CN102253186A

CN102253186A - 一种织物热湿性能动态测试仪器

Info

Publication number: CN102253186A
Application number: CN2011101024601A
Authority: CN
Inventors: 徐卫林; 李文斌; 崔卫钢; 张攀
Original assignee: Wuhan Textile University
Current assignee: Wuhan Textile University
Priority date: 2011-04-25
Filing date: 2011-04-25
Publication date: 2011-11-23
Anticipated expiration: 2031-04-25
Also published as: CN102253186B

Abstract

本发明涉及一种织物热湿性能动态测试仪器，属于纺织测量技术。测试仪器由隔离罩和动态模拟器组成，动态模拟器由底座、控制板、减速电机、横梁、配重风叶板、加热风叶板、传感器构成，改变了传统的有关织物动态热湿性能测试的仪器仅仅关注于人体、织物这一系统的动态关系，以及传统仪器只能在静止状态下对织物热湿性能进行测试的状况，本发明的动态测试仪器能够更加真实的模拟外部环境对织物热湿性能的影响，所测得的各项指标更加准确、客观，该仪器适用于各类织物的检测。

Description

一种织物热湿性能动态测试仪器

技术领域

本发明涉及一种织物热湿性能动态测试仪器，属于纺织测量技术。

背景技术

织物的舒适性研究是现代纺织科技领域的前沿课题之一，它具有重要的理论意义和实用价值。其中织物热湿性能的研究是舒适性研究的重要组成部分，它把人体、织物和环境三者紧密联系在一起，作为一个系统来探讨人体产生一定量的热湿和通过织物向环境散失热湿之间的平衡问题。从1941年盖吉(GAagge.A.P)等人通过研究服装的热传递和热阻值，提出与人体生理参数、生理环境和外界环境条件相联系的织物隔热保暖指标——克罗值以来，研究者们一直都停留在单一的、片面的物理指标的研究上，虽然最后发展到一些热湿综合性能的测试，但是更多的仍是集中在织物材料本身这一客观评价标准上，多年来，学术界的研究主要集中在静态时织物的热湿性能的研究，而相应的测量手段也是对织物静态时的热湿性能进行的测量，而实际上人体的散热散湿并不是总是在静态的条件下进行的，尤其是在人的活动方式、生理心理因素和外界环境的影响下，人体和织物之间的关系是一个动态的关系，外界环境如有无风的状态和不同风速状态对织物热湿性能的影响也是不容忽视的，所以织物与外界环境之间的关系也是一个动态关系，此时织物的热湿性能就是在动态因素下的热湿性能，而并不是在静态因素下的热湿性能。近年来，许多学者致力于织物动态热湿性能的研究，但织物动态热湿性能测试仪器的制作非常复杂，这对以织物动态热湿性能的研究为基础的相关测试和研究造成了相当的困难。

目前用于研究织物动态热湿性能的仪器有很多，但都存在一定的缺陷和不足。如国内学者蒋培清发表在其博士论文《织物动态热湿舒适性能研究》中的“织物动态热湿性能测试仪“；国内学者刘瑜发表在其博士论文《以静态指标为输入参数的织物动态热湿舒适性能预测模型的建立》中的”动态出汗热板仪实验装置“；在纺织学报1997年12月第18卷第6期中国内学者崔慧杰等人发表的文章《织物动态热湿舒适性能汽相缓冲作用的测试及研究》中的“织物动态热湿汽相缓冲作用测试仪“；在纺织学报2008年3月第29卷第3期中国内学者杨凯等人发表的文章《基于NI LabVIEW平台的织物动态热湿测试仪开发》中的“用于测试织物(服装材料)动态热湿传递性能的微气候模拟仪”等，其仪器的基本思想大致相似，都是在模拟皮肤与织物之间形成微气候环境，然后用相应的传感器来对织物的热湿性能进行测试，在这些测试仪器中，有些模拟皮肤的温度和湿度是不变的，仅涉及了织物的吸湿散热平衡过程，有些仪器的模拟皮肤的温度和湿度是变化的，能够进一步接近现实环境中人体与织物间的关系，但这些还是不够的，它们仍然不能客观精确地测量织物的动态热湿性能，只有考虑到外界环境对织物的影响即将人体、织物和外界环境这一系统作为织物热湿性能的研究模型才能得到织物更加准确真实的热湿性能。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种在真实环境下测试织物动态热湿性能的仪器，以解决现有仪器中不能完全模拟真实环境来测试织物动态热湿性能的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：一种织物热湿性能动态测试仪器，测试仪器由隔离罩和动态模拟器组成，所述的动态模拟器由底座、控制板、减速电机、横梁、配重风叶板、加热风叶板、传感器构成，减速电机固定在底座内部，连接头的一端与减速电机的主轴固定连接，连接头的另一端固定连接在横梁的中部，在加热风叶板上下两端分别对称设有调节螺杆，上夹持器和下夹持器分别安装在调节螺杆上，横梁两端分别设置有加热风叶板和配重风叶板，控制板设置在横梁上方，一对压力传感器，一对温度传感器，一对湿度传感器分别通过导线连接在控制板上，加热风叶板通过导线连接在控制板上，隔离罩罩在动态模拟器上。

