乌斯特条干仪使用方法和原理

乌斯特条干均匀度仪（USTER tester）。用此仪器可测定条子、粗纱、细纱和股线的均匀度。适合试验的纤维有棉、毛、麻、丝、化学纤维及各种混纺纱条。乌斯特条干均匀度仪是利用非电量转换原理对纱条均匀度进行测定。仪器的具体测试部分为平行平板组成的电容器。电容器的电容量的变化随其中电介质的不同而异，当相同的电介质通过电容器时，其电容量的变化与介质线密度成比例变化。因此，当比空气介电系数大的纱条以一定速度连续通过电容器时，则电容量增加，此时纱条线密度变化将转换为电容量变化。电容量变化△C/C 可由下式表示：

△C/C=( -1)/[1+ (1/ -1) (15-1)

式中：C——电容量；

——试样的介电常数；

λ——试样在电容器极板间的充满度。

式（15-1）表示电容量的相对变化△C与电容器中试样的充满度λ和试样介电常数ε有关，而其中ε又与试样的含湿量有关。

在仪器电路中，将电容器极板间的电容量变化转换为电流变化，然后带动记录笔运动，当记录纸按一定速度送出时，则可得纱条细度不匀曲线，如图15-1所示。

纱条细度不匀曲线的横坐标为纱条片段长度，纵坐标为纱条单位长度重量或线密度，根据此曲线可求得表示纱条细度不匀的指标—平均差系数或标准差不匀率（变异系数）CV﹪:

如被试验的纱条其质量变异按常态分布，则其不匀率与变异系数之间的换算关系为：

CV=1.25U% (15-4)

U%或CV%两指标随乌斯特条干均匀度仪的型号不同采用的指标也不同。此两项指标是纱条细度不匀的重要指标，生产厂依此指标来分析研究纱条质量变化，当超过一定范围时，通过改变混配棉成分，工艺参数和调节纺纱机械状态等，以控制纱线质量。

纱条通过乌斯特条干均匀度仪测试，不仅可获得U（%）或CV（%）指标，而且可在纱疵仪上获得细节数、粗节数和棉结数指标。在波谱仪上可获得波谱图。正常细纱的波谱图如图15-2（a）所示，而非正常细纱的波谱图如图15-2（b）所示。波谱图的横坐标为纱条细度不匀的波长，为使全部波长能记录在一张图上，横坐标采用对数标尺，而波谱图的纵坐标为纱条细度不匀的相对振幅，它是波长的函数。

由图15-2（a）的正常纱条波谱图可以看出，波谱图上特殊变化较少，如果沿波谱图线作一光滑曲线，那么它近似一光滑曲线。而图15-2（b）的波谱图上在8-9cm波长上有一烟囱形的峰，这说明细纱有周期性不匀。根据不匀的波长，可推算出产生不匀的部件。此8-9cm 的不匀波是细纱机前上皮辊（直径为28mm）偏心造成的，由于皮辊转一圈所输出的纱条长度正好为皮的周长。当这种不匀出现时，应立刻采取措施，使纱条均匀度恢复正常。

