[發明專利]羊毛束纖維斷裂伸長率分布及斷裂強度分布測試方法

在審

• 申請號: 201710141488.3
• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN106840870A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 毋戈;鐘躍崎;李端
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G01N3/06
• 分類號: G01N3/06;G01N3/08
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 翁若瑩,柏子雵

技術領域

本發明涉及一種基于聲發射原理的羊毛束纖維斷裂伸長率分布及斷裂強度分布測試方法。

背景技術

由于天然纖維如毛、棉等單纖維間的拉伸性能差異較大，實際評價中需要測定很多單纖維才能得到代表纖維試樣的平均性能值。現有技術對羊毛束纖維拉伸斷裂時單根纖維強度的分布是無法測量的，單根纖維斷裂伸長率的分布也僅是理論上的假設，無法實測。

發明內容

本發明的目的是：利用聲發射測量技術來實現束纖維拉伸時單根纖維斷裂伸長率分布和斷裂強度分布的精確測量。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供了一種基于聲發射原理的羊毛束纖維斷裂伸長率分布及斷裂強度分布測試方法，利用束纖維強力儀、單纖維強力儀、帶聲卡的計算機、兩個規格相同的麥克風，束纖維強力儀和單纖維強力儀都為等速拉伸，麥克風分別固定在束纖維強力儀和單纖維強力儀上，距離受拉伸的束纖維或單纖維Lmm，其特征在于，所述測試方法包括以下步驟：

第一步、從待測羊毛中隨機抽取P根纖維，以p根為一組分成N組，N＝P/p，各組纖維的兩端都分別粘在在紙片上，使纖維呈伸直狀態，纖維間平行排列且互相不接觸，形成N組纖維樣本，對上述N組纖維樣本分別在束纖維強力儀上進行組合測量，拉斷的同時用麥克風記錄下帶噪纖維斷裂聲發射信號；

第二步、用小波去噪的方法處理第一步得到的N組帶噪纖維斷裂聲發射信號，得到N個完整的纖維斷裂聲發射信號；

第三步、提取第二步得到的N個完整的纖維斷裂聲發射信號的波形振幅A和能量E；

第四步、將.N個完整的纖維斷裂聲發射信號的波形振幅A和能量E中的最小振幅A_min和最小能量E_min代入復合參數M，M＝E×A，計算得到復合參數M的臨界值M_Cri；

第五步、對經充分梳理的羊毛束纖維用束纖維強力儀(1)進行拉伸，并同步記錄下拉伸過程中的帶噪纖維斷裂聲發射信號；

第六步、用與第二步相同的小波去噪的方法去除帶噪纖維斷裂聲發射信號的背景噪音，利用波形振幅A和能量E計算小波去噪后束纖維拉伸聲發射譜中所有瞬態信號的復合參數M，去除小于M_Cri的信號，剩下的聲發射信號即由纖維斷裂產生，為纖維斷裂聲發射信號；

第七步、將第六步得到的纖維斷裂聲發射信號的波形波峰所對應的時間作為纖維斷裂的時間，則纖維斷裂時的伸長＝斷裂時間×拉伸速度，纖維的斷裂伸長率＝伸長/拉伸隔距，求出束纖維拉伸時所有纖維的斷裂伸長率并作直方圖，即可得羊毛束纖維斷裂伸長率分布；

第八步、隨機從待測羊毛中抽取Q根單纖維試樣，分別用單纖維強力儀進行組合測量，記錄每根單纖維的斷裂強力和其對應的斷裂聲發射信號，用與第二步相同的小波去噪的方法去除各組斷裂聲發射信號的背景噪音，分別提取Q根單纖維斷裂聲發射信號的能量E，并建立斷裂強力和能量之間的線性回歸方程；

第九步、將第六步得到的束纖維拉伸中的纖維斷裂聲發射波形的能量E代入第八步得到的線性回歸方程，即可計算出對應纖維的斷裂強力，利用中段切斷稱重法測量待測羊毛束纖維的平均線密度，用各根纖維的斷裂強力比上平均線密度即可得各自的斷裂強度，對所有纖維的斷裂強度做直方圖即可得束纖維拉伸的斷裂強度分布。

優選地，所述束纖維強力儀和所述單纖維強力儀的速率為3mm/min，拉伸隔距10mm；所述聲卡量化精度16位，采樣頻率44.1kHz；所述L＝5mm。

優選地，所述第二步包括以下步驟：

步驟2.1、第i組帶噪纖維斷裂聲發射信號Y_i表示為，i＝1，2，...，N：

Y_i＝F_i+Z_i，式中，F_i為第i個完整的纖維斷裂聲發射信號，Z_i第i個噪音信信號，則Y_i的小波系數表示為Y_j，k，j為小波分解層數，k為當前分解層的索引：

Y_j，k＝W_j，k+Z_j，k，式中，W_j，k為F_i的小波系數，Z_j，k為Z_i的小波系數；