專利名稱：：一種織物接觸冷感測試裝置及測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種織物接觸冷感測試裝置及測試方法，屬于紡織工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：隨著生活水平的提高，服裝的舒適性受到人們極大的關(guān)注?？椢锏臒醾鬟f性能是影響服裝熱舒適性的重要因素。服裝的熱舒適性是指通過織物的熱傳遞作用，使人體在變化的環(huán)境中能獲得舒適滿意的感覺。人體穿著衣服后，身體與環(huán)境之間始終處于能量交換之中，人體的舒適感覺，取決于人體本身產(chǎn)生的熱量和向環(huán)境散發(fā)熱量之間能量交換的平衡。由織物制成的服裝，在能量交換中通過熱傳遞過程中起著調(diào)節(jié)作用。圍繞紡織品服裝的熱傳遞性能及其對舒適性的影響進(jìn)行深入研究，建立了一套評價織物熱舒適性的客觀指標(biāo)。熱阻就是其中的一個重要指標(biāo)。研究熱阻的方法很多，其中實驗儀器測試方法是常用的研究方法。用儀器對織物的熱傳遞性能進(jìn)行測定、并建立相應(yīng)指標(biāo)，可以對服裝的舒適性能進(jìn)行定量描述，并且不受心理和生理等因素的影響，測試結(jié)果具有可比性，有利于生產(chǎn)部門對服裝或織物的質(zhì)量控制和產(chǎn)品設(shè)計。織物的熱傳遞性能通常用平板法測試方法(GB/T11048-2008，IS011092和ASTMF1868)。其原理是將試樣覆蓋在恒溫實驗板上，使試驗板的熱量只能通過試樣的方向散發(fā)。試驗時，通過測定試驗板在一定時間內(nèi)保持溫度所需的加熱時間來計算織物的保暖指標(biāo)。關(guān)于熱傳遞性能研究，盡管出現(xiàn)了許多新技術(shù)如熱脈沖、熱波、光熱方法和光聲方法應(yīng)用在熱性能測試方面，但應(yīng)用熱板和熱電偶仍是測試織物熱性能的有效方法，研究者對于測試裝置的設(shè)計大多都是基于熱平板，只是各自對于織物兩側(cè)條件的設(shè)計不同。這種測試方法只能測試織物達(dá)到穩(wěn)態(tài)的熱性能指標(biāo)，與實際服裝與實際有一定的差異，僅適合于對織物的舒適性進(jìn)行粗略描述，不能反映織物的動態(tài)熱傳遞性能。隨著研究的深入，很多學(xué)者開始注意到服裝內(nèi)微氣候的重要影B向，分別設(shè)計了不同類型的微氣候測試儀，通過模擬在外界環(huán)境中，檢測皮膚與試樣間的微氣候變化情況及熱濕傳遞情況。即檢測人體熱量和汗汽通過織物內(nèi)空氣層、織物及織物外空氣層與環(huán)境進(jìn)行能量交換、質(zhì)量交換的全過程，用溫度梯度和濕度梯度法測試出織物能量交換和質(zhì)量交換的狀態(tài)變化，從而反映織物對能量流和質(zhì)量流的阻力。這種服料的儀器測試并不能真實地反映服裝配套的整體性能，國內(nèi)外學(xué)者還同步開展了假人測試技術(shù)和評價方法的研究，更逼真地模擬人體穿著服裝的狀態(tài)。暖體假人法是在設(shè)定的環(huán)境條件下，模擬人體、服裝和環(huán)境間的熱交換過程，測試服裝整體或局部的熱濕傳遞性能的較先進(jìn)的實驗方法，優(yōu)點是精確度高、重復(fù)性好，并可在真人無法試驗的極端環(huán)境條件下，進(jìn)行服裝的熱濕傳遞性能試驗。然而由于暖體假人法是在嚴(yán)格控制的人工氣候條件下，通過做大量的實驗并進(jìn)行分析而得出結(jié)論的，測試時間長、費用高。接觸冷感是指織物與皮膚接觸時，織物溫度低于人體皮膚溫度，人體與織物之間發(fā)生熱交換，從而人體產(chǎn)生對織物的冷、暖的感覺，稱之為接觸冷感?？椢锝佑|人體時發(fā)生瞬間的熱傳遞現(xiàn)象，環(huán)境溫度的織物從人體皮膚表面吸收大量熱量，使人體感覺到冷，冷感的強(qiáng)弱與織物的熱傳遞性能有關(guān)。