基于表面弹性的绵蚕识别技术研究(3)
等效刚度系数设计检测装置区分这两种茧，以提高选茧准确性和效率，降低人工成本。在设
计过程中，对测量茧表面等效刚性系数的实验方案进行设计，包括阐述实验原理、选择合理
的实验装置、材料，设计实验方法和内容。在获得实验数据后对采集的数据进行处理，分析
实验结果，选取合理的数据计算出茧表面等效刚性系数。根据区分“绵茧”和“上茧”的实
验数据设计检测装置。对动态装置的原理与过程进行推导和计算，简要画出检测中加速度传
感器的检测量变化趋势，理论分析了检测装置的可行性。2 表面等效刚度测量实验方案设计
无论是人工选茧、自动选茧机还是桑蚕茧质量检测仪器，这些方法对绵茧的选除准确性
和效率都不高，因此本课题旨寻找“绵茧”与“上茧”在表面弹性形变上的区别，并设计“绵
茧”和“上茧”基于表面弹性区别的检测装置，为设计出“绵茧”与“上茧”的识别系统提
供理论依据。
由于“绵茧”茧层浮松，手触软绵，而“上茧”茧层厚薄及缩皱正常，手触较硬。由此
初步研判：“绵茧”与“上茧”的表面弹性或存在较明显的区别？进而试图用“表面等效刚
度”表征蚕茧的表面弹性，通过静压实验测量“表面等效刚度”、探讨区分“绵茧”与“上
茧”的可能性。本章设计静压实验测量方案，第 3 章具体叙述静压实验过程，并对实验结果
进行讨论与分析。
2.1 实验原理
蚕茧表面等效刚度定义为:
式中：k 为茧的表面等效刚度；F 为弹性形变范围内垂直于茧表面施加的压力，N；∆x
为在 F的作用下茧面受力点的凹陷形变量，mm。
蚕茧表面等效刚度测量方案如图 2.1 所示，将蚕茧放在固定装置内，使它只产生竖直方
向上的形变，此时使用压力装置手动对蚕茧施加垂直于茧表面的力，当蚕茧表面产生形变时，
使用数显标尺测量形变量。2.2 实验装置
实验装置为 ASC 型手动立式侧摇测试台（如下图 2.2）专为 HF 系列和 NK 系列推拉力
计配备，可组合成不同用途的试验机台，适用各种插拔力、按压力、破坏试验等测试。在本
次实验中，采用 HF-50 型号推拉力计，该型号推拉力计的最大负荷量为 50N，负荷分度值为
0.01N，可以满足这次实验的加载压力需求。HF-50 推拉力计在显示力值的同时，由于加装数
显标尺，可以显示其位移量，该数显标尺最小分度值为 0.01mm，因此可以对不同蚕茧进行相
同位移量下的对比测试。其他仪器和装置有：
蚕茧固定装置：自制沙盒、木制V 型块、纸片；
压头：自制Φ2.60mm 半球形塑料压头、自制Φ6.68mm半球形塑料压头；
量具：游标卡尺（分度值0.02mm）。
2.3 实验材料
茧形、茧色、茧层厚薄及缩皱正常无疵点的上茧 42 个，茧层浮松，缩皱模糊，手触软绵
的绵茧 18 个，分别标明序号并分装在白色透明密封塑料袋内。2.4 测试方法
测量“绵茧”和“上茧”在室温下的表面弹性形变，实验可以从两个方面进行：
1.在茧表面受力点凹陷形变量相同的情况下测量垂直施加在茧上力的大小；
2.在垂直施加于茧表面的力相同情况下测量茧表面凹陷形变量的大小。
第一种方案的具体测试方法为：
将随机抽取的绵茧和上茧放在固定装置内，选择合适压头，手动转动侧摇测试台手轮对
垂直于蚕茧的表面施加压力，当蚕茧表面受到压力时使用数显标尺进行测量茧面受力点的凹