波谱图可以帮助分析造成纱条不匀的工艺原因，如工其设备不良、牵伸配置不合理以及机械部件缺陷所造成的不匀等。

四、仪器结构与调整

电容式条干均匀度仪类型较多，乌斯特条干均匀度仪按其适用范围及特征，有如表15-1所示的几种型号。

表15-1 乌斯特条干均匀度仪的型号

乌斯特条干均匀度仪包括监测器（）、控制仪（）、纱疵仪（）、频谱仪（）及记录仪等。这里主要介绍型的结构与调整使用。仪器的全部组合如图15-3所示。

1．监测仪（MONITOR）监测仪的表面结构如图16-4所示。在监测仪上有一对可变速的牵引罗拉1，可使纱条试样以一定的速度通过上方的平行电容极板2，电

容极板获得的讯号通过转换，变为与纱条细度不匀成比例关系的电讯号。然后

将此电讯号送到控制仪、频谱仪、疵点仪和记录仪。监测仪各部件的作用与调

节如下：

（1）黑色旋钮3：在连续测试细纱时，可将纱线从管纱架的张力器上引出后，通过各导纱器并夹持在夹纱架上，用此旋钮切除多余的纱头。此时细纱被

固定在夹纱架上以供连续测试时使用。

（2）张力调节器：用张力调节器4调节纱线张力。使纱线不产生抖动或异常情况，旋钮上白线对准所需要的数字，数字从小到大，表示张力亦从小到大。

细纱一般控制在4-5数字刻度上。

（3）旋钮5：根据一次连续测试的纱管数不同来调节，转动旋钮5，使管纱数与旋钮圆盘数字相一致，并对准固定标点。

（4）测试槽开关6：移动此开关，将黑色握持块对准所需的测试槽号。

（5）测试槽7：根据不同的极板长度和宽度，此槽共分五档，分别测试不同支数的细纱、粗纱和条子。测试槽的规格和对应的纱条细度见表15-2。

(6)测试速度旋钮8：旋转此旋钮，使其圆盘上速度数字对准上方竖线，不同试样的测试速度按表15-3选择。

(7)电动机开关9：用此开关控制牵引罗拉1的速度，马达开关有红色和白色，白

色为慢启动开关，在测试粗纱和条子时，与红色开关并用。红色开关测试细纱时用。

(8)定位杆10和旋钮11：用此旋钮可使定位杆10向前、后移动，以便使纱条在

不同位置通过牵引罗拉1，延长牵引罗拉的使用寿命。

(9)开关12：将此开关向箭头方向推动时，可张开牵引罗拉1，停止推动时，牵

引罗拉自动闭合。

(10)机械手13：此机械手是将纱线从夹纱架上引出后，自动带动纱线通过张力

调节器4、测试槽7，并带到一对牵引罗拉1之间，待牵引罗拉握持纱线后，机械手恢复原位。

2． 控制仪（CONTROL ） 控制仪的表观结构如图15-5所示。控制仪的主要功能是

放大由监测仪送来的试样质量变化的电压讯号，然后将放大后的电讯号送到记

录器，画出纱条细度不匀曲线图；作CV （%）值运算；通过表头显示出来；选

择测试类型和测试时间。当试验结束或测试槽中无纱线通过时，控制仪会发出

声响报警。控制仪的主要按键和旋钮的作用与使用选择如下：

（1） 按键14：无试样调节。在试样未放入测试槽时，先按下此键，当此键

灯熄灭后，表示零点已调整，可以开始测试。

（2） 按键15：平均值调节。共有3只，从上到下是手调、每管自动调节和首管

自动调节。当按下手调按键时，需旋转右边的黑色旋钮16，直至电表17

的指针对准中间的零位左右摆动。若采用每管自动调节按键时，控制器可

将每管纱线细度平均值系数在正式试验前自动调节至电表17指针在零位

左右摆动，不需人工控制。当按下首管自动调节按键时，除首管纱线自动

调零外，以后连续的其他管纱也按首管纱细度平均值系数自动调零。

（3） 按键18：此按键共有三只，从上到下分别用以清零、试验开始和停止。清

零按键是将控制仪和纱疵仪内过去已存贮的讯号全部清掉，使仪器处在接

收新讯号的状态。当按试验开始按键时，电讯号开始输入控制仪、纱疵仪

和频谱仪等。当按停止按键时，电讯号不输入各仪器内。

（4）按键19：试验类型。共有三只，从左至右是“正常试验”、“迟缓试验”、“L 一试验”。“正常试验”是测定纱线片段长度相当于极板长度的不匀率，近

似反映纱条总不匀率。“迟缓试验”是抑制短片段不匀，以便观察平均值偏

差。当采用手调平均值按键时，可同时揿“迟缓试验”按键，电表17的指

针摆动缓慢，便于调零。“L一试验”用于测试纱线片段长度间的变异-长

度曲线。片段长度可根据测试速度和上系数下式求得：

纱线速度

片段长度L=L系数×—————

100

L系数在“L一试验”按键下方的黑色旋钮20上。

（5）按键21：控制试验时间。有1，2.5，5，7.5，10min五种，可供试验时选择。

（6）按键22：刻度范围。可调节不匀曲线在曲线图上的满幅百分值。一般细纱为100%，粗纱为50%，条子为25%或12.5%。

（7）按键23：共有三只，分别用以自动喂纱、自动打印和记录不匀曲线。

（8）按键24：平均值系数按键。当揿此按键时，表示已通过的纱条不匀偏离平均值的多少，具体偏离值可在数字显示屏25处显示出来。

（9）按键26：频谱图放大按键。按此按键，观察数字显示屏25上显示的数值，用此数值去调节频谱仪上的手动调节圆盘（但此时频谱仪上的手动调节按

键应揿下），使圆盘上的数值与显示数值基本相符。这样可在记录仪频普图

纸上获得放大倍数适当的频普图。

3.频谱仪（SPECTROGRAPH）频谱仪的表观结构如图15-6所示。频谱仪是把从控制

仪送来的代表纱条不匀的电压讯号放大，输入到55个频道中去。然后分离出55种波谱分量，仪器内积分器把这些波谱分量在整个周期内累计。此后，通过扫描，按一定顺序将这些累计得到的电压值记录在专用的记录纸上，成为一张完整的波谱图。

