CN103076358A - 高蓬松易变形寝具产品的保温性能的检测设备及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高蓬松易变形寝具产品的保温性能的检测设备，其特征在于，主机包括：内部装有至少2组第一加热元件及第一温度传感器的中央热板；环形热保护装置；由绝缘材料制得的外围绝热槽；位于中央热板上方的空气层温度检测单元；控制单元；还包括一个外置的非接触式温度检测仪。本发明还提供了一种采用上述设备的测试方法。本发明的优点是：1、阻断了指标计算的误差源；2、本发明通过增加中央热板的面积，避免了对试样不必要的裁剪以及由于裁剪而引起的厚度方向的原有结构和传热通道与性能的变化；3、本发明采用热阻为保温隔热性能的指标，可以直观表示试样的保温隔热性能好坏；4、本发明采用冷暖感指标表示试样的舒适性。

Description

高蓬松易变形寝具产品的保温性能的检测设备及检测方法

技术领域

本发明涉及一种高蓬松易变形寝具产品保温性能的检测设备及检测方法，尤其是对于由纺织纤维或羽绒填充的被褥类产品的保温性能的检测设备及检测方法。

背景技术

隔热保温历来是纺织品的首要功能，其内容包含阻碍人体向外界环境散热或阻碍周围环境中的热量传至人体。正是由于纺织品具有保温性能，才可以调节人体的热损失和提供热舒适性。纺织品保温性能大小通常以热阻值表示。热阻值定义为材料的二表面温差为一度条件下单位面积试样所能传递的热功率。热阻Rt(m²℃/W)的常用计算公式如式(1)所示：

$R_t=\frac{A\×T}{W}---\left(1\right);$

其中，A为被测试样面积(m²)；T为试样的二表面温差(℃)：W是面积为A的试样耗散的热功率(瓦)。

产品传递的热功率越大表明热阻越小，保暖性越差。

寝具作为人类睡眠时的保温用纺织品，其隔热性能至关重要。一般来说寝具内部所用的材料为高蓬松的絮状纤维集合体材料或絮状材料，其强度低、易变形。高蓬松的絮状纤维集合体材料是线形纤维或朵状羽绒等纤维材料随机排列形成的具有一定厚度的平面状纤维集合体，使用时需要有面料和夹里包裹。高蓬松絮状材料中的纤维呈现离散状随机排列，纤维之间包含有相当比例的孔隙，蕴含着大量的静止空气，从而具有较高的保暖性。同时由于纤维的随机排列造成了传热通道的错综复杂，使其与纤维紧密排列的普通织物的热传导机理产生了很大的差异。对于普通织物而言，由于厚度较薄、上下表面间或纱线间的垂直孔隙明显，当上下表面存在温差时，垂直传输的热流是主体。而对于高蓬松絮状纤维集合体材料，由于存在大量的复杂形态的细小缝隙和孔洞，蓬松度较高，厚度较厚，热量的传输通常是二维或三维的。

各种纺织材料的保温隔热性能可以用蒸发热板法、单平板法、双平板法和冷却法来测定。而反应人体实际着装条件下的服装整体隔热值可采用暖体假人来测量，下面分析各自的优缺点和适用范围。

冷却法是将测试部分加热到一定温度后停止供电，使其在其他各面绝热的情况下通过织物覆盖面自然冷却，测量热体冷却至一定温度所需的时间，或测量热体在一定时间内的温度降低值，用冷却速率表示织物的隔热性能，称为冷却速率法。这种方法测定快，但只可以定性比较材料的保温性能，却不能定量确定织物的热阻。

蒸发热板法即出汗热板仪，也称为“皮肤模型”，能够模拟人体皮肤所发生的传热传湿过程。在实际测试时，被测试样应平置于测试板上，将实际使用时与人体皮肤接触的织物面朝向测试板。整个测试装置安装在气候箱内，箱内的温度和湿度严格控制，不受外面环境的影响。因此，该测试方法精度高，重复性好，但是蒸发热板法数据采集系统成本高，使用和维护费用昂贵，且测试时间长。