接觸冷感是紡織品舒適性的重要性能之一，由于存在織物的熱交換現(xiàn)象，是一個動態(tài)熱傳遞過程，因此上面的研究方法都不能正確反映織物的接觸冷感。隨著人們生活水平的提高.對服用紡織品的各方面舒適性能要求越來越高，接觸冷感已越來越引起人們的關(guān)注。尤其是冬季使用的紡織品，接觸冷感已成為影響織物熱舒適性能的一個重要指標(biāo)。傳統(tǒng)的評價方法是采用日本川端開發(fā)的精密迅速熱物性測定裝置KES-F7，通過測試最大瞬態(tài)熱流量Qmax類來評價織物的冷暖感，但是測試設(shè)備貴，技術(shù)要求高，使用和維護(hù)費用高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為評價織物的接觸織物的接觸冷感，提出一種新的織物接觸冷感測試裝置和測試方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種織物接觸冷感測試裝置及測試方法。測試裝置由絕熱帽罩(1)、測試板(2)、水槽(3)、織物夾板(4)、加熱器(5)、織物表面溫度傳感器(6)等組成。水槽(3)上表面設(shè)置凸起的平臺，測試板(2)鑲嵌在凸起的平臺中并構(gòu)成測試平臺，在水槽(3)的上表面還設(shè)置有加熱器(5)和進(jìn)水管(8)，加熱器(5)的下端設(shè)置在水槽(3)內(nèi)，水槽(3)的外壁上包覆有絕熱層(9)，絕熱帽罩(1)置放在水槽(3)的上表面上。所述的測試板(2)為銅材料或鋁合金材料。所述的進(jìn)水管(8)的進(jìn)水口高度高于測試平臺的高度。所述的液體介質(zhì)為蒸餾水或植物油。所述的織物表面溫度傳感器(6)為鉑電阻溫度傳感器?？椢锝佑|冷感測試裝置的測試方法，其測試方法包括如下步驟—測試準(zhǔn)備(a)待測織物(7)的預(yù)處理，即將待測的織物，放置在人工氣候室24小時；(b)測試裝置的調(diào)整，即從進(jìn)水管(8)處往水槽(3)注入液體介質(zhì)，將帽罩(1)蓋在測試平臺上，通過加熱器(5)將水槽(3)內(nèi)的液體介質(zhì)加熱使測試板的溫度調(diào)整至攝氏35°C;(c)將織物表面溫度傳感器(6)粘貼在待測織物(7)的上表面；(d)織物表面溫度傳感器(6)與單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，單片機(jī)與上位計算機(jī)連接。二測試待測試板(2)的溫度恒定35t:后，取下帽罩(1)，迅速把待測織物(7)平鋪在測試板(2)上，再蓋上帽罩(1)，按每秒10次的數(shù)據(jù)采集頻率開始測試。三數(shù)據(jù)處理一io將單片機(jī)每秒采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理，足=SXy/10，其中&為該i時間段的織物表面溫度平均值，Xij為該i時間段第j時刻采集到的織物表面溫度，j=1，2，...，10，4計算出每秒的織物表面溫度平均值后，求出織物表面溫度升溫速率的最大值。maxH+1—H{i=1，2，...，n—1}，其中1為第i秒的織物表面溫度升溫速率。用織物表面溫度的升溫速率的最大值來評價織物的冷感，溫度差越大，織物的冷感越強(qiáng)。由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明測試裝置它結(jié)構(gòu)合理、使用方便、體積小、制造成本低、可以大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)；本發(fā)明測試裝置采用穩(wěn)定性好、精確度高的鉑電阻作為溫度傳感器，提高了測試精度。