所述的控制板采用单片机，单片机电源采用干电池。

所述的加热风叶板采用正温度系数热敏电阻所制成的陶瓷加热片。

由于采用了以上技术方案，本发明中所涉及的织物热湿性能动态测试仪器，改变了传统的有关织物动态热湿性能测试的仪器仅仅关注于人体、织物这一系统的动态关系，以及传统仪器只能在静止状态下对织物热湿性能进行测试的状况，本发明中的织物热湿性能动态测试仪器是在运动的状态下对织物的动态热湿性能进行测试，所以待测织物上内表面和外表面的温度传感器与湿度传感器所测得的织物温度和湿度是织物在运动状态下的温度和湿度，人在着装后，各种活动会使织物时常处于运动的状态，这种测试方法相对于传统仪器所测得的静止状态下的织物温度和湿度而言，更加贴近于现实，通过设置电机的转速以及调节传感器到连接头与横梁连接点间的距离，就可以算出待测织物与传感器所接触的部分的风速的大小，由于电机转速和传感器到连接头与横梁连接点间的距离可以控制，所以待测织物与传感器的接触部分的风速的大小也是可控的，这样仪器就能够在测试织物动态热湿性能时将外部环境对织物的影响即不同的风速对织物的影响考虑进来，从而将人体、织物和外部环境这一系统作为织物动态热湿性能的研究模型，这样就能够更加准确的反应真实环境里织物在人体和外部环境的双重影响下所体现的动态热湿性能，而所得到的数据才更加具有实用参考价值，对于相关的织物研究也更有帮助，本发明中的织物热湿性能动态测试仪器还能够测试织物的另外一个性能指标即在不同的风速下织物的挡风能力，仪器通过设置电机的转速和传感器到连接头与横梁连接点间的距离，就能够使织物在运动的状态下受到不同的风速的影响，再通过压力传感器测量织物内表面和外表面的风压，从而计算出织物内外两侧的风压差，这样就能够知道织物在具体风速下的挡风能力，通过研究不同织物的挡风性能，就能够总结出不同织物的挡风能力规律，从而可以为以后的具体环境中不同挡风情况的需要来选择相应类型的织物。