比较简化的测试系统是单平板法，其热板不“出汗”，只发热，并且安置在一般的恒温恒湿室进行测试，以保温率(热板上无试样时的散热量和有试样时的散热量之比的百分率表示)表示材料的保温性。目前国内外一般用单平板保暖仪来测试评价平面状材料的保温隔热性能，测试时用试样覆盖热板，试样的下表面紧贴热板，试样上表面暴露于测试环境，在稳定传热条件下，测试1小时内通过1平方米试样所传递的热量。试样上表面的空气流动会引起一定量的对流散热量，测试结果成为对流散热和传导散热的综合值。由于恒温恒湿室内的气流不稳定，导致试样上部的气流流速高时测得保温率偏低。并且保温材料通常比较厚，被裁剪的试样边缘散热明显等因素，现有单平板仪的测试稳定性有限。

双平板法是将试样夹持在两个温度不同的恒温热板和冷板之间，测定流过织物的热流量。通过计算材料的热阻或当量导热系数(纤维和孔隙中空气混合体的导热系数)来评判热传递性能的强弱。

前述方法的共同缺陷是，适合测试材料性能，不适合测试由数种材料组合缝制的产品性能。因为测试时，需要将产品裁剪成仪器规定尺寸，对于中部有絮状材料的寝具类产品，往往破坏了结构，改变了其保温效果，裁减断口的散热通道往往要比试样上下表面间更加流畅。

暖体假人是模拟人体与环境之间热交换的仪器设备，是从20世纪40年代逐渐发展起来的一种新的生物物理试验方法，假人的身材大小和普通成年人相似，由头、胸部、北部、腹部、臀部、上肢、下肢、手和脚等解剖段组成，使服装穿上后能保持与真人一样的穿着情况。当前已经有三代暖体假人，第一代暖体假人为单段假人系统，不能反映人体温度分布，且不能活动，只能用于服装热阻的一般测试。第二代暖体假人为多段暖体假人，每段的体表温度和加热系统是单独控制的，且假人本体可以模拟人体不同姿势，做一些简单的运动。第二代暖体假人不仅可以满足服装热阻的静态试验，也可以满足动态试验的要求。第三代假人也叫出汗假人，可以模拟人体出汗的情况，并可做较复杂的动作，能更真实地、更全面地反映人体、服装和环境的热湿交换过程，对服装的热湿传递性能做出综合评价。若用暖体假人测试寝具热阻显得过于复杂，不方便工程应用。同时由于寝具为高蓬松易变形材料，使用现有的立式暖体假人方法测试时羽绒被等产品的厚度很容易发生改变(行缝间隔大，羽绒会集中沉到每一缝格的底部)，使得测试结果出现较大误差。

当前国际广泛使用的检测设备是日本产KES-THERMO II型保温测试系统，包括上热板1及下热板2：以双平板法测试材料的当量导热系数，参见图1；以上部安装强制对流风机的单平板测试在不同风速下材料的保温率。后者与国内平板式保暖仪的主要差别是可以提高和控制试样上表面的风速，模拟室外环境测试。导热系数检测时将试样3放在固定的下热板2上，通过一个可自由移动的上热板1对试样3进行夹持。上下热板之间维持一定的温差，在开始测试经过一段时间以后试样3传热达到稳定数值，测试单位时间内试样3传递的热量，并计算当量导热系数(包括纤维间孔隙的对流传热，由于上下热板间存在温差，对流不可避免)。当量导热系数λ(W/m²×℃)的计算公式如式(2)所示：

$\mathrm{\λ}=\frac{q\×d}{\mathrm{\ΔT}\×S}---\left(2\right);$

其中，q为单位时间内通过试样3的热量(W)；d为试样3的厚度(m)；ΔT为试样3上下表面温度差(℃)；S为试样面积(m²)。

对于织物、薄板、纸板、木板等厚度不容易变形的平面状材料，KES-THERMOII型保温测试仪的测量结果是比较精确的，但是对于高蓬松易变形的平面状纤维集合体材料，该测量方法存在以下缺陷：

(1)测试时上热板1的重量全部压在试样3上，导致试样3厚度明显变薄，与使用时的厚度及保温性能产生很大偏移。测试时的试样3厚度不是试样3的初始厚度，而是被仪器的上热板1压缩后的一个未知厚度，高蓬松易变形寝具材料在受到上热板1压缩后厚度变化尤为明显。我们研究发现厚度对纺织品的保温隔热性能的影响远大于其他因素的影响；

