CN1963419A - 一种熔喷非织造喷射气流温度场测量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种熔喷非织造喷射气流温度场测量方法及系统。包括先对热电偶进行校准，得到校准曲线，然后将热电偶置于待测温度场中，热电偶测量所在位置的气流温度，并将温度信号转换成模拟电压量，输入热电偶信号采集装置，热电偶信号采集装置将热电偶输出的模拟电压量转换成数字量，计算机通过温度测量专用程序根据校准曲线将电压值换算成温度值，将温度值记录下来并进行分析，计算机通过位移设置专用程序驱动热电偶位移装置，使热电偶按照设定的步长移动到下一测量点，重复进行完成整个温度场的测量。本发明的系统包括热电偶、热电偶位移装置、位移热电偶信号采集装置、计算机。本发明的方法及系统能够准确、有效地测量熔喷非织造喷射气流温度场，将为优化熔喷非织造工艺与设备发挥积极作用。

Description

一种熔喷非织造喷射气流温度场测量方法及系统

技术领域

本发明属于纺织领域，特别是涉及一种熔喷非织造喷射气流温度场测量方法及系统。

背景技术

熔喷非织造布由于纤维超细化、纤维比表面积大、孔径小、孔隙率大，且具有曲径过滤系统和树根状通道体系等深层过滤性能，因而能制作性能优越的过滤材料，而其特有的深层过滤性能却是平面过滤膜及机织物、针织物等过滤材料所不具备的，可广泛应用于白细胞等大分子物质过滤、饮用水净化、电池隔板、吸油毡等领域。纤维直径是熔喷非织造布的关键品质指标。而超细纤维则是通过高速高温喷射气流对聚合物熔体进行迅速拉伸来实现的，喷射气流的速度分布和温度分布将对聚合物拉伸的过程和结果(纤维直径)产生重要影响。因此，了解并掌握喷射气流速度分布和温度分布的特点和规律，对于优化喷头结构设计、优化熔喷生产工艺和提高熔喷产品质量都具有重要意义，因而该问题引起了研究者和生产者的极大关注。本专利发明人曾利用激光多普勒测速仪测量了熔喷喷射气流的速度分布，测量结果与理论计算结果吻合较好。但是，激光多普勒测速仪只能测量气流速度，不能测量气流温度。而又未见关于熔喷非织造喷射气流温度场测量方法的报道。因此，发明人设计了本专利的方法和系统，可对熔喷非织造喷射气流温度场进行测量。

温度测量方法可分为非接触式测温和接触式测温两类。非接触式测温是通过接受被测介质所发出的辐射热量来测量温度的。该方法的优点是，测温上限原则上不受限制，测温速度较快。但是，该方法易受物体辐射率、距离、烟尘和水气等因素影响，测温误差较大。接触式测温是通过测量体与被测介质的接触来测量温度的。测量时，被测介质与测量体之间进行热交换，达到热平衡，此时测量体的温度就是被测介质的温度。该方法的特点是，方法简单、可靠，测量精度高，但不能用于超高温的测量。为了保证测量精度，本发明采用了热电偶这种接触式测量手段。由于铜—康铜热电偶是标准型热电偶中准确度最高的一种，在0～100℃范围内可以达到0.05℃，且稳定性也很好，所以本发明采用了铜—康铜(T分度号)热电偶。

发明内容

本发明的目的是提供一种熔喷非织造喷射气流温度场测量方法及系统，可以准确、有效地测量熔喷非织造喷射气流温度场。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种熔喷非织造喷射气流温度场测量方法，包括如下步骤：

