CN104777188A - 一种远红外纺织品温升测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种远红外纺织品温升测试装置及测试方法，本方法中引入模拟人体真实穿着使用温度的暖体假人，暖体假人表面具有当前较为成熟的模拟人体发汗皮肤层相关技术产品，在远红外线辐射源辐射下利用智能多点平均温度计检测温度的变化，既考虑外部辐射能量的影响，也考虑人体自身辐射能量的影响，同时由于暖体假人的引入从而排除人体实验法中的个体差异和心理因素的影响，测试装置及测试方法设计科学规范，测试结果可信度高，能够合理反映远红外纺织品温升性能。

Description

一种远红外纺织品温升测试装置及测试方法

技术领域

本发明属于纺织品检测技术领域，尤其是涉及一种远红外纺织品温升测试装置及测试方法。

背景技术

远红外纺织品作为集蓄热保温、保健和抗菌功能于一体的产品而备受关注，从20世纪80年代开始，世界各国的科研人员便开始对其进行研究。远红外纺织品是将远红外陶瓷与纺织品有效地融合后，可在很宽的波长范围内吸收环境或人体发射出的电磁波，并辐射出波长在2.5-30μm的远红外线，具备蓄热保温、促进血液循环，调节新陈代谢，减小水分子缔合度和提高细胞活性的功能纺织品。但要达到以上目的，必须具备以下条件：一是要吸收外界能量，二是要与皮肤直接接触。

根据检索资料显示国外尚无与远红外纺织品相关的检测标准，国内有关标准有4项，即FZ/T 64010-2000(2014)《远红外纺织品》、GB/T 18319-2001《纺织品红外蓄热保暖性的试验方法》、GB/T 30127-2013《纺织品远红外性能的检测和评价》以及CAS 115-2005《保健功能纺织品》。检测方法主要有温升法、发射率法和人体实验法三种，此外研究人员应用较多的还有热阻CLO值法、传热系数法和不锈钢锅法等。

(1)温升法：测量物体受样品远红外辐射后的升温情况。在一定程度上能反映出远红外纺织品的蓄热调温功效，但现有的温升测试方法在红外辐射到织物上时，红外透射和反射会严重干扰红外测温仪的读数，另外红外光源的均匀性较差，很难保证不同样品上的红外光源的强度是一样。且用红外灯照射织物，织物所获得的能量远远大于织物在穿着时所获得的能量。

(2)发射率法：发射率是影响远红外纺织品性能的重要因素，反映了织物远红外辐射功率或辐射度的大小，因此发射率是衡量织物远红外辐射能力强弱的重要指标。但发射率检测方法尚不能完全排除纺织品表面结构、颜色、样品回潮率等客观因素的影响，因此从某种程度上说，单纯根据纺织品发射率大小，并不能完全说明远红外纺织品性能的好坏。且发射率测试法都存在参照黑体选择的问题，现实中不存在真正的黑体，因此不同试验仪器中所选用黑体的近似程度是不同的，因而造成发射率的测试结果有差异。且发射率只有达到一定的程度才能对人体发挥作用，因此，也才能被称作远红外纺织品，而不能像已有标准FZ/T 64010-2000单纯的根据发射率的提高量来作为衡量是否为远红外纺织品。

(3)人体实验法：人体试验法主要是通过人体穿着远红外纺织品的感觉或升温幅度来进行衡量，大至可分为三类：

第一类：测试远红外纺织品对人体血流速度的影响。人穿上远红外纺织品前后，在不同时间段分别测试血流速度的大小确定血流速度是否增加。血流速度增加说明人体对远红外有吸收，从而带来温升，有一定保健效果。