(2)测试试样面积过小，试样3面积为18×18cm，并且剪裁破坏了其原有结构，使测试结果产生误差。裁剪后高蓬松絮状纤维集合体试样的侧向(厚度方向)直接裸露于周围环境，使通过试样3侧面与周围环境形成很大的对流及传导通道，使信噪比(垂直通过试样上下表面的热量与试样侧面散失的热量之比)明显降低；

(3)测试的指标为导热系数和保温率，国际上普遍使用热阻来表示保温效果，所以该仪器的测试指标不便直观的表示产品的保温性能。

上述的测试方法无法直接应用于高蓬松易变形寝具材料的测量，其缺陷不仅是测试误差大，还包括由于测试条件的限制使得测试时间过长，操作过于繁琐，不方便工程运用。这些都使得上述方法与应用需求相距甚远。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高蓬松易变形的寝具产品保温性能的检测设备及其检测方法，能够方便、可靠、快速地检测各种寝具产品的保温性能和接触冷暖感。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种高蓬松易变形寝具产品的保温性能的检测设备，其特征在于，包括主机及外置的便携式温度测试仪，其中，外置的便携式温度测试仪，用于非接触式测量寝具上表面的温度；

主机包括：

内部装有至少2组第一加热元件及第一温度传感器的中央热板，中央热板的上表面为能够快速传热的第一小热阻层，中央热板的侧面和底板为绝缘材料层，中央热板连接外设的热功率测量元件，由热功率测量元件测量所有第一加热元件消耗的总热功率，第一温度传感器用于检测中央热板上表面的温度；

环形热保护装置，环形热保护装置除上表面为能够快速传热的第二小热阻层外其余皆为绝缘材料层，在环形热保护装置内部装有至少2组第二加热元件及第二温度传感器，由第二温度传感器检测环形热保护装置上表面的温度，中央热板嵌设于环形热保护装置内，中央热板的上表面与环形热保护装置的上表面平齐；

由绝缘材料制得的外围绝热槽，嵌入中央热板的环形热保护装置嵌设于外围绝热槽内，外围绝热槽的上表面与环形热保护装置的上表面及中央热板的上表面平齐；

待测试的寝具产品覆盖在中央热板、环形热保护装置及外围绝热槽的上表面；

位于中央热板上方的空气层温度检测单元，包括2组以上空气层温度传感器和与其连接的支架，用于测量选定点空气温度随时间的变化信号；

控制单元，连接第一温度传感器、热功率测量元件、第一加热元件、第二温度传感器、第二加热元件及空气层温度检测单元，控制单元根据第一温度传感器及第二温度传感器获得的温度数据启闭相应的第一加热元件及第二加热元件，使得中央热板的上表面温度及环形热保护装置的上表面温度稳定在一设定温度范围内，使得中央热板进入稳态传热，稳态传热持续一设定时间段后，由控制单元关闭第一加热元件及第二加热元件，并根据热功率测量元件、第一温度传感器、第二温度传感器、空气层温度检测单元及便携式温度测试仪获得的数据计算测量结果。

优选地，所述中央热板为长方体，其长a＝500-1500mm，宽b＝200-1000mm，高c＝20-200mm；所述环形热保护装置为长方环，其高度及中部长方槽的长和宽与中央热板相应尺寸相当，其宽度d＝20-200mm。

优选地，所述第一小热阻层及第二小热阻层均为亚光黑色金属层。

优选地，所述外围绝热槽的内边缘上部与所述环形热保护装置紧密配合，该槽的内边缘下部及底部以散布的支撑柱或横梁与所述环形热保护装置及所述中央热板接触。

优选地，所述空气层温度检测单元可以在距离所述中央热板高度e＝500-1500mm范围内上下移动，并装有标尺显示空气层温度传感器距离中央热板上表面的高度。

优选地，所述第一温度传感器及所述第二温度传感器的测量精度为0.05-0.2℃或者读数的0.5-2％，时间响应速度为5-60ms；所述热功率测量元件的测量精度为读数的0.5-2％，时间响应速度为5-60ms；所述便携式温度测试仪的测量精度为0.05-0.2℃。