(1)对热电偶进行校准，取30个点记录其电压值和温度值，得到校准曲线，本系统的软件将其记录下来。

(2)将热电偶置于待测温度场中，热电偶测量所在位置的气流温度，并将温度信号转换成模拟电压量，输入热电偶信号采集装置。

(3)热电偶信号采集装置将热电偶输出的模拟电压量转换成数字量，传入计算机记录下来。

(4)计算机通过温度测量专用程序根据校准曲线将电压值换算成温度值，将温度值记录下来并进行分析。

(5)计算机通过位移设置专用程序驱动热电偶位移装置，使热电偶按照设定的步长移动到下一测量点，重复进行以上步骤完成整个温度场的测量。

一种熔喷非织造喷射气流温度场测量系统，包括热电偶、热电偶位移装置、位移热电偶信号采集装置、计算机；

所述的热电偶为铜—康铜(T分度号)热电偶；

所述的热电偶位移装置由计算机通过位移设置专用程序驱动；

所述的热电偶位移装置可以使热电偶沿着喷丝孔轴线和垂直于喷丝孔轴线方向发生位移；

所述的热电偶信号采集装置将热电偶输出的模拟电压量转换成数字量并传给计算机；

所述的计算机软件对热电偶位移装置进行控制和对测量结果进行记录和分析。

温度信号采集是通过本发明的热电偶实现的。

数据转换与传输是通过本发明设计的热电偶信号采集装置实现的。

数据记录与分析是由计算机调用本系统软件实现的。

热电偶信号采集装置将数据传给计算机是通过串行通讯实现的。

热电偶位移装置是由计算机通过位移设置专用程序来驱动的。

采用铜—康铜(T分度号)热电偶。

采用本发明设计的热电偶信号采集装置。

采用本发明设计的热电偶位移装置。

采用高性能微型计算机。

本发明的有益效果：

1.解决了准确、有效地测量熔喷非织造喷射气流温度场的问题；

2.给出熔喷非织造高温喷射气流的温度分布；

3.利用铜—康铜(T分度号)热电偶实现了整个流场温度分布的稳定、有效测量；

4.设计的位移设置专用程序和温度测量专用程序，操作简便，测量结果准确可靠；

5.有助于了解和掌握熔喷非织造喷射气流温度分布的特点和规律，对于优化熔喷工艺与设备及提高熔喷产品质量都具有积极意义。

附图说明

图1是本发明系统的结构示意图。

图2是第一种熔喷非织造喷射流场气流温度沿喷丝孔轴线(x轴)方向的分布。

图3是第一种熔喷非织造喷射流场气流温度沿垂直于喷丝孔轴线(y轴)方向的分布。

图4是第二种熔喷非织造喷射流场气流温度沿喷丝孔轴线(x轴)方向的分布。

图5是第二种熔喷非织造喷射流场气流温度沿垂直于喷丝孔轴线(y轴)方向的分布。

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。

请参阅图1，它是本发明系统的结构示意图。本发明系统先对热电偶1进行校准，得到校准曲线，本系统的软件将其记录下来，然后将热电偶1置于待测的熔喷喷头2喷射气流的温度场中，热电偶1测量所在位置的气流温度，并将温度信号转换成模拟电压量，输入热电偶信号采集装置3，热电偶信号采集装置3将热电偶1输出的模拟电压量转换成数字量，传入计算机4记录下来，计算机4通过位移设置专用程序驱动热电偶位移装置5，使热电偶1按照设定的步长移动到下一测量点，重复进行以上步骤完成整个温度场的测量。

一.硬件组成

由图1可知，本系统硬件组成主要包括热电偶1、热电偶信号采集装置3、计算机4、热电偶位移装置5等。热电偶1采用采用铜—康铜(T分度号)热电偶。数据转换与传输通过本发明设计的热电偶信号采集装置实现。热电偶信号采集装置将数据传给计算机通过串行通讯实现。热电偶位移装置由计算机通过位移设置专用程序来驱动。

本系统采用的硬件装置有：铜—康铜(T分度号)热电偶，本发明设计的热电偶信号采集装置，本发明设计的热电偶位移装置，高性能微型计算机。

二.软件部分

本系统的软件部分主要包括用于热电偶校准专用程序、位移设置专用程序、温度测量专用程序等。

1.热电偶校准专用程序：在0～100℃范围内取30个点，用热电偶测量每个点温度值，校准程序记录每个点对应的电压值，然后校准程序利用这30个点的电压值和温度值作出校准曲线并记录下来，以后测量得到的电压值即按照此曲线换算成温度值。

