张栋，李英舒，刘宁欣，季霆，华亮

（南通大学电气工程学院，江苏南通226000）

异性纤维包括非棉纤维和非本色棉纤维，通常混在棉花原料中，对棉花制品的质量产生严重影响[1]。如何智能、快速并且高效地检测出棉花中的异性纤维已成为当前棉产品加工业的重要课题[2]。

常用的棉花异纤检测方法有超声波检测、光电式检测和光学CCD成像检测[3]。光电式检测成本较低，但是检测精度差、寿命短，且无法检测出与待检棉花颜色相同的异纤[4]。CCD成像法检测精度高：研究表明，使用光学CCD成像检测，头发的识别率为60%～70%，其他较粗的纤维如棕丝等可达90%以上[5]，但其成本相对较高，并且棉花厚度对检测精度影响较大[6]。超声波检测法与CCD成像法相比，由于超声波穿透力更强，在检测较厚棉花时，检出率相对更高；同时超声波检测法还具有结构简单，成本低廉等优点。与光电检测相比，超声波检测法可以检测出与棉花颜色相同或者相近的异性纤维。

目前，国外常见的异纤检测清除机厂家主要有：采用超声波和光电共同识别棉花异纤的toptex公司和利用CCD彩色摄像机扫描棉流的瑞士jossi公司[7]。国内常见的异纤检测清除机有：洛阳方智测控有限公司自主研发的异纤清除机、大连贵友科技公司的CS-3异物检测装置以及郑州机械有限公司的棉花异纤清除机等[8]。目前市面上还没有完全成熟的基于超声波的异纤检测装置。

本文通过研究棉花与异性纤维的超声波回波特性，设计了基于超声波的棉花异纤检测装置。……