本发明的另一个技术方案是提供了一种高蓬松易变形寝具产品的保温性能的检测方法，其特征在于，步骤为：

第一步、将待测试的寝具产品在恒温恒湿室中预调湿，并预热上述的检测设备；

第二步、用待测试的寝具产品的中央部位覆盖上述的检测设备的上表面，寝具产品的周边自然下垂，在不打乱絮料分布均匀性的情况下允许絮料达到它的最大厚度，中央热板的边缘距离寝具产品边沿的最近距离不少于30cm；

第三步、将空气层温度检测单元垂直定位在寝具产品正上方500-1500mm之间的某一高度；

第四步、控制单元根据第一温度传感器及第二温度传感器获得的温度数据启闭相应的第一加热元件及第二加热元件，使得中央热板的上表面温度及环形热保护装置的上表面温度稳定在一设定温度范围内，当中央热板与被测寝具组成的传热系统进入稳态传热，并持续一设定时间段后，由控制单元关闭第一加热元件及第二加热元件，并根据热功率测量元件、第一温度传感器、空气层温度检测单元及便携式温度测试仪获得的数据计算得到热阻和接触冷暖感指标。

优选地，还包括：第五步、采用第一步至第四步分别测试至少3个同一种类的寝具产品，以热阻和接触冷暖感指标的平均值作为该种类寝具产品的对应指标。

优选地，所述热阻指标的计算方法为：

步骤4.1、计算寝具产品及其上部空气层的总热阻R_t，

其中，A为中央热板的上表面面积；W为中央热板进入稳态传热x分钟以后到测量结束，中央热板耗散的平均热功率，x为检测设备与试样组成的系统完全进入稳态传热所需的过渡时间长度；T₁＝t₁-t₀，t₁及t₀分别为由第一温度传感器得到的中央热板上表面平均温度及由空气层温度检测单元得到的寝具产品正上方空气层的平均温度，计算平均温度的时间段从中央热板进入稳态传热x分钟起到测量结束；

步骤4.2、计算寝具产品的热阻R_f，R_f＝R_t-R_a，其中R_t为寝具产品与上部空气层的总热阻，R_a为寝具产品上方空气层的热阻；

t₃为稳态传热持续过程中寝具产品上表面的平均温度；

步骤4.3、计算寝具产品的克罗值I，

优选地，在所述第四步中，以冷感散热量Q作为所述接触冷暖感指标，冷感散热量Q越大表明冷感越强，其中，w为通过热功率测量元件获得的中央热板耗散热功率随时间变化的信号，s为时间变，S_K为中央热板由瞬态传热进入稳态传热的时间分界点。

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：1、本发明通过将中央热板嵌入环形热保护装置中，保证中央热板只向垂直上方的试样输出热量，同时保证试样被测试部位具有均匀向上的热流场，从而阻断了指标计算的误差源；2、本发明通过增加中央热板的面积，避免了对试样不必要的裁剪以及由于裁剪而引起的厚度方向的变化和对试样原有结构及传热通道的破坏；3、本发明采用热阻为保温隔热性能的指标，可以直观的表示试样保温隔热性能的好坏；4、本发明采用冷暖感指标表示试样的舒适性。

附图说明

图1为KES-THERMO II系统的导热测试部分示意图；

图2为本发明提供的设备主机整体示意图；

图3A为中央热板立体示意图；

图3B为中央热板俯视图；

图4为环形热保护装置俯视图；

图5为中央热板镶嵌在热保护装置示意图；

图6为温度测试仪和支架示意图；

图7为保暖测试热板和温度测试仪相对位置示意；

图8为外围绝热槽剖面图；

图9为中央热板耗散的热功率w随时间的变化曲线；

图10中央热板内第i个温度传感器的温度t_1i随时间变化曲线；

图11空气层第i个温度传感器的温度t_0i随时间变化曲线。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明提供的一种高蓬松易变形寝具产品的保温性能的检测设备包括一套主机和一个外置的便携式温度测试仪。如图2所示，主机包括中央热板4、环形热保护装置5、外围绝热槽6及其支架、空气层温度检测单元7和控制单元，在本实施例中控制单元采用电脑8。

如图3A及图3B所示，中央热板4为薄型长方体，其上表面为亚光黑色金属层，侧面为绝热材料层，内设2组以上均匀分布的第一加热元件和与其对应的第一温度传感器。中央热板4外部连接热功率测量元件，用于测量中央热板4内数组第一加热元件消耗的总热功率与时间的关系，测量精度为读数的0.5-2％，时间响应速度为5-60ms。测试时，控制中央热板4上表面温度为33℃。中央热板4的长a＝500-1500mm，其宽b＝200-1000mm，高c＝20-200mm。

