CN111505055B - 织物液态水经纬向传递差异测试装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种织物液态水经纬向传递差异测试装置和方法，所述测试装置包括传感器运动机构、支座机构、液态水供给机构和经纬向测湿组件，经纬向测湿组件包括上传感器和下传感器，上传感器和下传感器包括探针、经向导电环、垫板、纬向导电环、基座，探针包括上盖帽、空心柱、弹簧、测针、针脚。测试方法为通过步进电机、传动机构实现升降臂的上下运动，升降臂向下运动带动上传感器下降，将织物夹在上、下传感器之间，用水泵来提供定量的导电盐水测试液，当待测织物样本中的水分扩散到相应的探针所在的矩形区域时，通过两个传感器上的探针组来测量动态导湿过程中样本正反面及经纬向湿传递的变化。本发明通过把织物液态水经纬向传递差异的测试转化为电阻的测量，测试装置结构简单，操作方便，且测量的精度高，可以较客观地获得织物的经纬向传递差异。

Description

织物液态水经纬向传递差异测试装置和方法
技术领域
本发明属于织物物理特性测试领域，特别涉及一种织物液态水经纬向传递差异测试装置和方法。
背景技术
随着社会经济的发展，人民的生活水平不断提高，人们对衣着服饰的功能和舒适性的要求越来越高，调节湿热平衡的作用，使穿着者感觉舒适，符合人们的需求。液态水经纬向传递差异是服饰穿着舒适性中的主要性能之一，特别是水滴在织物材料上的实际扩散情况包括正反两面和经纬两个方向的扩散是决定织物热湿舒适性的主要因素。
织物的液态水管理特性主的测试方法和仪器也有很多。文献“织物导湿性能测试方法与测试仪器”(张才前，常丽霞，骆刚平，国际纺织导报，2007(36)：67-68)中报道了织物导湿性能的测试方法和测试仪器，指出目前常用的织物导湿性能的测试方法有四类：条带芯吸法、滴液法、称重法和保水率法。这四种测试方法各有优缺点，适宜测试不同类别的织物的导湿性能。现有织物导湿性能测试仪器采用的测试方法主要有电响应原理自动检测法，有色液体测试法，超声波定位法，CCD测定法，电阻测定法等。
中国专利CN1111281C公开了一种织物面料两面相对含水量的测试仪器。该仪器中通过金属圆环形探头所组成的传感器测量织物面料的在湿润情况下所产生的电压值从而反映出织物面料两面的相对含水量。但该专利中所采用的金属圆环形探头不具有弹性，无法保证测试样本的平整性，从而影响测试结果的精准度；此外该专利中的测试传感器无法测量出织物面料的经纬方向的含水量差异。中国专利CN101403672B公开了一种用于纺织品水分含量快速检测的测量方法及装置。该方法通过向盛样筒一端输入热空气，加速水分蒸发；向盛样筒另一端输出热空气，迅速排出水分；通过称量盛样筒质量，测量纺织品的水分含量。实现该方法的装置由调节空气流量的滑门，加热空气的电磁炉，控制空气流速的风扇，与力传感器相连的盛样筒，驱动排气系统的电磁驱动机构及箱体，信号采集和输入系统、机构驱动控制模块、程序软件和计算机组成。但该测试装置较为繁琐，并且不能区分纺织品材料的正反两面以及经纬方向的水分含量的差异。中国专利CN106525665A公开了一种基于图像处理技术的织物导湿性能测试仪器及测试方法。该方法通过CCD串口摄像头拍摄图像，通过图像处理得到水滴的实际动态扩散面积以反映织物的导湿性能。但该测试方法无法区分织物材料正反面的导湿性能，并且该方法不适于完全拒水的织物材料。
由此可见，在织物检测行业中，急需一种快速、简便而测试精确的方法和设备来完成对纺织物液态水管理性能的测量，尤其是水滴在纺织物的正反两面以及经纬方向扩散的差异的检测。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种能快速、简便、高精度地完成织物液态水经纬向传递差异测试的织物液态水经纬向传递差异测试装置和方法，以解决现有技术存在的问题。
