一种测试纺织品动态热传递特性的方法和装置

摘要

本发明公开了一种测试纺织品动态热传递特性的方法和装置。测试装置包括测试组件、传动机构、升降机构、支柱和底座。测试组件包括上压盘、下压盘、加热片、铜托片、压力传感器及热流传感器，传动机构由上挡板、电动机、联轴器、轴承、蜗轮安装架、蜗杆和蜗轮组成。测试方法为通过电动机、传动机构、升降机构实现上压盘的上下运动，由压力传感器控制上压盘的停止位置，在上压盘和纺织品动态接触过程中，由于上、下压盘间存在温差，设置在下压盘上方的热流传感器可测量接触过程中流经纺织品热流量及热传递的动态变化。通过测试并计算得到热调节时间和热心里刺激强度两个特性指标，可应用于纺织品检测行业，实现对纺织品动态热传递特性的快速测量。

说明书

技术领域

本发明属于纺织品物理特性测试领域，特别涉及纺织品动态热传递特性测试领域。

背景技术

导热(或热传递)系数是各种材料的基本性质之一。当物体内的不同部位存在温差或不 同温度的两物体因直接接触等都会存在一定的热传递。纺织品的热传递性能是服装用品的重 要性能之一，它是用来衡量纺织品的隔热保暖以及热调节性能的重要依据，也是消费者衡量织 物品质优劣的决定性因素之一。因此对纺织品的热传递性能进行研究在纺织品的研发中显得 尤为重要。

国内外广泛使用的纺织品热传递性能测试方法大多为稳态方法，即保持试样内的温度场 恒定时进行的测量。但稳态测量方法测试时间长、精度低、不利于误差分析、对测试装置要 求高，给实际工作带来了许多不便。

而动态(非稳态)测试法由于具有快速、多参数测量等特点，越来越多的受到了人们的 关注。中国专利CN101251502A公开了一种纺织品导热、扩散系数和体积热容的测量装置和方 法。该装置包括试样加热装置、数据采集系统和计算机系统，同时测量织物的导热系数、热 扩散系数、体积热容的方法。但该专利中样本是多层叠加，且施加的压力是通过外部加压机 直接控制。中国专利CN102253186A公开了一种织物热湿性能动态测试仪器，模拟外部环境对 织物热传递性能的影响，完成对织物热湿性能的测试；中国专利CN101551379A公开了一种织 物动态热湿传递性能的测试方法，该方法是在人工气候模拟仓中模拟人体皮肤周围环境，进 行纺织品热湿性能的测试。上述两种方法其思想大致相似，都是在模拟皮肤与织物之间形成 微气候环境，然后利用一定的传感器完成对织物热湿性能的测试。虽然该方法是织物热传递 研究领域的一个重大突破，但对人体皮肤环境进行模拟总是会存在一定的误差，另外也会导 致装置的复杂，不利于进一步的推广普及。中国专利CN101661526A公开了一种织物湿热传递 的仿真系统，该系统通过收集织物的材料属性、环境条件等信息，然后利用一系列科学技术 手段，将该织物的热传递性能形象的模拟出来。但该方法仅仅是侧重于仿真，与真实情况总 是有一定的差距，并且不同纺织品的物理结构总是千差万别的，这无形中也增加了仿真的难 度。

由此可见，在纺织品检测行业中，急需一种快速、简便而测试精确的方法和设备来完成 对纺织品动态热传递性能的测量，统一检验依据和手段，促进和指导生产，以满足市场需求， 是一个需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决纺织品检测中对纺织品动态热传递性能测试现有技术和方法 上的不足，提供一种能快速、简便、高精度的完成对纺织品动态热传递性能测试的方法和装 置。

一种测试纺织品动态热传递性能的方法和装置，测试装置包括测试组件、传动机构、升 降机构、底座和支柱，测试组件包括上压盘、加热片、上压盘铜托片、下压盘铜托片、下压 盘、热流传感器、压力传感器，上压盘下方设有加热片，加热片下方设有上压盘铜托片，底 座上方右侧设有下压盘，下压盘上方设有下压盘铜托片，下压盘铜托片上方设有热流传感器， 下压盘铜托片与下压盘间设有压力传感器，传动机构包括上挡板、电动机、联轴器、轴承、 蜗轮安装架、蜗杆、蜗轮，上挡板上方左侧设有电动机，电动机右边设有蜗杆，并通过联轴 器与蜗杆相联接，蜗杆两端设有轴承，蜗杆前方设有蜗轮，蜗轮上方设有蜗轮安装架，升降 机构包括导杆、连接板、滚珠丝杠，滚珠丝杠垂直设于底座中央，滚珠丝杠上端和蜗轮轴相 连，滚珠丝杠左侧平行设有两根导杆，连接板水平设于底座上方和上挡板下方空间，滚珠丝 杠和导杆垂直穿过连接板，连接板下方设有上压盘，底座和上挡板之间垂直方向设有四根支 柱，位于上挡板的四个角上，用以支撑上挡板。