如图4所示，环形热保护装置5的上表面为亚光黑色金属层，其余外壳以绝缘材料制成。结合图5，中央热板4放入环形热保护装置5槽内后其上表面与中央热板4上表面处于同一平面。环形热保护装置5的内部装有2组以上第二加热元件和对应的第二温度传感器，测试时，控制环形热保护装置5的上表面温度也为33℃。环形热保护装置5的作用是保证中央热板4只向垂直上方的待测试寝具产品传输热量。环形热保护装置5的四周宽度d＝20-200mm，高度与中央热板4相同。

第一温度传感器及第二温度传感器可以测量设定点的温度随时间的变化，传感器的测量精度为0.05-0.2℃或者读数的0.5-2％，传感器的时间响应速度为5-60ms。第一加热元件及第二加热元件可以在控制单元控制下开启加热或停止加热，以保证中央热板4和环形热保护装置5的上表面温度维持在33±0.3℃。

中央热板4和环型热保护装置5上表面采用的亚光黑色金属层具有较小的热阻，可以确保板面整体温度均匀，并且能向上方覆盖的寝具产品快速传热。

如图6所示，本发明中用于空气层温度检测的部件为空气层温度检测单元7和与其连接的支架。结合图7，支架可以使空气层温度检测单元7在中央热板4上方垂直方向高度e＝500-1500mm的范围内上下移动，并且有标尺显示温度测试点距离中央热板4上表面的高度。

外置的便携式温度测试仪与主机无任何电信号联系，用于非接触式测量寝具产品上表面的温度，由于其与寝具上方空气层温度的温差很小，该温度测试仪的精确度要求为0.05-0.2℃。

如图8所示，外围绝热槽6以胶木等绝缘材料制成，是环形热保护装置5侧面和它与中央热板4底部的第二绝热措施，用于阻断这些表面向外散发热量。外围绝热槽6的上表面与环形热保护装置5及中央热板4上表面在同一平面，外围绝热槽6的内边缘上部与环形热保护装置5紧密配合，其内缘下部及底部以散布的支撑柱或横梁与环形热保护装置5及中央热板4接触，使槽内有封闭的静止空气提高隔热效果。外围绝热槽6底部设有支架9，支架9的作用是承载整个检测设备的重量，并保持稳定水平状态。整个检测设备外形像一个大的台式平板仪。

在本实施例中控制单元采用电脑8。电脑8控制预热，使中央热板4和环形热保护装置5上表面各测量点能够在33±0.3℃范围稳定5分钟，同时测得仪器上方空气层的各点温度波动范围不大于0.5℃，显示预热完成。通过键盘或鼠标操作开始测试，中央热板4通过寝具产品散失的热功率和各温度随时间变化的信号通过A/D转换器输入电脑8，电脑8记录并计算所有信号的波动。当中央热板4或外围热保护装置5上表面的某一温度信号波动超过允许范围33±0.3℃时，启动或断开对应的第一加热元件或第二加热元件，使中央热板4及外围热保护装置5的各点温度维持在稳定的33±0.3℃。电脑8计算中央热板4进入稳态传热并延续30min以后，通知各部件完成测试，即停止记录各信号、停止加热等。电脑8计算并显示寝具产品热阻、冷暖感指标、各个温度传感器的平均温度和中央热板4散失的热功率稳定值，也可从电脑8的内存中调出显示热功率及各点温度随时间的变化曲线。在进入稳态传热以后，如果热功率或者各点温度与时间的变化曲线在某时刻出现大于3％的波动，说明此寝具产品受到明显的外部因素干扰，电脑8控制终止测试，检查预热条件、试样放置情况、测试环境温度波动等，重新开始测量。

本发明还提供了一种高蓬松易变形寝具产品的保温性能的检测方法，其步骤为：

第一步、将待测试的寝具产品在恒温恒湿室中预调湿24小时，并预热检测设备；

第二步、用待测试的寝具产品的中央部位覆盖检测设备的上表面，寝具产品的周边自然下垂，在不打乱絮料分布均匀性的情况下允许絮料达到它的最大厚度，中央热板4的边缘距离寝具产品边沿的最近距离不少于30cm；

