用S.E來(lái)表示，稱為標(biāo)準(zhǔn)誤差式中：σ為總體中個(gè)體的標(biāo)準(zhǔn)差；n為