本发明的技术解决方案是，提供以下结构的织物液态水经纬向传递差异测试装置，包括传感器运动机构、支座机构、液态水供给机构和经纬向测湿组件，所述传感器运动机构包括联轴器、步进电机、滚珠丝杆、导轨、滑块和升降臂，所述导轨上方设有步进电机，导轨中间设有滚珠丝杆，所述滚珠丝杆通过联轴器与步进电机相联接，滑块设于导轨中间，并穿置于滚珠丝杆上，所述滑块上连接升降臂，以带动升降臂上下运动，所述导轨竖直设置于所述支座机构上，所述液态水供给机构包括水泵、出水管和引流管，所述水泵设于升降臂上部，所述水泵与出水管连通，所述出水管向下延伸并穿置于引流管内，所述经纬向测湿组件包括上传感器和下传感器，上传感器设于升降臂末端，下传感器设于所述支座机构的底板上，上传感器和下传感器上下对称安装，所述上传感器和下传感器上均设有多个矩形经向导电环和矩形纬向导电环。
可选的，所述上传感器和下传感器均分别包括探针、经向导电环、垫板、纬向导电环和基座，所述基座上安装有经向导电环和纬向导电环，所述经向导电环和纬向导电环通过垫板与基座相连接，在基座上形成阶梯结构，经向导电环和纬向导电环之间的层高差为环距，垫板由绝缘材料制成，经向导电环和纬向导电环在四个角和四条边的中心位置安装有对称分布的探针，纬向导电环相对于基座中心位置沿经向及纬向各偏移探针直径的距离，避免探针位置重叠，基座上探针穿过位置开有通孔，基座中心偏右位置设有引流管。
可选的，所述探针包括上盖帽、空心柱、弹簧、测针和针脚，所述空心柱内设有弹簧，空心柱上端设有上盖帽，下端设有测针，所述测针下端设有针脚。
本发明提供的另一技术解决方案是，提供了一种织物液态水经纬向传递差异测试方法，基于所述织物液态水经纬向传递差异测试装置，包括以下步骤：
通过步进电机、传动机构实现升降臂的上下运动，升降臂向下运动带动上传感器下降，将织物夹在上、下传感器之间，用水泵来提供定量的导电盐水测试液，当待测织物样本中的水分扩散到相应的探针所在的矩形区域时，通过两个传感器上的探针组来测量动态导湿过程中样本正反面及经纬向湿传递的变化。
可选的，所述的测试方法通过测试数据计算得到织物正、反面的经纬向湿传递速度，正、反面的经纬向湿传递距离和正、反面湿传递范围差10个特性指标，用以评价织物经纬向湿传递的差异性。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：织物在干燥的情况下，当对其所形成的闭合通路进行检测时，其电阻值很大，由于闭合通路中没有电流通过，因此两端的电压为零，然而当纺织物在湿润或含有水分的情况时，其电阻值下降，闭合通路中会有电流通过，此时电压也会增大，即所测得电阻值越大，水分含量越少；电阻值越小，水分含量越多。当水滴传递至最大范围且不再扩散时，通过测量到的阻值大小可以判断出液滴传递的范围。同时也可以将织物中的水分含量的测量转化为织物阻值的测量。本发明通过把织物液态水经纬向传递差异的测试转化为电阻的测量，测试装置结构简单，操作方便，且测量的精度高，可以较客观地获得织物的经纬向传递差异。
附图说明
图1为本发明织物液态水经纬向传递差异测试装置的整体结构图；
图2为上传感器的结构示意图；
图3为探针的结构示意图；
图4位最大经向导电环探针位置示意图；
图中：底板1、左支架2、下支架3、上支架4、联轴器5、步进电机6、丝杆7、滑轨8、右支架9、滑台10、升降臂11、微量泵12、出水管13、上传感器14、下传感器15、探针16、经向导电环17、垫板18、纬向导电环19、引流管20、基座21、上盖帽22、空心柱23、弹簧24、测针25、针脚26。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施进行详细说明。
本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。此外,本发明之附图中为了示意的需要,并没有完全精确地按照实际比例绘制,在此予以说明。