2.位移设置专用程序：利用该程序可设置热电偶移动的步长和待测点的数目等必要的测量信息。测量过程中，计算机通过该程序驱动热电偶位移装置使热电偶按照设定的步长移动到下一测量点。

3.温度测量专用程序：该程序对热电偶信号采集装置传输过来的电压数据进行记录，然后根据通过校准得到的校准曲线将电压值换算成温度值，将温度值记录下来并进行分析。

使用本发明系统进行熔喷非织造喷射气流温度场测量，具体步骤为：

(1)对热电偶进行校准，取30个点记录其电压值和温度值，得到校准曲线，本系统的软件将其记录下来。

(2)打开熔喷非织造喷头供气系统，使高温高速喷射流场形成。

(3)将热电偶置于待测温度场中，热电偶测量所在位置的气流温度，并将温度信号转换成模拟电压量，输入热电偶信号采集装置。

(4)热电偶信号采集装置将热电偶输出的模拟电压量转换成数字量，传入计算机记录下来。

(5)计算机通过温度测量专用程序根据校准曲线将电压值换算成温度值，将温度值记录下来并进行分析。

(6)计算机通过位移设置专用程序驱动热电偶位移装置，使热电偶按照设定的步长移动到下一测量点，重复进行以上步骤完成整个温度场的测量。

利用本发明熔喷非织造喷射气流温度场测量方法及系统对两种熔喷非织造喷射气流的温度场进行了测量，测量结果与理论计算结果的比较见图2至图5。

图2和图4分别是两种熔喷非织造喷射流场的气流温度沿喷丝孔轴线(x轴)方向的分布情况，图3和图5分别是这两种喷射流场气流温度沿垂直于喷丝孔轴线(y轴)方向的分布情况。图中黑点为测量值，实线为理论计算值。由这四个图可以看出，理论计算结果与实测结果吻合较好。本发明方法测量的熔喷非织造喷射气流的温度场与理论计算结果非常接近，说明本发明的方法及系统能够准确、有效地测量熔喷非织造喷射气流的温度场。

Claims (5)

1.一种熔喷非织造喷射气流温度场测量方法，包括如下步骤：

(1)对热电偶进行校准，取30个点记录其电压值和温度值，得到校准曲线，本系统的软件将其记录下来；

(2)将热电偶置于待测温度场中，热电偶测量所在位置的气流温度，并将温度信号转换成模拟电压量，输入热电偶信号采集装置；

(3)热电偶信号采集装置将热电偶输出的模拟电压量转换成数字量，传入计算机记录下来；

(4)计算机通过温度测量专用程序根据校准曲线将电压值换算成温度值，将温度值记录下来并进行分析；

(5)计算机通过位移设置专用程序驱动热电偶位移装置，使热电偶按照设定的步长移动到下一测量点，重复进行以上步骤完成整个温度场的测量。

2.根据权利要求1所述的一种熔喷非织造喷射气流温度场测量方法及系统，其特征在于步骤(3)中所述的热电偶信号采集装置将数据传给计算机是通过串行通讯实现的。

3.根据权利要求1所述的熔喷非织造喷射气流温度场测量方法及系统，其特征在于步骤(4)中所述的热电偶位移装置是由计算机通过位移设置专用程序来驱动的。

4.一种熔喷非织造喷射气流温度场测量系统，包括热电偶、热电偶位移装置、位移热电偶信号采集装置、计算机；其特征在于：

所述的热电偶为铜—康铜热电偶；

所述的热电偶位移装置由计算机通过位移设置专用程序驱动；

所述的热电偶位移装置是使热电偶沿着喷丝孔轴线和垂直于喷丝孔轴线方向发生位移；

所述的热电偶信号采集装置将热电偶输出的模拟电压量转换成数字量并传给计算机；

所述的计算机软件对热电偶位移装置进行控制和对测量结果进行记录和分析。

5.根据权利要求1或4所述的熔喷非织造喷射气流温度场测量方法及系统，其特征在于采用高性能微型计算机。

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