频谱仪的按键和旋钮的作用与选择简述如下。

（1）按键27：放大按键。共有三只，分别用以手调、每管自调及首管自调。放大按键的作用是调节频谱图的高度。当采用手调时，波谱图放大倍数的设定值可参见控制仪按键26的作用方法，使频谱仪黑色旋钮28圆盘上的刻度值与控制仪数字显示屏25上显示的数值相同。当揿下首管自调按键时，频谱图高度只按首管纱自动调节的高度给出，这样管纱间的差异较为明显。

（2）按键29：波谱图张数按键。共有3只，分别用于零张、一张、二张波谱图。当揿下1或2按键时，可分别得到一张或两张相同的波谱图，揿下零按键时，即不需要画出波谱图。

（3）按键30：试验中波谱图按键，当揿此按键时，在测试开始15s后的任何时间都可以画也波谱图。

4、纱疵仪（IMPERFECT10N INDICATOR）纱疵仪的表观结构如图15-7所示。纱疵仪是把从控制仪送来的代表纱条不匀的电压讯号加以放大，分别输入至细节、粗节、棉节三个通道，最后在各自的记数器显示屏上显示出细节、粗节、棉节的累计值。纱疵仪的按键和旋钮的作用与使用选择简述如下：

（1）按键31：开关按键。全部仪器的总电源开关，开和关各有一个按键。

（2）旋钮32：细节旋钮。细节旋钮的灵敏度调节有-30%，-40%，-50%，-60%四档。

例如：当调节灵敏度为-40%时，比纱条平均截面减少40%及以上的所有细节将被

计数出来。细节累计值可在计数显示屏33上显示出来。

（3）旋钮34：粗节旋钮。粗节旋钮的灵敏度调节有+35%，+50%，+70%，+100%四档。

例如：当调节灵敏度为+70%时，比纱条平均截面增加70%及以上的所有粗节将被

计数出来。粗节的长度相当于平均纤维长度。粗节累计值可在计数器显示屏35

上显示出来。

（4）旋钮36：棉结旋钮。棉结旋钮的灵敏度调节有+140%，+200%，+280%，+400%四档。其长度短于4mm。棉结计数时，灵敏度与长度有关。例如：在灵敏度设定

为+400%时，对于长度为1mm、截面比平均截面增加+400%及以上的棉结或长度

为4mm、截面比平均截面增加+100%及以上的棉结同样计数。棉结的累计值可在

计数器显示屏37上显示出来。

（5）按键38：棉型、毛型纱条按键。左侧为棉型纱条（纤维平均长度<40 mm ）按键，右侧为毛型纱条（纤维平均长度>10mm）按键。在测试时，依纱条种类不

同，自行选择。

（6）按键39：纱疵仪电源开关按键，揿下此按键时，纱疵仪的所有旋钮、计数器显示屏和按键都处在可工作状态。相反，全部关掉。

（7）按键40：停机观察按键。共有4只，最左侧为不停机观察，即在一般正常试验时，要把它揿下。从左侧起依次为细节、粗节、棉结停机观察按键。当需要观察某一

纱疵时，可把某一纱疵的按键揿下。当检测到相应的纱疵时，牵引罗拉1自动脱

开，可观察和分析纱疵的情况。

４、记录仪（Record）记录仪的表观结构如图15-8所示。记录仪共分三个部分：纱条

细度不匀图纸记录、最后结果打印、波谱图纸记录，仪器的按键和旋钮的作用与使用选择如下：

（1）旋钮41：记录纸送出速度旋钮。它有两个功能，其一当旋钮41揿到底时，图纸按100cm/min直接送出，根据需要转动旋钮41自行选择。记录纸42用来记录纱条细度不匀曲线，依此曲线分析纱条细度不匀结构。