第三步、将空气层温度检测单元7垂直定位在寝具产品正上方500-1500mm之间的某一高度；

第四步、控制单元根据第一温度传感器及第二温度传感器获得的温度数据启闭相应的第一加热元件及第二加热元件，使得中央热板4的上表面温度及环形热保护装置5的上表面温度稳定在33±0.3℃，当中央热板4进入稳态传热并持续30分钟后，由控制单元关闭第一加热元件及第二加热元件，并根据热功率测量元件、第一温度传感器、空气层温度检测单元7及便携式温度检测仪获得的数据计算得到热阻指标及冷感散热量Q，冷感散热量Q越大冷感越强，其中，S_K为中央热板4由瞬态传热进入稳态传热的临界时间点，w为通过热功率测量元件获得的中央热板4耗散热功率随时间变化的信号，s为时间变量；

热阻指标的计算方法为：

步骤4.1、计算寝具产品及其上部空气层的总热阻R_t，单位是m²×℃/w，俗称热欧姆， $R_t=\frac{A\×T_1}{W},$ 其中，

A为中央热板4的上表面面积，在本实施例中面积为0.6m²，单位是m²；

W为中央热板4进入稳态传热5分钟以后到测量结束，中央热板4耗散的平均热功率，单位是瓦，如图9所示，

S₀为中央热板4进入稳态传热5分钟以后的时间，S_T为测量结束的时间；

T₁＝t₁-t₀，t₁及t₀分别为由第一组温度传感器信息计算获得的中央热板4的上表面平均温度及由空气层温度检测单元7信息计算获得的寝具产品正上方空气层的平均温度，单位是摄氏度，计算各平均温度的时间段从进入稳态传热5分钟起到测量结束：

n为第一温度传感器总个数，如图10所示，t_1i′为第i个第一温度传感器的平均温度，

t_1i为由第i个第一温度传感器获得的从S₀至S_T的温度随时间的变化信号；

m为空气层温度检测单元7中的空气层温度传感器总个数，如图11所示，t_0i′为空气层温度检测单元7的第i个空气层温度传感器的平均温度，

t_0i为由第i个空气层温度传感器获得的从S₀至S_T的温度随时间的变化信号；

步骤4.2、计算寝具产品的热阻R_f，单位为m²×℃/w，R_f＝R_t-R_a，

t₃为稳态传热持续过程中，用外置的便携式温度检测仪测得的寝具产品上表面的平均温度，t₃的测量方法为：在S₀至S_T时间段内，用外置的便携式温度检测仪测试中央热板4正上方的寝具产品上表面4-8个点的温度，其平均温度为t₃，单位是摄氏度；

步骤4.3、计算寝具产品的克罗值I，

第五步、采用第一步至第四步分别测试至少3个同一种类的寝具产品，以热阻指标的平均值作为该种类寝具产品的对应指标。

本发明依据的技术原理如下：

1、总热阻R_t的计算公式

的条件是：寝具产品的实际参与传递热量W的面积必须等于A。我们研究发现，以纤维随机排列的高蓬松絮状材料覆盖热板时，边缘的温度场呈现放射状分布，此情况下的总热阻R_t需要通过数个积分方程联列求解。中央热板4嵌入环形热保护装置5以后，二者的上表面组成一个大平面向寝具产品上方输送热量，环形热保护装置5外缘上方的寝具产品内温度场会呈现放射状分布，远离边缘的中央热板4上方具有垂直向上的均匀温度场和热流，使寝具产品被测面积A内传输的热量恰好是W。

2、纺织品与人体接触初期，人体会有冷感或暖感，进入稳定传热状态以后，人体才能感受到产品的保温性或热阻大小。所以，本系统测试记录中央热板4输出热功率随时间的变化曲线，以初期的最大热功率和总热量表征产品的冷暖感，以中央热板4在稳定传热过程中输出的热功率计算保暖指标热阻。

3、由于羽绒被等寝具产品的厚度波动大，被测面积内各点热阻大小不一或散热量波动在所难免，中央热板4内均布多组第一温度传感器和第一加热元件，可以保证被各点都处于理想的恒定温度。另外，由于测试环境的温度、风速等不可避免地存在随机误差，本仪器设计了记录各点温度随时间变化曲线的功能，当测试数据出现异常时可以调出分析，试样上方空气层各点的温度时间曲线能够直接反应环境温度变化，中央热板4各点温度时间曲线的波动频率(加热频率)能够直接反应被测面内的热阻不匀或厚度结构的不均匀情况