如图1、2、3和4所示，本发明的织物液态水经纬向传递差异测试装置，包括传感器运动机构、支座机构、液态水供给机构和经纬向测湿组件，所述传感器运动机构包括联轴器5、步进电机6、滚珠丝杆7、导轨8、滑块10、升降臂11，导轨8上方设有步进电机6，导轨8中间设有滚珠丝杆7，并通过联轴器5与步进电机6相联接，滑块10设于导轨中间，并与滚珠丝杆7相连接，滑块10中间设有升降臂11，带动升降臂11上下运动，所述支座机构包括底板1、左支架2、下支架3、上支架4和右支架9，底板1左右两侧平行设有左支架2和右支架9，左支架2和右支架9中间平行设有下支架3和上支架4，下支架3和上支架4正中间设有导轨8，所述液态水供给机构包括水泵12、出水管13、引流管20，水泵12设于升降臂11上方，水泵12正下方设有出水管13，出水管13设于引流管20内部，所述经纬向测湿组件包括上传感器14和下传感器15，上传感器14设于升降臂11末端，下传感器15设于底板1的正上方，上传感器14和下传感器15对称安装，所述上传感器14和下传感器15上均设有多个矩形经向导电环17和矩形纬向导电环19，矩形长边与短边之差为环距的两倍。
上传感器14和下传感器15包括探针16、经向导电环17、垫板18、纬向导电环19、基座21，基座21上安装有经向导电环17和纬向导电环19，经向导电环17和纬向导电环19通过垫板18与基座21相连接，在基座21上形成阶梯结构安装，经向导电环17和纬向导电环19之间的层高差为环距，垫板18由绝缘材料制成，经向导电环17和纬向导电环19在四个角和四条边的中心位置安装有对称分布的探针16，纬向导电环19相对于基座21中心位置沿经向及纬向各偏移探针16直径的距离，避免探针16位置重叠，基座21上探针16穿过位置开有通孔，基座21中心偏右位置设有引流管20。所述探针16包括上盖帽22、空心柱23、弹簧24、测针25、针脚26，空心柱23内设有弹簧24，空心柱23上端设有上盖帽22，下端设有测针25，测针25下端设有针脚26。
测试方法为：通过步进电机6、传动机构实现升降臂11的上下运动，升降臂11向下运动带动上传感器14下降，将织物夹在上、下传感器之间，用水泵12来提供定量的导电盐水测试液，当待测织物样本中的水分扩散到相应的探针16所在的矩形区域时，通过两个传感器上的探针16组来测量动态导湿过程中样本正反面及经纬向湿传递的变化。
测试原理为：织物在干燥的情况下，当对其所形成的闭合通路进行检测时，其电阻值很大，由于闭合通路中没有电流通过，因此两端的电压为零，然而当纺织物在湿润或含有水分的情况时，其电阻值下降，闭合通路中会有电流通过，此时电压也会增大，即所测得电阻值越大，水分含量越少；电阻值越小，水分含量越多。当水滴传递至最大范围且不再扩散时，通过测量到的阻值大小可以判断出液滴传递的范围。同时也可以将织物中的水分含量的测量转化为织物阻值的测量。
通过测试数据计算可以得到织物正、反面的经纬向湿传递速度，正、反面的经纬向湿传递距离和正、反面湿传递范围差10个特性指标，可以用来评价织物经纬向湿传递的差异性：
(1)正面经向湿传递距离，其定义为滴入的水分在织物正面经向上传递所能达到的最大距离。
(2)正面纬向湿扩散半径，其定义为滴入的水分在织物正面纬向上传递所能达到的最大距离。
(3)正面经向湿传递速度，其定义为正面经向湿传递距离与传递时间的比值。
(4)正面纬向湿传递速度，其定义为正面纬向湿传递距离与传递时间的比值。
(5)反面经向湿传递距离，其定义为滴入的水分在织物反面经向上传递所能达到的最大距离。
(6)反面纬向湿传递距离，其定义为滴入的水分在织物反面纬向上传递所能达到的最大距离。
(7)反面经向湿传递速度，其定义为反面经向湿传递距离与传递时间的比值。
(8)反面纬向湿传递速度，其定义为反面纬向湿传递距离与传递时间的比值。
(9)正面湿传递范围差，其定义为滴入的水分在织物正面经纬两向上传递所能到达最远导电环而形成的最大环形区域的面积差。
(10)反面湿传递范围差，其定义为滴入的水分在织物面经纬两向上传递所能到达最远导电环而形成的最大环形区域的面积差。