（2）按键43：打印纸送出按键。当揿下按键43时，打印纸44自动送出，打印纸用来记录试验结果的各项指标。

（3）旋钮45：波谱图送出旋钮。揿下按键45，记录图纸按100cm/min直接送出。记录图纸46用来记录波谱图，依次图分析纱条细度不匀产生的原因。

五、试验方法和程序

用乌斯特条干均匀测试纱条不匀率时，一般要求在标准温湿度条件下进行，被测试的纱线应在标准温湿度下平衡24h。试样的测试长度，随条子、粗纱、细纱而不同，可参照表15-4。

乌斯特条干均匀度仪是全自动精密仪器，必须严格按照操作规程进行。仪器应接在交流电压为220v±2%的稳压电源上，以防损坏仪器。

以下操作程序是以连续测试多个细纱管为例：

a)按下纱疵仪上方的电源总开关31“ON”。

b)按下纱疵仪电源开关39（在不需要记录纱疵数时，可不开纱疵仪，测试速度在

8m/min以下或选择刻度范围50%以下时，纱疵仪会自动停止工作）。

c)在监测仪后方排好管纱，将纱头引过张力器，第一根纱引进张力调节器4，其

余纱头夹持在夹纱架上，旋转黑色旋钮3切除多余的纱头（测试粗纱或条子时，

试样放在监测仪左方1m左右的位置）。

d)检查测试仪槽7是否清洁，可用长毛刷或纸片清洁，但切忌用嘴吹。

e)按照试样的支数选择测试槽（见表15-2），移动监测仪上的黑色握持块6，使其

对准上方所需的测试槽号。

f)转动测试速度旋钮8，将圆盘上的速度值对准上方的竖线（旋钮8必须在牵引

罗拉1停止转动时才能调节，否则会轧坏调速齿轮）。

g)根据一次测试管纱数，调节旋钮5，使其圆盘数字对准固定标点。

h)调节张力旋钮4，控制纱线张力。

i)根据每个试样总测试长度和已选定的测定速度来确定测试时间，按下相应的时

间控制键21。

j)选择刻度范围为100%，按下相应的控制键22。

k)按下“正常试验”按键19。

l)选择平均值调节方法，按下按键15中的“首管自调”按键。

m)按下按键23中的“自动打印”按键。

n)根据被测试样材料，按下相应的棉型或毛型按键38。

o)转动旋钮32、34、36，使旋钮上的白线分别对准-50%、+50%、+200%的数值。p)按下波谱放大按键27的“首管自调”键。

q)根据需要波谱图的张数，按下相应的按键29。

r)检查记录笔、记录纸、打印纸情况。

s)测试开始，按以下程序进行：

（1）将试样放在测试槽外，按一下按制仪上的“无试样调节”按键14，待键灯熄灭后，电表17的指针回到-100%红线，才可将试样放入测试槽内。

（2）向右拨动电动机开关9，将纱引入牵引罗拉1，调节好张力器4，使纱线不产生抖动。

（3）依次按“停止”、“清零”、“开始”按键，仪器进行自动测试。

（4）按下记录按键23，调节旋钮41，使记录纸输出速度为25m/min（不需记录曲线时，可不揿按键23）。

（5）一批试样测试完毕后，按键18的“停止”键灯亮。发出蜂鸣声，待波谱图记录完毕后，按一下此键，关掉监测仪电动机开关9，试验结束。

t)测试中不能按动按键15、19、21、22、27，也不能旋转监测仪的速度调节盘8，不要在短时间内频繁开、关电动机开关9，以免损坏仪器。

六、试验结果打印

1、打印值：记录仪将实验结果打印在记录图纸44上（见表15-5）。

2、波谱图及不匀曲线图的分析，需要有一张仿制试样的机器传动图及详细的工

艺参数，根据有疵病的波长结合传动图及工艺参数推算出产生疵病的部件。

七、注意事项

1、测试前，仪器需要预热20min以上。

2、不要在短时间内频繁开、关牵引罗拉的电动机开关9，在开关9开启时，不能旋

转速度调节盘8。

3、在测试过程中，不能按动1

4、1

5、19、21、22、27各键。

思考题

1、乌斯特条干均匀度仪测试的纱条不匀与黑板条干不匀有和异同？

2、已知细纱是由双皮圈细纱机仿制，在细纱波谱图上，有一波长为7.5cm的机械波（如图

15-9所示），试分析该机械波产生的原因？

表15-5 记录图纸的打印值