專利名稱：測量織物動態(tài)熱濕傳遞的微氣候模擬儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種衣下微氣候模擬儀，特別是一種用于測試織物(服裝材料)動態(tài) 熱濕傳遞的微氣候模擬儀。
背景技術(shù)：
服裝材料和織物的熱濕傳遞性能及其評價是服裝舒適性研究的重要內(nèi)容，但是多年 來，學(xué)術(shù)界的研究主要集中于穩(wěn)態(tài)(靜態(tài))時服裝的熱濕傳遞，而實際上人體的散熱散濕 并非總是在穩(wěn)態(tài)條件下進行，尤其是在人體生理、心理以及外界環(huán)境影響下，人體——服 裝——環(huán)境之間的熱濕傳遞是一個動態(tài)的過程。近20年來學(xué)者們逐漸開始認識到動態(tài)熱 濕傳遞性能與穩(wěn)態(tài)時有很大差別，也紛紛開始將研究集中于織物的動態(tài)熱濕舒適性上。但 是動態(tài)熱濕傳遞過程相當復(fù)雜，而且由于實驗儀器的限制，許多學(xué)者無法對其進行動態(tài)跟 蹤，許多瞬時的變化無法了解，這在很大程度上影響了對熱濕動態(tài)變化的真正觀測，這也 就難以對其舒適性進行客觀的評價。
目前用于研究織物動態(tài)熱濕性能的儀器有很多，但都存在一定的缺陷。如Shinjung. Yoo和Roger L. Barker發(fā)表在Textile Res. J. 75(7)上的論文Comfort Properties of Heat-Resistant Protective Workwear in Varying Conditions of Physical Activity and Environment. Part 1: Thermophysical and Sensorial Properties of Fabric中提至lj的 由NCSU設(shè)計的動態(tài)測試面料瞬時熱濕傳遞的儀器裝置；國內(nèi)學(xué)者蔣培清發(fā)表在其博士論 文《織物動態(tài)熱濕舒適性能研究》中的"織物動態(tài)熱濕性能測試儀"；國內(nèi)學(xué)者劉瑜發(fā)表
在其博士論文《以靜態(tài)指標為輸入?yún)?shù)的織物動態(tài)濕舒適性能預(yù)測模型的建立》中的"動
態(tài)出汗熱板儀實驗裝置"等。其基本構(gòu)造大致相同，如圖1所示，由待測織物l、隔板2、 供水裝置3、熱平板4、模擬皮膚5和傳感器組成，通過抽取隔板來模擬瞬時的熱濕傳遞 過程，這類儀器都具有一模擬皮膚或是類似模擬皮膚(具有其功能)的裝置，雖然它是從 織物試樣剛接觸模擬微氣候區(qū)就記錄溫濕度的變化，但其模擬皮膚的溫度和濕度是不變 的，因而僅涉及了織物的吸濕平衡過程，還不是一個完整的動態(tài)過程，只能稱之為準動態(tài) 測試。只有模擬皮膚的溫度是變化的，才稱之為動態(tài)測試。
實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種測量織物動態(tài)熱濕傳遞的微氣候模擬儀， 以解決現(xiàn)有技術(shù)中不能完全模擬動態(tài)的缺陷。 技術(shù)方案本實用新型提供了一種測試織物動態(tài)熱濕傳遞的微氣候模擬儀，包括外殼、模擬皮膚、 待測織物、溫度、濕度傳感器、隔熱保護層、水、水中溫度傳感器、加熱電阻絲和外部數(shù) 據(jù)分析處理設(shè)備，所述的模擬皮膚固定在外殼上，其上是活動放置在外殼上的待測織物， 所述的模擬皮膚和待測織物之間是模擬衣下微氣候區(qū)，寬度0. 5mm 2mm，所述的溫度、濕 度傳感器為三組，分別固定在待測面料的正反兩面和模擬皮膚的上表面，所述的隔熱保護 層安裝在所述外殼的底部和四周，加熱電阻絲作為熱源，給水加熱，水中溫度傳感器用于 監(jiān)測水溫。
所述的外殼為圓筒形。
所述的待測織物為一層、二層或三層。
所述的待測織物是通過橡膠固定圈放置在外殼的凹槽上，橡膠固定圈連同待測織物可 從儀器一側(cè)拉出和推入。
所述的外部數(shù)據(jù)分析處理設(shè)備包括信號調(diào)理器、A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)采集和 分析處理系統(tǒng)，溫度、濕度傳感器信號連同水中溫度傳感器和加熱電阻絲的信號通過信號 調(diào)理器、A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集卡后，送往數(shù)據(jù)采集和分析處理系統(tǒng)。
所述的外殼的材料選自有機玻璃、不銹鋼材料或鋁合金材料；模擬皮膚的材料選自聚 四氟乙烯樹脂膜、聚丙烯膜或純棉織物；所述的隔熱保護層的材料選自聚氨酯塑料泡沫或 尼龍材料。