综上所述，本发明的动态测试仪器能够更加真实的模拟外部环境对织物热湿性能的影响，所测得的各项指标更加准确、客观，该仪器适用于各类织物的检测。

附图说明

图1是本发明的一种织物热湿性能动态测试仪器的结构示意图。

图2是本发明的一种织物热湿性能动态测试仪器的使用状态示意图。

图3是图2的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，一种织物动态热湿性能测试仪器，测试仪器由隔离罩2和动态模拟器组成，所述的动态模拟器由底座1、控制板5、减速电机3、横梁6、配重风叶板7、加热风叶板8、传感器构成，减速电机3固定在底座1内部，减速电机3外接电源，减速电机3的转速范围为每分钟10转到1000转，其作用在于测试织物动态热湿性能时根据电机的转速可以精确控制织物所受外部环境中风速的大小，以研究不同的外部环境对织物热湿性能的影响，连接头4的一端与减速电机3的主轴固定连接，连接头4的另一端固定连接在横梁6的中部，在加热风叶板8上下两端分别对称设有调节螺杆，上夹持器9和下夹持器9`分别安装在调节螺杆上，调节上夹持器9和下夹持器9`与加热风叶板8的距离，可以精确控制待测织物14与模拟皮肤13间的距离，其可控距离范围为0mm到10mm，精度为0.5mm，横梁6两端分别设置有加热风叶板8和配重风叶板7，所述的加热风叶板8采用正温度系数热敏电阻所制成的陶瓷加热片，加热风叶板8的温度可变范围为20摄氏度到50摄氏度，精度为0.1摄氏度，配重风叶板7在静止状态下与横梁6另一端上的加热风叶板8上配置的夹持器9、9`及传感器相互平衡，并且配重风叶板7与加热风叶板8的面积相等，通过调整配重风叶板的厚度来实现横梁两端的平衡，控制板5设置在横梁6上方中心部位，所述的控制板5采用单片机，单片机电源采用干电池，控制板5控制减速电机3的转速和调节加热风叶板8的温度，使模拟系统达到所需动态环境的要求，并且控制板5接收传感器测得的待测织物14的相关数据并存储在控制板5中的存储器中，控制板5还包括无线通信系统，它将控制板5存储的数据发送到PC机上进行相关处理，一对压力传感器10、10`，一对温度传感器11、11`，一对湿度传感器12、12`分别通过导线连接在控制板5上，连接头4与横梁6的连接点到传感器的距离可调节，其距离与减速电机3的转速共同控制织物所受风速的大小，压力传感器10、10`所测压力的精度在0.1mbar，温度传感器11、11`所测温度的精度在0.1摄氏度，湿度传感器12、12`所测湿度的精度为1％，传感器通过导线将所测织物相关数据传送到控制板5上，加热风叶板8通过导线连接在控制板5上，模拟皮肤13可以选用方形模拟皮肤或者弧形模拟皮肤，材料可以选用聚四氟乙烯薄膜等高分子材料，以真实反应人体皮肤不同的表面形状和作用，使动态模拟器模拟的测试环境更加逼真，隔离罩2罩在动态模拟器上来保护和隔离动态模拟器以及保证待测织物所处的模拟环境。

在PC机上安装无线接收装置来接收控制板5上发送的数据，PC机上的数据分析与显示系统是以Embarcadero公司旗下的Delphi应用程序开发工具为基础编写的用户图形界面系统，此系统能对所测的相关数据进行实时处理并将织物的热湿性能规律和结果直观的显示在图形界面中。

本发明的织物热湿性能动态测试仪器的工作原理。

具体应用实施例，见图2图3。

具体实施例1

模拟皮肤13选为方形模拟皮肤，将模拟皮肤13粘贴在加热风叶板8上，待测织物14选用机织棉，将待测织物14完全湿润后安装在上夹持器9和下夹持器9`之间，并调节待测织物14与模拟皮肤13间的距离为1mm，将压力传感器10、10、温度传感器11、11和湿度传感器12、12垂直对称地安装在待测织物14的正反两面，调整传感器到连接头4与横梁6的连接点间的距离为150mm，打开控制板5电源开关，将数据分析与显示系统设置为接收状态，通过PC机上的数据分析与显示系统使控制板5设置加热风叶板8的初始温度为36.5摄氏度以模拟人体正常体温，使加热风叶板8开始加热，并设置减速电机3的转速为每分钟30转，运行时间设置为2000秒，将相关参数设置完毕后，用隔离罩2将动态模拟器罩上，打开减速电机3电源开关，此时动态模拟器在隔离罩内模拟外部环境开始工作，压力传感器10、10`、温度传感器11、11`和湿度传感器12、12`将待测织物14内表面与外表面的湿度、温度与压力数据传送到控制板5的存储器中，控制板5通过内置的无线通信系统将这些数据发送到PC机上的数据分析与显示系统中，最后这些数据经过分析处理，就能得出织物相应的动态热湿性能和挡风性能，并可以将最终结果显示在PC机上，测试结果见附表。