上述10指标中，可以设置每个指标所占的权重，加权平均后获得最终的测试数据。当然，上述数据还有其他的使用方式，例如，将10个指标分别与真实测试物的情况进行匹配训练，获得训练模型，则可利用未知织物的测试数据获得纺织物的类型，或者，已经纺织物的类型，反推其10个指标。在合格判断中，可以采用支持向量机进行二分类筛选，从而有利于本发明在工业端的应用。
虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。
以上仅就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。总之，凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种织物液态水经纬向传递差异测试装置，其特征在于：包括传感器运动机构、支座机构、液态水供给机构和经纬向测湿组件，所述传感器运动机构包括联轴器(5)、步进电机(6)、滚珠丝杆(7)、导轨(8)、滑块(10)和升降臂(11)，所述导轨(8)上方设有步进电机(6)，导轨(8)中间设有滚珠丝杆(7)，所述滚珠丝杆(7)通过联轴器(5)与步进电机(6)相联接，滑块(10)设于导轨中间，并穿置于滚珠丝杆(7)上，所述滑块(10)上连接升降臂(11)，以带动升降臂(11)上下运动，所述导轨(8)竖直设置于所述支座机构上，所述液态水供给机构包括水泵(12)、出水管(13)和引流管(20)，所述水泵(12)设于升降臂(11)上部，所述水泵(12)与出水管(13)连通，所述出水管(13)向下延伸并穿置于引流管(20)内，所述经纬向测湿组件包括上传感器(14)和下传感器(15)，上传感器(14)设于升降臂(11)末端，下传感器(15)设于所述支座机构的底板(1)上，上传感器(14)和下传感器(15)上下对称安装，所述上传感器(14)和下传感器(15)上均设有多个矩形经向导电环(17)和矩形纬向导电环(19)；
所述上传感器(14)和下传感器(15)均分别包括探针(16)、经向导电环(17)、垫板(18)、纬向导电环(19)和基座(21)，所述基座(21)上安装有经向导电环(17)和纬向导电环(19)，所述经向导电环(17)和纬向导电环(19)通过垫板(18)与基座(21)相连接，在基座(21)上形成阶梯结构，经向导电环(17)和纬向导电环(19)之间的层高差为环距，垫板(18)由绝缘材料制成，经向导电环(17)和纬向导电环(19)在四个角和四条边的中心位置安装有对称分布的探针(16)，纬向导电环(19)相对于基座(21)中心位置沿经向及纬向各偏移探针(16)直径的距离，避免探针(16)位置重叠，基座(21)上探针(16)穿过位置开有通孔，基座(21)中心偏右位置设有引流管(20)。
2.根据权利要求1所述的织物液态水经纬向传递差异测试装置，其特征在于：所述探针(16)包括上盖帽(22)、空心柱(23)、弹簧(24)、测针(25)和针脚(26)，所述空心柱(23)内设有弹簧(24)，空心柱(23)上端设有上盖帽(22)，下端设有测针(25)，所述测针(25)下端设有针脚(26)。
3.一种织物液态水经纬向传递差异测试方法，基于权利要求1所述的织物液态水经纬向传递差异测试装置，其特征在于：包括以下步骤：
通过步进电机(6)、传动机构实现升降臂(11)的上下运动，升降臂(11)向下运动带动上传感器(14)下降，将织物夹在上、下传感器之间，用水泵(12)来提供定量的导电盐水测试液，当待测织物样本中的水分扩散到相应的探针(16)所在的矩形区域时，通过两个传感器上的探针(16)组来测量动态导湿过程中样本正反面及经纬向湿传递的变化。
4.根据权利要求3所述的一种测试织物液态水经纬向传递差异的方法，其特征在于所述的测试方法通过测试数据计算可以得到织物正、反面的经纬向湿传递速度，正、反面的经纬向湿传递距离和正、反面湿传递范围差10个特性指标，可以用来评价织物经纬向湿传递的差异性。
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