數(shù)據(jù)采集和分析處理系統(tǒng)以美國國家儀器(NI)公司的虛擬儀器為架構(gòu)，以LabVIEW 為系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境編制，采用PID和模糊控制算法控制模擬皮膚溫度按所需的要求變化， 并對待測織物正反兩面的溫濕度值進行實時記錄和顯示。
儀器放置于人工氣候室中，其中溫度控制范圍為-35 50'C，相對濕度控制范圍為40 95%。 有益效果
本實用新型模擬皮膚的溫度可按所需要求連續(xù)變化，待測織物也可從儀器一側(cè)瞬時拉
出或推入，實現(xiàn)了織物熱濕傳遞的完全動態(tài)模擬。
圓筒形的外殼可以減少微氣候區(qū)溫濕度分布不勻的影響。 儀器可對織物進行不同空氣層厚度的測試，也可進行多層織物測試。 通過更換不同的模擬皮膚，可進行皮膚出液態(tài)汗和氣態(tài)汗兩種模擬情況下的測試。 本實用新型的應(yīng)用范圍廣泛，實用性強，不僅可用于織物和服裝面料動態(tài)熱濕傳遞舒
適性的評價，而且可以作為服用面料產(chǎn)品開發(fā)的性能指標測試儀并且制造成本低，能夠?qū)崿F(xiàn)實時精確的動態(tài)數(shù)據(jù)采集，可以大規(guī)模進行工業(yè)生產(chǎn)。

圖1 現(xiàn)有織物動態(tài)熱濕性能測試儀器的結(jié)構(gòu)示意圖2 本實用新型的微氣候模擬儀的結(jié)構(gòu)示意圖3 本實用新型的微氣候模擬儀的外部設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本實用新型。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本 實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本實用新型講糴的內(nèi)容 之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申 請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
如附圖2和附圖3所示， 一種測試織物動態(tài)熱濕傳遞的微氣候模擬儀，包括外殼l、 模擬皮膚2、待測織物3、溫度、濕度傳感器(三組)4、隔熱保護層5、橡膠固定圈6、 凹槽7、水8、水中溫度傳感器9、加熱電阻絲10、信號調(diào)理器12、 A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集 卡13、數(shù)據(jù)采集和分析處理系統(tǒng)14。其中，外殼1制成圓筒形；將溫度、濕度傳感器4 分別固定在待測面料3的正反兩面，再將待測面料3固定在橡膠固定圈6上，瞬時推入儀 器，放置于凹槽7中，以模擬人體皮膚開始出汗的狀態(tài)，將橡膠固定圈6拉出儀器可模擬 人體皮膚出汗停止的狀態(tài)；待測織物3與模擬皮膚2間的微氣候區(qū)厚度可在0.5cm、 lcm、 1.5cm、 2cm之間選擇；數(shù)據(jù)采集和分析處理系統(tǒng)14以LabVIEW為系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境編制； 加熱電阻絲10作為熱源，給水8加熱，由數(shù)據(jù)采集和分析處理系統(tǒng)14控制水溫，使模擬 皮膚2達到所需的溫濕度值或按照所需的溫度曲線變化；待測面料正反兩面的溫度、濕度 傳感器信號也通過信號調(diào)理器12、 A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集卡13,送往數(shù)據(jù)采集和分析處理系 統(tǒng)H，進行溫濕度數(shù)值和曲線的記錄和顯示。
實施例1
外殼l采用有機玻璃制成，模擬皮膚2采用聚四氟乙烯樹脂膜，隔熱保護層5采用聚 氨酯塑料泡沫制成;溫度傳感器采用美國Honeywell公司制造的Ptl00鉬電阻溫度傳感器， 尺寸為5mm (長)X2咖(寬)X l咖(厚)，溫度范圍為一50。C 100。C,精度0.1。C;濕 度傳感器采用美國Honeywell公司制造的HIH3610型高分子膜(熱固性樹脂膜)濕敏電容 傳感器，其尺寸為8.9mra (長)X3.8咖(寬)X0.6咖(厚)，電源電壓5V直流，精度2 %RH;水中溫度傳感器9采用Honeywell公司浸入式溫度傳感器VF20T型；數(shù)據(jù)采集和分 析處理系統(tǒng)14通過PID和模糊控制算法控制水溫，使模擬皮膚穩(wěn)定在人體出汗時的狀態(tài)，