以下结合具体数据进一步说明本发明。

实施例1：用亚光黑色金属制造中央热板4和环形热保护装置5的上表面，用0.5cm胶木板制造中央热板4和环形热保护装置6的侧面和地板。各部分尺寸如下：中央热板4长a＝1200mm；中央热板4宽b＝800mm；中央热板4高c＝50mm；环形热保护装置5的四周宽度为d＝200mm。将5个Cr20Ni80型号电阻丝加热元件和5个TH22-WG-G型号温度传感器均匀布置在中央热板4的圆形区域内，并将4个型号Cr20Ni80电阻丝加热元件和4个TH22-WG-G型号温度传感器安置在环形热保护装置5的四角。外围绝热槽6以0.3cm胶木板制造。控制部分为一台戴尔I660SD-238型号的电脑附加一组型号为AD570的8位A/D转换器。测量寝具上表面温度的便携式温度测试仪为红外便携式温度测试仪。

实施例2：用亚光黑色金属制造中央热板4和环形热保护装置5的上表面，用0.3cm玻璃纤维棉板制造中央热板4和环形热保护装置5的侧面和底板。各部分尺寸如下：中央热板4长a＝1300mm；中央热板4宽b＝500mm；中央热板4高c＝80mm；环形热保护装置5的四周宽度为d＝100mm。将3个Cr15Ni60型号电阻丝加热元件和3个TH22-WG-G型号温度传感器均匀布置在中央热板4的圆形区域内，并将4个型号Cr15Ni60电阻丝加热元件和4个TH22-WG-G型号温度传感器安置在环形热保护装置5的四角。外围绝热槽6以0.5cm玻璃纤维棉板制造。控制部分同实施例1。测量寝具上表面温度的温度测试仪同实施例1。

Claims (10)

1.一种高蓬松易变形寝具产品的保温性能的检测设备，其特征在于，包括主机及外置的便携式温度测试仪，其中，外置的便携式温度测试仪，用于非接触式测量寝具上表面的温度；

主机包括：

内部装有至少2组第一加热元件及第一温度传感器的中央热板(4)，中央热板(4)的上表面为能够快速传热的第一小热阻层，中央热板(4)的侧面为绝缘材料层，中央热板(4)连接外设的热功率测量元件，由热功率测量元件测量所有第一加热元件消耗的总热功率，第一温度传感器用于检测中央热板(4)上表面的温度；

环形热保护装置(5)，环形热保护装置(5)除上表面为能够快速传热的第二小热阻层外其余皆为绝缘材料层，在环形热保护装置(5)内部装有至少2组第二加热元件及第二温度传感器，由第二温度传感器检测环形热保护装置(5)上表面的温度，中央热板(4)嵌设于环形热保护装置(5)内，中央热板(4)的上表面与环形热保护装置(5)的上表面平齐；

由绝缘材料制得的外围绝热槽(6)，环形热保护装置(5)嵌设于外围绝热槽(6)内，外围绝热槽(6)的上表面与环形热保护装置(5)的上表面及中央热板(4)的上表面平齐；

待测试的寝具产品覆盖中央热板(4)、环形热保护装置(5)及外围绝热槽(6)的上表面；

空气层温度检测单元(7)，包括2组以上空气层温度传感器和与其连接的支架，各空气层温度传感器用于测量选定点空气温度随时间的变化信号；

控制单元，连接第一温度传感器、热功率测量元件、第一加热元件、第二温度传感器、第二加热元件及空气层温度检测单元(7)，控制单元根据第一温度传感器及第二温度传感器获得的温度数据启闭相应的第一加热元件及第二加热元件，使得中央热板(4)的上表面温度及环形热保护装置(5)的上表面温度稳定在一设定温度范围内，使得中央热板(4)进入稳态传热，稳态传热持续一设定时间段后，由控制单元关闭第一加热元件及第二加热元件，并根据热功率测量元件、第一温度传感器、、空气层温度检测单元(7)及便携式温度测试仪获得的数据计算给出测量结果。

