CN103106829A - 一种出汗模拟头装置 - Google Patents

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陈益松
夏明�
徐军
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Abstract

本发明涉及一种出汗模拟头装置，包括底座、水循环装置、模拟皮肤和垂直供水管，所述底座上安装有底盘，所述模拟皮肤通过紧箍圈套在所述底盘外，所述模拟皮肤内充满水并形成模拟头，所述底盘上装有用于给模拟头内的水加热的加热棒，所述的模拟头内有水循环装置；所述垂直供水管穿过底座与模拟头内部相连通；所述模拟头内表面设有内温度传感器，外表面设有外温度传感器；所述内温度传感器和外温度传感器均与所述测控系统相连，所述测控系统根据内温度传感器和外温度传感器的所测得的数值控制所述加热棒加热。本发明可以均匀模拟人头表面的发热与出汗并可精确计量模拟头的发热功率和出汗量。

Description

一种出汗模拟头装置
技术领域
本发明涉及人体模拟装置技术领域，特别是涉及一种出汗模拟头装置。
背景技术
目前，世界上能模拟出汗的暖体假人已出现多种，但单独模拟头部舒适性和帽子舒适性研究的出汗模拟头还不多见，文献中唯一的一例是由Herring,A.M[32]等研制用于评价摩托车安全头盔的生理舒适性（Hering,A.M.Weder,M.Rickards,N.Mattle,M.Evaluation ofphysiological properites of motorcycle safety helmets usng a new sweating thermal headmanikin[C].Proceedings of the Fourth International Meeting on Thermal Mankins,EMPA,Switzerland,27-28Sep.2001,1-4.）。该暖体假头由头颅、面部和颈部组成，三部分单独加热，独立控制。为模拟出汗，假头包括25个出汗孔，分布于面部和头颅，位于假头上方水罐内的蒸馏水经管道输入假头，出汗量由单独的阀门控制，可达70g/h。然而，其出汗供水是定量供水模式，在测试过程中究竟需要多少出汗量往往是无法事先估计准的，因此还不能对帽子的热舒适性指标进行有效测量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种出汗模拟头装置，可精确计量模拟头的出汗量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种出汗模拟头装置，包括底座、模拟皮肤和垂直供水管，所述底座上安装有底盘，所述模拟皮肤通过紧箍圈套在所述底盘外，所述模拟皮肤内充满水并形成模拟头，所述底盘上装有用于给模拟头内的水加热的加热棒；所述垂直供水管穿过底座与模拟头内部相连通；所述模拟头内表面设有内温度传感器，外表面设有外温度传感器；所述内温度传感器和外温度传感器均与所述测控系统相连，所述测控系统根据内温度传感器和外温度传感器的所测得的数值控制所述加热棒加热。
所述模拟头的底部均布安装有用于使模拟头内部的水上下均匀循环的带导流套的水泵。
所述模拟皮肤由PTFE微孔膜复合织物制成。
所述测控系统采用PID运算输出开关比例控制加热棒加热。
所述水泵均匀分布在所述加热棒的四周，使模拟头各部分表面温度的温差小于1.5℃。
所述垂直供水管的水位高于模拟头顶部1-2m。
所述底座为保温底座。
所述保温底座采用泡沫塑料制成。
有益效果
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：本发明实现了头部全表面均匀出汗模拟，采用被动式出汗模拟原理，出汗量是根据模拟头的具体穿戴情况和环境状态自动调节的，供水管中水的消耗量就等于模拟头上外散失的汗气量，通过记录水管中水位的下降量就可精确计量模拟头的出汗量。因此，本发明中的出汗模拟头可以对帽子的热阻和湿阻精确测量，同时可以更好地评价头部在各种环境中的热舒适性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。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。
本发明的实施方式涉及一种出汗模拟头装置，如图1所示，包括底座1、模拟皮肤4和垂直供水管8，所述底座1上安装有底盘3，所述模拟皮肤4通过紧箍圈2套在所述底盘3外，所述模拟皮肤4内充满水并形成模拟头，所述底盘3上装有用于给模拟头内的水加热的加热棒7；所述垂直供水管8穿过底座1与模拟头内部相连通；所述模拟头内表面设有内温度传感器5，外表面设有外温度传感器6；所述内温度传感器5和外温度传感器6均与所述测控系统相连，所述测控系统根据内温度传感器5和外温度传感器6的所测得的数值控制所述加热棒7加热。
其中，所述模拟头的底部均布安装有用于使模拟头内部的水上下均匀循环的带导流套9的水泵10，使头内部的水上下均匀循环起来，以达到模拟头各部分的温度均匀一致。所述水泵10可以有3-4个，且均匀分布在所述加热棒7的四周，使模拟头各部分表面温度的温差小于1.5℃
所述模拟皮肤4由PTFE微孔膜复合织物制成，在压力水充入后膨胀形成模拟头，在水压力和温度共同作用下向外析出“汗”。
所述出汗模拟头内部由加热棒7实施加热，采用开关控制方式，所述测控系统采用PID运算输出开关比例控制加热棒7加热。
所述出汗模拟头采用被动式出汗原理，出汗头散失的水份由垂直供水管8自动补充，因此通过精确计量垂直供水管8中水位的下降量就可以精确测得模拟头的出汗量。垂直供水管8垂直安装，其水位高于模拟头的头顶一定距离，最好为1～2m，通过设定不同高度的水位，在一定范围内可改变模拟头的出汗量。
所述底座1为保温底座。所述保温底座采用泡沫塑料制成。采用基本绝热的泡沫底座可以使加热功率基本都从模拟头上向外散发，以保证该模拟头用于测量时的系统误差最小。
本发明中的出汗头模拟皮肤由PTFE微孔膜织物缝制而成，充满水后在一定压力下会形成一个人头基本形状，头部颈底盘安装有加热棒，负责加热模拟头中的水；在模拟头的底部均布安装有带导流套的水泵，使头内部的水上下均匀循环起来，以达到模拟头各部分的温度均匀一致。皮肤内外分别安装温度传感器，通过控制系统来完成对模拟头的温度控制。供水管向模拟头中施加一定的压力水，不同于现有文献中模拟头的主动出汗控制方式，本模拟头采用被动式出汗模拟原理，出汗量是根据模拟头的具体穿戴情况和环境状态自动调节的，供水管中水的消耗量就等于模拟头上外散失的汗气量，通过记录水管中水位的下降量就可精确计量模拟头的出汗量。因此，本发明中的出汗模拟头可以对帽子的热阻和湿阻精确测量，同时可以更好地评价头部在各种环境中的热舒适性。