測試平臺的上方設(shè)置了由絕熱材料制成的帽罩，不僅可以減少周圍環(huán)境對測試的影響，而且可以減少織物熱輻射帶來的熱量損失，提高測試的可靠性；本發(fā)明的測試裝置及測試方法解決了以往測試織物的最大瞬態(tài)熱流量Qmax評價織物冷感時技術(shù)要求高、測試成本高的不足。本發(fā)明的織物接觸冷感測試裝置及測試方法可用于織物的接觸冷暖感評價領(lǐng)域。圖1為本發(fā)明的織物表面溫度測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本發(fā)明實施例的測試裝置的測試原理圖圖3為本發(fā)明實施例的測試的織物表面升溫速率圖具體實施例方式下面將結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步說明見附圖測試裝置由絕熱帽罩1、測試板2、水槽3、織物夾板4、加熱器5、織物表面溫度傳感器6等組成，鉑電阻具有良好的穩(wěn)定性和精確度，織物表面溫度傳感器6采用鉑電阻溫度傳感器，在水槽3上表面設(shè)置凸起的平臺，由于銅材料和鋁合金材料的熱傳導(dǎo)較快，測試板2采用銅材料或鋁合金材料，并且材料的厚度大于8mm，可以增加測試板2自身的熱容量，提高測試的精度，測試板2鑲嵌在凸起的平臺中并構(gòu)成測試平臺，在水槽3的上表面還設(shè)置有加熱器5和進(jìn)水管8，測試板2與水槽3內(nèi)的液體介質(zhì)應(yīng)中間無氣泡，均勻接觸，進(jìn)水管8的進(jìn)水口高度高于測試平臺的高度，加熱器5的下端設(shè)置在水槽3內(nèi)，水槽3的外壁上包覆的絕熱層9可以防止測試過程中熱量的損失，影響測試精度，絕熱帽罩1置放在水槽3的上表面上，防止熱輻射所帶來的熱量流失?？椢锉砻鏈囟葌鞲衅?與單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，來自溫度傳感器6的信號經(jīng)過信號放大回路進(jìn)行放大，使之適合于單片機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換的輸入電壓05V要求，信號進(jìn)入單片機(jī)后，經(jīng)過A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過串行通信端口傳遞給上位計算機(jī)，由計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理?？椢锝佑|冷感測試裝置的測試方法，其測試方法包括如下步驟—測試準(zhǔn)備(a)待測織物7的預(yù)處理，即將待測的織物，放置在人工氣候室24小時，以便于織物充分達(dá)到熱濕平衡，人工氣候室的溫度為攝氏(25士irC，相對濕度(50±2)%。(b)測試裝置的調(diào)整，即從進(jìn)水管8處往水槽3注入液體介質(zhì)，液體介質(zhì)可以是蒸餾水或者是植物油。采用蒸餾水可以避免普通自來水在加熱過程中產(chǎn)生氣泡從而在測試板2下面形成堆積氣泡，改變測試板2與液體介質(zhì)間的接觸狀況，影響測試精度，植物油在加熱過程中，不會產(chǎn)生氣泡，測試板2受熱均勻，可以保證測試精度。將帽罩l蓋在測試平臺上，減少測試板2因熱輻射而產(chǎn)生的熱量損失，測試板2的溫度用一個溫度傳感器觀察，通過加熱器5將水槽3內(nèi)的液體介質(zhì)加熱，使測試板2的溫度調(diào)整至攝氏35°C。(c)將織物表面溫度傳感器6粘貼在待測織物7的上表面。(d)織物表面溫度傳感器6與單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，單片機(jī)通過通過串行通信端口與上位計算機(jī)相連，啟動單片機(jī)和上位計算機(jī)的數(shù)據(jù)處理程序。