第二类：测量人体体表温度。测量人体在穿着远红外纺织品前后，一定时间内体表温度的变化，计算温差。

第三类：通过人体穿着远红外纺织品的感觉进行评价，可用来比较不同织物的保暖性能。

此法受外界环境、人群的个体差异以及心理因素的影响比较大，要获取比较准确结论，除测试环境应保持一致外，还需进行大样本量的人体测试。

发明内容

为了克服现有远红外纺织品测试方法的缺点，本发明提供一种远红外纺织品温升测试装置及测试方法，该方法采用模拟人体真实温度的恒温装置，在红外线辐射源辐射下，利用与多点智能温度计设计组合的系统进行远红外纺织品的温升性能测试。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：设计一种远红外纺织品温升测试装置，其特征在于，包括暖体假人、远红外线辐射源、测量区域、智能多点平均温度计、数据输出线、电缆、上位机和透明绝缘箱体，所述暖体假人包括假人模型、超级恒温槽、循环水系统和发汗皮肤系统，所述假人模型为空心框架结构，发汗皮肤系统包裹在其表面上，超级恒温槽和循环水系统位于假人模型的内部；所述超级恒温槽作为其供热源，模仿人体内部的供热环境。超级恒温槽的开、关受上位机控制，其温度设定在38℃；所述循环水系统与超级恒温槽连通，为0.3-0.5mm管径的细软管排布在假人模型的内表面上的结构，模仿人的血液循环主脉流动过程中的散热，细软管的进水口端接入到超级恒温槽的水浴内部，细软管的出水口端置于超级恒温槽的水浴水面上，循环水系统动力为微型泵，开、关及流速受上位机7控制，控制流速9mL/s。

所述发汗皮肤系统的模拟皮肤层为多孔膜结构，包裹在暖体假人的外表面上，其上有微毛细滴水管，密度为4个/cm²，微毛细滴水管的管径为1-2μm；所有的微毛细滴水管连接到一个气塞式微型泵，气塞式微型泵的进水口端与超级恒温槽的水浴连通，微型泵受上位机控制从而控制微毛细滴水管出水的流量，在38℃、湿度60％时，发汗量为120g/m²h。

所述测量区域位于暖体假人外表面上。

所述智能多点平均温度计包括多个温度探头、温度处理器和温度显示器，温度探头的感应端均匀分布于暖体假人表面的测量区域上，并朝向远红外线辐射源的方向，温度探头的另一端与温度处理器电连接，温度处理器位于温度显示器的内部，两者电连接，测量精度为0.1℃；所述远红外线辐射源安装于所述透明绝缘箱体的侧壁上，远红外线辐射源的发射面为平面，其发射面水平正对着暖体假人外表面上测量区域的中间位置；所述超级恒温槽、循环水系统、发汗皮肤系统、智能多点平均温度计均与上位机电连接。

所述透明绝缘箱体包括上罩跟底座，上罩为一端开口的空心柱状结构，底座为一平板上有凸台的结构，凸台的大小和结构与上罩靠近外侧的空心处相匹配，凸台的高度为3-5cm；所述暖体假人固定在凸台上，暖体假人的高度低于上罩内部空心部分的高度。

所述远红外线辐射源为陶瓷红外辐射器，为锥体形结构，其发射面为锥体形的底面，直径为90mm，加热功率为150w，辐射红外线的波长范围为3-15μm。

所述上位机为电脑或其它装载控制软件的控制终端。

进一步的，本发明设计一种远红外纺织品温升测试方法，其特征在于，采用上述远红外纺织品温升测试装置和下述操作步骤：

1)试样的制备

依据暖体假人的大小，将待测样裁剪并缝制为适合暖体假人大小的尺寸；

2)测试准备

将缝制好的测试样套于暖体假人表面，完全包覆测试区域，测试样的正面向外，同时开启上位机，，启动超级恒温槽、循环水系统、发汗皮肤系统、智能多点平均温度计，待装置稳定30min且温度显示器数值达到设定值后不再发生变化时，准备测试；

3)测试过程

将远红外线辐射源置于与测试区域相距1m的位置，并保证二者中心点在同一直线上，开启远红外线辐射源辐照测试样，辐照5min后，每隔1分钟记录一次温度显示器上的温度数值，直到辐照10min后停止记录，共记录5组数据；

4)完成测试

完成以上测试后，关闭远红外线辐射源、暖体假人以及智能多点平均温度计，计算测试结果。

本发明具有的优点和积极效果是：本发明中引入模拟人体真实穿着使用温度的恒温装置，恒温装置表面具有当前较为成熟的模拟人体发汗皮肤层相关技术产品，在红外线辐射源辐射下利用多点智能温度计检测温度的变化，既考虑外部辐射能量的影响，也考虑人体自身辐射能量的影响，同时由于恒温装置的引入从而排除人体实验法中的个体差异和心理因素的影响，测试方法及测试装置设计科学规范，测试结果可信度高，能够合理反映远红外纺织品温升性能。