2.如权利要求1所述的一种高蓬松易变形寝具产品的保温性能的检测设备，其特征在于，所述中央热板(4)为长方体，其长a＝500-1500mm，宽b＝200-1000mm，高c＝20-200mm；所述环形热保护装置(5)为长方环，其高度及中部长方槽的长和宽与中央热板(4)的相应尺寸相当，其宽度d＝20-200mm。

3.如权利要求1所述的一种高蓬松易变形寝具产品的保温性能的检测设备，其特征在于，所述第一小热阻层及第二小热阻层均为亚光黑色金属层。

4.如权利要求1所述的一种高蓬松易变形寝具产品的保温性能的检测设备，其特征在于，所述外围绝热槽(6)中部槽的内边缘上部与所述环形热保护装置(5)紧密配合，该槽的内边缘下部及底部以散布的支撑柱或横梁与所述环形热保护装置(5)及所述中央热板(4)接触。

5.如权利要求1所述的一种高蓬松易变形寝具产品的保温性能的检测设备，其特征在于，所述空气层温度测试单元(7)在距离所述中央热板(4)高度e＝500-1500mm范围内上下移动。

6.如权利要求1所述的一种高蓬松易变形寝具产品的保温性能的检测设备，其特征在于，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器以及所述的空气层温度检测单元(7)的测量精度为0.05-0.2℃或者读数的0.5-2％，时间响应速度为5-60ms；所述热功率测量元件的测量精度为读数的0.5-2％，时间响应速度为5-60ms；所述便携式温度测试仪的测量精度为0.05-0.2℃。

7.一种高蓬松易变形寝具产品的保温性能的检测方法，其特征在于，步骤为：

第一步、将待测试的寝具产品在恒温恒湿室中预调湿，并预热如权利要求1所述的检测设备；

第二步、用待测试的寝具产品的中央部位覆盖如权利要求1所述的检测设备的上表面，寝具产品的周边自然下垂，在不打乱絮料分布均匀性的情况下允许絮料达到它的最大厚度，中央热板(4)的边缘距离寝具产品边沿的最近距离不少于30cm；

第三步、将空气层温度检测单元(7)垂直定位在寝具产品正上方500-1500mm之间的某一高度；

第四步、控制单元根据第一温度传感器及第二温度传感器获得的温度数据启闭相应的第一加热元件及第二加热元件，使得中央热板(4)的上表面温度及环形热保护装置(5)的上表面温度稳定在一设定温度范围内，当中央热板(4)与被测寝具组成的传热系统进入稳态传热并持续一设定时间段后，由控制单元关闭第一加热元件及第二加热元件，并根据热功率测量元件、第一温度传感器、空气层温度检测单元(7)及便携式温度测试仪获得的数据计算得到热阻和接触冷暖感指标。

8.如权利要求7所述的一种高蓬松易变形寝具产品的保温性能的检测方法，其特征在于，还包括：第五步、采用第一步至第四步分别测试至少3个同一种类的寝具产品，以平均值作为该种类寝具产品的对应指标。

9.如权利要求7或8所述的一种高蓬松易变形寝具产品的保温性能的检测方法，其特征在于，所述热阻指标的计算方法为：

步骤4.1、计算寝具产品及其上部空气层的总热阻R_t，

其中，A为中央热板(4)的上表面面积；W为中央热板(4)进入稳态传热x分钟起到测量结束中央热板(4)耗散的平均热功率，x为检测设备进入完全稳态传热所需的过渡时间长度；T₁＝t₁-t₀，t₁及t₀分别为稳态传热过程中中央热板(4)上表面平均温度及寝具产品正上方空气层的平均温度；

步骤4.2、计算寝具产品的热阻R_f，R_f＝R_t-R_a，

t₃为稳态传热持续过程中，寝具产品上表面的平均温度，由外置的便携式温度测试仪测得；

步骤4.3、计算寝具产品的克罗值I，

10.如权利要求7或8所述的一种高蓬松易变形寝具产品的保温性能的检测方法，其特征在于，在所述第四步中，以冷感散热量Q作为所述接触冷暖感指标，冷感散热量Q越大冷感越强，其中，S_K为中央热板(4)由瞬态传热进入稳态传热的临界时间点，w为通过热功率测量元件获得的中央热板(4)耗散热功率随时间变化的信号，s为时间变量。

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