二測試先用貼附在測試板上的溫度傳感器測試測試板2的溫度，待測試板2的溫度恒定在35t:保持五分鐘以上后，取下帽罩1，迅速把織物夾板4夾持好的待測織物7平鋪在測試板2上，再蓋上帽罩1，防止待測織物7的熱輻射影響測試精度，單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)按每秒IO次的數(shù)據(jù)采集頻率開始測量，并把模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過串行通信端口及時傳送給上位計算機(jī)，采集時間為60秒，三數(shù)據(jù)處理—10上位計算機(jī)將單片機(jī)每秒采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理，^,=H義,://10，乂=1其中&為該i時間段的織物表面溫度平均值，Xij為該i時間段第j時刻采集到的織物表面溫度，j=1，2，...，10，計算出每秒的織物表面溫度平均值后，求出織物表面溫度升溫速率的最大值。maxlUilU=1，2，，59}其中1為第i秒的織物表面溫度升溫速率。用織物表面溫度的升溫速率的最大值max||{i=1，2，...，59}來評價織物的冷感，升溫速率的最大值越大，織物的冷感越強(qiáng)。具體實施例用以上測試方法分別對三種織物表面的溫度隨時間的變化進(jìn)行測試，求出織物表面溫度的升溫速率的最大值，評價織物的冷感。表1三種織物表面溫度每秒的平均值(°C)表1時間(秒)棉織物絲綢織物毛織物024.92525.09725.030125.03526.36925.841226.08328.14827.223327.42529.48128.307428.43230.38429.2906<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表2三種織物各時間段的升溫速率(°C/S)表2<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>冷感評價依據(jù)織物上表面溫度隨時間變化的曲線如圖2所示。1\，T2分別為織物上表面溫度傳感器在tnt2時刻所測的對應(yīng)的溫度。單位面積內(nèi)，一定的溫度T可以認(rèn)為對應(yīng)一定的熱量q，設(shè)其對應(yīng)系數(shù)為ajjq=aT，其中a因織物的不同而不同。如圖2所示，設(shè)在^時刻織物上表面單位面積內(nèi)的熱量為Ql，t2時刻其熱量為q2。熱量從織物的一側(cè)傳遞到另一側(cè)，織物上表面接受來自與測試板接觸的織物下表面?zhèn)鬟f過來的熱量qa的同時，也在向外界釋放一定的熱量qb，接受的熱量大于釋放的熱量，這種熱量差隨著時間的延續(xù)而逐漸積累，宏觀上表現(xiàn)為織物上表面溫度的上升。q=qa-qb(1)其中q為在t時刻織物上表面單位面積內(nèi)的熱量(J/m2h);qa為在t時刻織物上表面單位面積內(nèi)來自與測試板接觸的織物下表面?zhèn)鬟f的熱量(J/m2h)qb為在t時刻織物上表面單位面積內(nèi)向外界釋放的熱j織物表面溫度上升的速率為將式(1)代入式(2)(J/m2h)(2)"02—A)(《2。-&6)—(仏a一《")—《2。仏a《2A一《1A《2。一《a熱量從織物的一面向另一面熱傳遞，(f_。就是在(t2_t》時間內(nèi)從測試板傳遞到單位面積織物上表面的熱量，它與織物的動態(tài)熱傳遞有關(guān)，傳遞的熱量越大，織物接觸冷感就越強(qiáng)。令t廠^=At，則(3)變?yōu)閆^ZU《2。U""(3)At很小時，在絕熱的實驗空間內(nèi)，織物上表面向外界釋放的熱量較少，且相對穩(wěn)定，故-^T近視為一常量。有式(4)可知，織物瞬間傳遞的熱量(q2a_q2b)越大，織物升溫就越快，所以用升溫速率(r2-7;厶^)能描述織物內(nèi)部熱傳遞速率的快慢，能反映織物動態(tài)熱傳遞性能的優(yōu)良，升溫速率越快，織物傳遞熱量就越快，接觸冷感就越強(qiáng)。