5即溫度(33土0.5)'C ，相對濕度(100±2)% ;待測織物3為一層或多層(最多四層)服用 面料，各層織物之間以及織物與模擬皮膚間的距離可任意設(shè)置。該套配置可測試模擬皮膚 恒溫恒濕且大量出汗(氣態(tài)汗)狀態(tài)下，單層織物(或多層織物)的動態(tài)熱濕傳遞性能。
實施例2
外殼1采用不銹鋼材料制成，模擬皮膚2采用聚四氟乙烯樹脂膜，隔熱保護層5采用 尼龍材料制成；數(shù)據(jù)采集和分析處理系統(tǒng)14通過PID和模糊控制算法控制水溫，使模擬 皮膚的溫度從28'C升高至33'C(近似直線升溫，升溫時間為30min)，然后穩(wěn)定在(33土0. 5) 'C，濕度恒定在(100±4)%，模擬皮膚出汗狀態(tài)為氣態(tài)汗，其它設(shè)置與實施例1相同。該 套配置可測試模擬皮膚變溫且大量出汗(氣態(tài)汗)狀態(tài)下，單層織物(或多層織物)的完 全動態(tài)熱濕傳遞性能。
實施例3
外殼1采用鋁合金材料制成，模擬皮膚2采用純棉織物，隔熱保護層5采用尼龍材料 制成；其它設(shè)置與實施例1相同。該套配置可測試模擬皮膚恒溫恒濕且大量出汗(液態(tài)汗) 狀態(tài)下，單層織物(或多層織物)的動態(tài)熱濕傳遞性能。
權(quán)利要求1.一種測試織物動態(tài)熱濕傳遞的微氣候模擬儀，包括外殼(1)、模擬皮膚(2)、待測織物(3)、溫度、濕度傳感器(4)、隔熱保護層(5)、水(8)，其特征是還包括水中溫度傳感器(9)、加熱電阻絲(10)和外部數(shù)據(jù)分析處理設(shè)備(11)，所述的模擬皮膚(2)固定在外殼(1)上，其上是活動放置在外殼(1)上的待測織物(3)，所述的模擬皮膚(2)和待測織物(3)之間是模擬衣下微氣候區(qū)，寬度0.5mm～2mm，所述的溫度、濕度傳感器(4)為三組，分別固定在待測面料(3)的正反兩面和模擬皮膚(2)的上表面，所述的隔熱保護層(5)安裝在所述外殼(1)的底部和四周，加熱電阻絲(10)作為熱源，給水(8)加熱，水中溫度傳感器(9)用于監(jiān)測水溫。
2. 如權(quán)利要求1所述的測試織物動態(tài)熱濕傳遞的微氣候模擬儀，其特征是所述的外殼 (l)為圓筒形。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的測試織物動態(tài)熱濕傳遞的微氣候模擬儀，其特征是所述的 待測織物(3)為一層、二層或三層。
4. 如權(quán)利要求3所述的測試織物動態(tài)熱濕傳遞的微氣候模擬儀，其特征是所述的代測 織物(3)是通過橡膠固定圈(6)放置在外殼(1)的凹槽(7)上，橡膠固定圈(6)連同待測織 物(3)可從儀器一側(cè)拉出和推入。
5. 如權(quán)利要求4所述的測試織物動態(tài)熱濕傳遞的微氣候模擬儀，其特征是所述的外部 數(shù)據(jù)分析處理設(shè)備(11)包括信號調(diào)理器(12)、 A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集卡(13)、數(shù)據(jù)采集和 分析處理系統(tǒng)(14)，溫度、濕度傳感器(4)信號連同水中溫度傳感器(9)和加熱電阻絲 (10)的信號通過信號調(diào)理器(12)、 A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集卡(13)后，送往數(shù)據(jù)采集和分析 處理系統(tǒng)(14)。
6. 如權(quán)利要求5所述的測試織物動態(tài)熱濕傳遞的微氣候模擬儀，其特征是所述的外殼 (l)的材料選自有機玻璃、不銹鋼材料或鋁合金材料；模擬皮膚(2)的材料選自聚四氟 乙烯樹脂膜、聚丙烯膜或純棉織物；所述的隔熱保護層(5)的材料選自聚氨酯塑料泡沫 或尼龍材料。
專利摘要本實用新型涉及一種測試織物動態(tài)熱濕傳遞的微氣候模擬儀，包括外殼(1)、模擬皮膚(2)、待測織物(3)、溫度、濕度傳感器(4)、隔熱保護層(5)、水(8)，水中溫度傳感器(9)、加熱電阻絲(10)和外部數(shù)據(jù)分析處理設(shè)備(11)，所述的模擬皮膚(2)固定在外殼(1)上，其上是活動放置在外殼(1)上的待測織物(3)。本實用新型實現(xiàn)了織物熱濕傳遞的完全動態(tài)模擬，用于織物和服裝面料動態(tài)熱濕傳遞舒適性的評價，實時精確的動態(tài)數(shù)據(jù)采集，制造成本低，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號G01N33/36GK201163280SQ20072007695
公開日2008年12月10日 申請日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者張渭源, 凱 楊, 陳益松 申請人:東華大學(xué)