具体实施例2

模拟皮肤13选为方形模拟皮肤，将模拟皮肤13粘贴在加热风叶板8上，待测织物14选用机织毛，将待测织物14完全湿润后安装在上夹持器9和下夹持器9`之间，并调节待测织物14与模拟皮肤13间的距离为2mm，将压力传感器10、10、温度传感器11、11和湿度传感器12、12垂直对称地安装在待测织物14的正反两面，调整传感器到连接头4与横梁6的连接点间的距离为150mm，打开控制板5电源开关，将数据分析与显示系统设置为接收状态，通过PC机上的数据分析与显示系统使控制板5设置加热风叶板8的初始温度为37摄氏度以模拟人体正常体温，使加热风叶板8开始加热，并设置减速电机3的转速为每分钟60转，运行时间设置为2400秒，将相关参数设置完毕后，用隔离罩2将动态模拟器罩上，打开减速电机3电源开关，此时动态模拟器在隔离罩内模拟外部环境开始工作，压力传感器10、10`、温度传感器11、11`和湿度传感器12、12`将待测织物14内表面与外表面的湿度、温度与压力数据传送到控制板5的存储器中，控制板5通过内置的无线通信系统将这些数据发送到PC机上的数据分析与显示系统中，最后这些数据经过分析处理，就能得出织物相应的动态热湿性能和挡风性能，并可以将最终结果显示在PC机上，测试结果见附表。

具体实施例3

模拟皮肤13选为弧形模拟皮肤，将模拟皮肤13粘贴在加热风叶板8上，待测织物14选用针织棉，将待测织物14完全湿润后安装在上夹持器9和下夹持器9`之间，并调节待测织物14与模拟皮肤13间的距离为3mm，将压力传感器10、10、温度传感器11、11和湿度传感器12、12垂直对称地安装在待测织物14的正反两面，调整传感器到连接头4与横梁6的连接点间的距离为150mm，打开控制板5电源开关，将数据分析与显示系统设置为接收状态，通过PC机上的数据分析与显示系统使控制板5设置加热风叶板8的初始温度为37.5摄氏度以模拟人体正常体温，使加热风叶板8开始加热，并设置减速电机3的转速为每分钟60转，运行时间设置为2700秒，将相关参数设置完毕后，用隔离罩2将动态模拟器罩上，打开减速电机3电源开关，此时动态模拟器在隔离罩内模拟外部环境开始工作，压力传感器10、10`、温度传感器11、11`和湿度传感器12、12`将待测织物14内表面与外表面的湿度、温度与压力数据传送到控制板5的存储器中，控制板5通过内置的无线通信系统将这些数据发送到PC机上的数据分析与显示系统中，最后这些数据经过分析处理，就能得出织物相应的动态热湿性能和挡风性能，并可以将最终结果显示在PC机上，测试结果见附表。

附表

Claims

1.一种织物热湿性能动态测试仪器，其特征在于：测试仪器由隔离罩(2)和动态模拟器组成，所述的动态模拟器由底座(1)、控制板(5)、减速电机(3)、横梁(6)、配重风叶板(7)、加热风叶板(8)、传感器构成，减速电机(3)固定在底座(1)内部，连接头(4)的一端与减速电机(3)的主轴固定连接，连接头(4)的另一端固定连接在横梁(6)的中部，在加热风叶板(8)上下两端分别对称设有调节螺杆，上夹持器(9)、下夹持器(9`)分别安装在调节螺杆上，横梁(6)两端分别设置有加热风叶板(8)和配重风叶板(7)，控制板(5)设置在横梁(6)上方中心部位，一对压力传感器(10)、(10`)，一对温度传感器(11)、(11`)，一对湿度传感器(12)、(12`)分别通过导线连接在控制板(5)上，加热风叶板(8)通过导线连接在控制板(5)上，隔离罩(2)罩在动态模拟器上。

2.如权利要求1所述的一种织物热湿性能动态测试仪器，其特征在于：所述的控制板(5)采用单片机，单片机电源采用干电池。

3.如权利要求1所述的一种织物热湿性能动态测试仪器，其特征在于：所述的加热风叶板(8)采用正温度系数热敏电阻所制成的陶瓷加热片。