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和附图对本发明的具体实施例做详细说明。

本发明一种远红外纺织品温升测试装置(参见图1)，其特征在于，包括暖体假人1、远红外线辐射源2、测量区域3、智能多点平均温度计4、数据输出线5、电缆6、上位机7和透明绝缘箱体8，所述暖体假人1包括假人模型、超级恒温槽、循环水系统和发汗皮肤系统，所述假人模型为空心框架结构，发汗皮肤系统包裹在其表面上，超级恒温槽和循环水系统位于假人模型的内部；所述超级恒温槽作为其供热源，模仿人体内部的供热环境。超级恒温槽的开、关受上位机控制，其温度设定在38℃；所述循环水系统与超级恒温槽连通，为0.3-0.5mm管径的细软管排布在假人模型的内表面上的结构，模仿人的血液循环主脉流动过程中的散热，细软管的进水口端接入到超级恒温槽的水浴内部，细软管的出水口端置于超级恒温槽的水浴水面上，循环水系统动力为微型泵，开、关及流速受上位机7控制，控制流速9mL/s。

所述发汗皮肤系统的模拟皮肤层为多孔膜结构，包裹在暖体假人的外表面上，其上有微毛细滴水管，密度为4个/cm²，微毛细滴水管的管径为1-2μm；所有的微毛细滴水管连接到一个气塞式微型泵，气塞式微型泵的进水口端与超级恒温槽的水浴连通，微型泵受上位机7控制从而控制微毛细滴水管出水的流量，在38℃、湿度60％时，发汗量为120g/m²h。

所述测量区域3位于暖体假人外表面上。

所述智能多点平均温度计4包括多个温度探头41、温度处理器42和温度显示器43，温度探头41的感应端均匀分布于暖体假人表面的测量区域3上，并朝向远红外线辐射源2的方向，温度探头41的另一端与温度处理器42电连接，温度处理器42位于温度显示器43的内部，两者电连接，测量精度为0.1℃；所述远红外线辐射源2安装于所述透明绝缘箱体8的侧壁上，远红外线辐射源2的发射面为平面，其发射面水平正对着暖体假人1外表面上测量区域的中间位置；所述超级恒温槽、循环水系统、发汗皮肤系统、智能多点平均温度计4均与上位机7电连接。

所述透明绝缘箱体8包括上罩跟底座，上罩为一端开口的空心柱状结构，底座为一平板上有凸台的结构，凸台的大小和结构与上罩靠近外侧的空心处相匹配，凸台的高度为3-5cm；所述暖体假人1固定在凸台上，暖体假人1的高度低于上罩内部空心部分的高度。

所述远红外线辐射源2为陶瓷红外辐射器，为锥体形结构，其发射面为锥体形的底面，直径为90mm，加热功率为150w，辐射红外线的波长范围为3-15μm。

所述上位机7为电脑或其它装载控制软件的控制终端。

所述上位机7控制本发明装置的工作流程：将待测样品套到暖体假人上，并包覆测试区域3，然后开启上位机7，启动超级恒温槽、循环水系统、发汗皮肤系统和智能多点平均温度计4，设定超级恒温槽的温度为38℃，循环水系统的流速设定为9mL/s，发汗皮肤系统按在38℃、湿度60％、发汗量120g/m²h调节微型泵的出水量，智能多点平均温度计4开始测试温度；30分钟过后，若智能多点平均温度计4测试到的温度稳定，波动在±0.2℃之内即可，开启远红外线辐射源2，开始测试样品的温升性能。待测试完毕后，控制上位机7关闭启动超级恒温槽、循环水系统、发汗皮肤系统和智能多点平均温度计4。

另外，本发明一种远红外纺织品温升测试方法，其特征在于，采用上述远红外纺织品温升测试装置和下述操作步骤：

1)试样的制备

依据暖体假人1的大小，将待测样裁剪并缝制为适合暖体假人1大小的尺寸；

2)测试准备

将缝制好的测试样套于暖体假人1表面，完全包覆测试区域3，测试样的正面向外，同时开启上位机7，，启动超级恒温槽、循环水系统、发汗皮肤系统、智能多点平均温度计4，待装置稳定30min且温度显示器数值达到设定值后不再发生变化时，准备测试；