Claims (8)

1.一种出汗模拟头装置，包括底座（1）、模拟皮肤（4）和垂直供水管（8），其特征在于，所述底座（1）上安装有底盘（3），所述模拟皮肤（4）通过紧箍圈套在所述底盘外，所述模拟皮肤（4）内充满水并形成模拟头，所述底盘（3）上装有用于给模拟头内的水加热的加热棒（7）；所述垂直供水管（8）穿过底座（1）与模拟头内部相连通；所述模拟头内表面设有内温度传感器（5），外表面设有外温度传感器（6）；所述内温度传感器（5）和外温度传感器（6）均与所述测控系统相连，所述测控系统根据内温度传感器（5）和外温度传感器（6）的所测得的数值控制所述加热棒（7）加热。
2.根据权利要求1所述的出汗模拟头装置，其特征在于，所述模拟头的底部均布安装有用于使模拟头内部的水上下均匀循环的带导流套（9）的水泵（10）。
3.根据权利要求1所述的出汗模拟头装置，其特征在于，所述模拟皮肤（4）由PTFE微孔膜复合织物制成。
4.根据权利要求1所述的出汗模拟头装置，其特征在于，所述测控系统采用PID运算输出开关比例控制加热棒（7）加热。
5.根据权利要求2所述的出汗模拟头装置，其特征在于，所述水泵（10）均匀分布在所述加热棒（7）的四周，使模拟头各部分表面温度的温差小于1.5℃。
6.根据权利要求1所述的出汗模拟头装置，其特征在于，所述垂直供水管（8）的水位高于模拟头顶部1-2m。
7.根据权利要求1所述的出汗模拟头装置，其特征在于，所述底座（1）为保温底座。
8.根据权利要求7所述的出汗模拟头装置，其特征在于，所述保温底座采用泡沫塑料制成。
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