1權(quán)利要求一種織物接觸冷感測試裝置，其特征在于測試裝置由絕熱帽罩(1)、測試板(2)、水槽(3)、織物夾板(4)、加熱器(5)、織物表面溫度傳感器(6)等組成，水槽(3)上表面設(shè)置凸起的平臺，測試板(2)鑲嵌在凸起的平臺中并構(gòu)成測試平臺，在水槽(3)的上表面還設(shè)置有加熱器(5)和進(jìn)水管(8)，加熱器(5)的下端設(shè)置在水槽(3)內(nèi)，水槽(3)的外壁上包覆有絕熱層(9)，絕熱帽罩(1)置放在水槽(3)的上表面上。2.如權(quán)利要求l所述的一種織物接觸冷感測試裝置，其特征在于所述的測試板(2)為銅材料或鋁合金材料。3.如權(quán)利要求1所述的一種織物接觸冷感測試裝置，其特征在于所述的進(jìn)水管(8)的進(jìn)水口高度高于測試平臺的高度。4.如權(quán)利要求1所述的一種織物接觸冷感測試裝置，其特征在于所述的織物表面溫度傳感器(6)為鉑電阻溫度傳感器。5.織物接觸冷感測試裝置的測試方法，其特征在于其測試方法包括如下步驟一測試準(zhǔn)備(a)待測織物(7)的預(yù)處理，即將待測的織物，放置在人工氣候室24小時，(b)測試裝置的調(diào)整，即從進(jìn)水管(8)處往水槽(3)注入液體介質(zhì)，將帽罩(1)蓋在測試平臺上，通過加熱器(5)將水槽(3)內(nèi)的液體介質(zhì)加熱使測試板(2)的溫度調(diào)整至攝氏35°C，(c)將織物表面溫度傳感器(6)粘貼在待測織物(7)的上表面，(d)織物表面溫度傳感器(6)與單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，單片機(jī)與上位計算機(jī)連接，二領(lǐng)lj試待測試板(2)的溫度恒定35t:后，取下帽罩(l)，迅速把待測織物(7)平鋪在測試板(2)上，再蓋上帽罩(l)，按每秒IO次的數(shù)據(jù)采集頻率開始測試，三數(shù)據(jù)處理將單片機(jī)每秒采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中1為該i時間段的織物表面溫度平均值，Xij為該i時間段第j時刻采集到的織物表面溫度，j=1，2，...，10計算出1后，求出織物表面溫度升溫速率的最大值<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中為第i秒的織物表面溫度升溫速率。6.如權(quán)利要求5所述的測試方法，其特征在于所述的液體介質(zhì)為蒸餾水或植物油。全文摘要本發(fā)明涉及一種織物接觸冷感測試裝置及測試方法，屬于紡織工程領(lǐng)域。測試裝置由外罩、測試板、水槽、織物夾板、織物表面溫度傳感器等組成。本發(fā)明測試裝置它結(jié)構(gòu)合理、使用方便、體積小、制造成本低、可以大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)；本發(fā)明測試裝置采用穩(wěn)定性好、精確度高的鉑電阻作為溫度傳感器，提高了測試精度。測試平臺的上方設(shè)置了由絕熱材料制成的帽罩，不僅可以減少周圍環(huán)境對測試的影響，而且可以減少織物熱輻射帶來的熱量損失，提高測試的可靠性；本發(fā)明的測試裝置及測試方法解決了以往測試織物的最大瞬態(tài)熱流量Qmax評價織物冷感時技術(shù)要求高、測試成本高的不足。本發(fā)明的織物接觸冷感測試裝置及測試方法可用于織物的接觸冷暖感評價領(lǐng)域。文檔編號G01N25/20GK101736570SQ20091027312公開日2010年6月16日申請日期2009年12月9日優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日發(fā)明者張如全申請人:武漢科技學(xué)院