3)测试过程

将远红外线辐射源2置于与测试区域3相距1m的位置，并保证二者中心点在同一直线上，开启远红外线辐射源辐2照测试样，辐照5min后，每隔1分钟记录一次温度显示器上的温度数值，直到辐照10min后停止记录，共记录5组数据；

4)完成测试

完成以上测试后，关闭远红外线辐射源2、暖体假人1以及智能多点平均温度计4，计算测试结果。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (3)

1.一种远红外纺织品温升测试装置，其特征在于，包括暖体假人、远红外线辐射源、测量区域、智能多点平均温度计、数据输出线、电缆、上位机和透明绝缘箱体，所述暖体假人包括假人模型、超级恒温槽、循环水系统和发汗皮肤系统；所述假人模型为空心框架结构，发汗皮肤系统包裹在其表面上，超级恒温槽和循环水系统位于假人模型的内部；所述超级恒温槽作为其供热源，模仿人体内部的供热环境；超级恒温槽的开、关受上位机控制，其温度设定在38℃；所述循环水系统与超级恒温槽连通，为0.3-0.5mm管径的细软管排布在假人模型的内表面上的结构，细软管的进水口端接入到超级恒温槽的水浴内部，细软管的出水口端置于超级恒温槽的水浴水面上，循环水系统动力为微型泵，开、关及流速受上位机7控制，控制流速9mL/s；

所述发汗皮肤系统的模拟皮肤层为多孔膜结构，包裹在暖体假人的外表面上，其上有微毛细滴水管，密度为4个/cm²，微毛细滴水管的管径为1-2μm；所有的微毛细滴水管连接到一个气塞式微型泵，气塞式微型泵的进水口端与超级恒温槽的水浴连通，微型泵受上位机控制从而控制微毛细滴水管出水的流量，在38℃、湿度60％时，发汗量为120g/m²h；

所述测量区域位于暖体假人外表面上；

所述智能多点平均温度计包括多个温度探头、温度处理器和温度显示器，温度探头的感应端均匀分布于暖体假人表面的测量区域上，并朝向远红外线辐射源的方向，温度探头的另一端与温度处理器电连接，温度处理器位于温度显示器的内部，两者电连接，测量精度为0.1℃；所述远红外线辐射源安装于所述透明绝缘箱体的侧壁上，远红外线辐射源的发射面为平面，其发射面水平正对着暖体假人外表面上测量区域的中间位置；所述超级恒温槽、循环水系统、发汗皮肤系统、智能多点平均温度计均与上位机电连接；

所述透明绝缘箱体包括上罩跟底座，上罩为一端开口的空心柱状结构，底座为一平板上有凸台的结构，凸台的大小和结构与上罩靠近外侧的空心处相匹配，凸台的高度为3-5cm；所述暖体假人固定在凸台上，暖体假人的高度低于上罩内部空心部分的高度；

所述上位机为电脑或其它装载控制软件的控制终端。

2.根据权利要求1所述的远红外纺织品温升测试装置，其特征在于：所述红外线辐射源为陶瓷红外辐射器，为锥体形结构，其发射面为锥体形的底面，直径为90mm，加热功率为150w，辐射红外线的波长范围为3-15μm。

3.一种远红外纺织品温升测试方法，其特征在于，采用根据权利要求1-2任一项所述的远红外纺织品温升测试装置和下述操作步骤：

1)试样的制备

依据暖体假人的大小，将待测样裁剪并缝制为适合暖体假人大小的尺寸；

2)测试准备

将缝制好的测试样套于暖体假人表面，完全包覆测试区域，测试样的正面向外，同时开启上位机，，启动超级恒温槽、循环水系统、发汗皮肤系统、智能多点平均温度计，待装置稳定30min且温度显示器数值达到设定值后不再发生变化时，准备测试；

3)测试过程

将远红外线辐射源置于与测试区域相距1m的位置，并保证二者中心点在同一直线上，开启远红外线辐射源辐照测试样，辐照5min后，每隔1分钟记录一次温度显示器上的温度数值，直到辐照10min后停止记录，共记录5组数据；

4)完成测试

完成以上测试后，关闭远红外线辐射源、暖体假人以及智能多点平均温度计，计算测试结果。