引 言 　　本課題研究的棉花氣流儀是根據(jù)gb6468－1992棉纖維"馬克隆值"測試方法的有關(guān)規(guī)定，結(jié)合目前的微電腦監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)，采用單片機c8051f，具有測試速度快、容易維修、費用低、效率高等特點?！　●R克隆值為在特定條件下一團棉花的透氣性的度量。實踐經(jīng)驗表明，馬克隆值與紡紗有著密切的關(guān)系，馬克隆值過高或過低，其棉纖維可紡性能都較差，只有馬克隆值適中的棉纖維才能獲得較全面的紡紗經(jīng)濟效益?！　?氣流儀的基本原理　　本儀器是氣流式的馬克隆值測定儀。馬克隆氣流儀的基本原理是以一定壓力的氣流通過固定容積內(nèi)的定質(zhì)量的纖維塞，由于纖維的表面積不同，對氣流的阻力大小不同，在纖維塞兩端產(chǎn)生的壓力差或流量大小也不同。表面積小的纖維，對氣流的阻力小流量大(或壓差小)；反之，流量大(或壓差大)。因此可根據(jù)流量或壓力差的變化，指示出纖維的透氣性。試樣的質(zhì)量和體積對儀器是常數(shù)，透氣性的變化可用馬克隆值單位來標定?！　∈街校篴為試樣筒內(nèi)截面積；l為試樣筒高度；△p為試樣筒兩端壓力差；s為纖維比表面積；μ為空氣粘滯系數(shù)；ε為試樣筒內(nèi)纖維的空隙率(纖維集合體內(nèi)空間體積與集合體總體積之)；k為常數(shù)。　　從公式可以看出：纖維的表面積越小(即纖維越粗)，通過的流量越大，表示纖維的透氣性越好，所測的馬克隆值越高，表明纖維的成熟度越好。因此，一般情況下，纖維成熟度越好，其馬克隆值也越高，即兩者是正相關(guān)。 2 硬件設(shè)計。　　根據(jù)氣流儀的原理，我們采用c8051f023單片機為核心控制。該單片機內(nèi)核為高速8051微控制器?！　x器傳感器有兩個，分別為氣壓傳感器和稱重傳感器。據(jù)本儀器的設(shè)計精度要求，選擇微重傳感器和微壓傳感器?！　x器工作過程：在電子稱上稱8 g棉樣后均勻地放入試樣筒內(nèi)，形成固定密度的纖維塞。氣泵向儲氣筒充氣產(chǎn)生恒壓，恒壓氣流經(jīng)氣阻(試樣筒內(nèi)的纖維塞)流入儀器，在試樣筒的兩端形成了氣壓差。由于不同馬克隆值的棉纖維對氣流的阻力不同，因此形成的壓差也不同，氣壓傳感器將此壓差信號轉(zhuǎn)換成電量，單片機將數(shù)據(jù)處理后，顯示出馬克隆值及馬克隆值等級，同時還能完成平均值的運算。　　3軟件設(shè)計　　儀器控制程序設(shè)計是按照結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計方法設(shè)計的，將整個程序細分為若干子程序，以方便調(diào)試與檢查?！　x器開機上電后，單片機首先查詢儀器是否需要砝碼校準，如果需要則進行砝碼校準，否則判斷是否馬值校準，如果是進行馬值校準，否則判斷是否稱重。當(dāng)稱量了8 g的棉花后，程序判斷p1.7口是否為低電平，如果是則進行馬值測定，否則仍進入稱重子程序。由于我們的儀器只能測量馬值范圍為2.5～7.0的馬值，因此得到馬值時首先判斷馬值是否滿度。當(dāng)測量值低于1 v時，也就是馬值低于2.5時，認為馬值滿度，并顯示e000，若馬值沒有滿度則依據(jù)經(jīng)驗公式計算馬值真值。最后進行馬值等級的判斷，依據(jù)國標的規(guī)定，馬值范圍在3.7～4.2的為a級，3.5～3.6，4.3～4.9的為b級，3.4以下或5.0以上為c級。判斷結(jié)束后，單片機調(diào)用顯示子程序，顯示出被側(cè)棉樣的馬值及相應(yīng)的等級?！　≌麄€軟件子程序包括砝碼校準子程序，馬值校準子程序，稱重子程序，馬值測量子程序，顯示子程序以及一些算法子程序等。　　通過對傳感器及其放大電路的設(shè)計，我們知道當(dāng)氣壓為零點時，電壓為0.500 v，當(dāng)氣壓滿度為400 pa時，電壓為2.46 v，曲線如圖3所示?！　目紤]精度的要求出發(fā)，我們選擇a／d轉(zhuǎn)換為10位，參考電壓為2.5 v，當(dāng)輸入模擬量為2.5 v時，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量為210=1 024(800h)，根據(jù)硬件電路，當(dāng)試樣筒沒有放入棉花時，氣流通過后測得的氣壓差0，送入單片機的電壓為0.500 v，即由方程：　　換算成對應(yīng)的數(shù)字量為0cdh，根據(jù)式(4)和表1的數(shù)據(jù)可以算出馬克隆值和數(shù)字量的一個對應(yīng)表，將此表輸入程序中作為馬值計算的基準?！　∮蓢鴺艘?guī)定的標準棉樣的馬值，通過實驗我們找出了其對應(yīng)的電壓值，發(fā)現(xiàn)它們不是線性關(guān)系，也不能用-個簡單的數(shù)學(xué)表達式表示，因此采用分段處理的方法表示出他們的邏輯關(guān)系。并依據(jù)這個規(guī)律進行數(shù)學(xué)建模。

　　上述馬值真值沒有考慮校準偏差的情況，因此應(yīng)進行馬值補償。首先判斷該馬值是低、中、高中的哪一個等級，然后從eeprom存儲器中調(diào)出在馬值校準中得到的偏差，經(jīng)過計算后得到同實際值相吻合的馬值?！　?實驗測試　　根據(jù)國標gb6468-1992棉纖維"馬克隆值"測試方法的有關(guān)規(guī)定對所設(shè)計的儀器進行校驗。用馬克隆值分別為a、b、c級的不同棉樣，在室