上压盘下方设有一块薄型加热片与稳压电源相连，测试过程中使得产生的热流量能均匀 地通过纺织品样本进行传递。

下压盘铜托片与下压盘间均匀布置3个压力传感器，能将压力信号变成电信号，并通过 闭环反馈控制电动机的转动，从而实现对上压盘下降时运动到位的控制。

测试方法为：通过电动机、蜗轮蜗杆传动机构、升降机构实现上压盘的上下运动，上压 盘通过加热片加热到设定的上、下压盘之间的温差(10摄氏度)后，上压盘开始下降将纺织 品夹在上、下压盘之间，由压力传感器的测试值控制上压盘的停止位置，在上压盘和纺织品 样品动态接触过程中，通过设置在下压盘上方的热流传感器来测量接触过程中流经纺织品样 品的热流量及热传递的动态变化。通过测试数据计算可以得到热调节时间和热心里刺激强度 两个特性指标，可以用来评价纺织品的动态热传递特性。

本发明采用机电传动控制，并通过蜗轮蜗杆传动机构及滚珠丝杠升降机构实现测试装置 精准快速的上下往复运动，测试装置结构简单，容易实现，经济上也比较实惠，通过把纺织 品动态热传递特性的测试转化为接触过程中流经纺织品的热流量及热传递的动态变化的测 量，可以较客观的获得纺织品动态热传递特性，在一次测量中得到纺织品热调节时间和热心 里刺激强度两个特性指标，可以应用于纺织品检测行业，实现纺织品动态热传递性能的快速 测量。

附图说明

图1为一种测试纺织品动态热传递性能的方法和装置的整体结构图；

图2为本发明一个实施例的组成部分测试组件的结构示意图；

图中：上压盘1、加热片2、上压盘铜托片3、下压盘铜托片4、下压盘5、底座6、滚珠 丝杠7、支柱8、导杆9、连接板10、上挡板11、电动机12、联轴器13、轴承14、蜗轮安装 架15、蜗杆16、蜗轮17、热流传感器18、压力传感器19。

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。

如图1、2所示，一种测试纺织品动态热传递特性的方法和装置，测试装置包括测试组件、 传动机构、升降机构、底座6和支柱8，测试组件包括上压盘1、加热片2、上压盘铜托片3、 下压盘铜托片4、下压盘5、热流传感器18、压力传感器19，上压盘1下方设有加热片2， 加热片2下方设有上压盘铜托片3，底座6上方右侧设有下压盘5，下压盘5上方设有下压盘 铜托片4，下压盘铜托片4上方设有热流传感器18，下压盘铜托片4与下压盘5间设有压力 传感器19，传动机构包括上挡板11、电动机12、联轴器13、轴承14、蜗轮安装架15、蜗杆 16、蜗轮17，上挡板11上方左侧设有电动机12，电动机12右边设有蜗杆16，并通过联轴 器13与蜗杆16相联接，蜗杆16两端设有轴承14，蜗杆16前方设有蜗轮17，蜗轮17上方 设有蜗轮安装架15，升降机构包括导杆9、连接板10、滚珠丝杠7，滚珠丝杠7垂直设于底 座6中央，滚珠丝杠7上端和蜗轮16轴相连，滚珠丝杠7左侧平行设有两根导杆9，连接板 10水平设于底座6上方和上挡板11下方空间，滚珠丝杠7和导杆9垂直穿过连接板10，连 接板10下方设有上压盘1，底座6和上挡板11之间垂直方向设有四根支柱8，位于上挡板 11的四个角上，用以支撑上挡板11。

上压盘1下方设有一块薄型加热片2与稳压电源相连，测试过程中使得产生的热流量能 均匀地通过纺织品样本进行传递。

下压盘铜托片4与下压盘5间均匀布置3个压力传感器19，能将压力信号变成电信号， 并通过闭环反馈控制电动机12的转动，从而实现对上压盘1下降时运动到位的控制。

测试方法为：通过电动机12、蜗轮蜗杆传动机构、升降机构实现上压盘1的上下运动， 上压盘1通过加热片2加热到设定的上、下压盘之间的温差(10摄氏度)后，上压盘1开始 下降将纺织品夹在上、下压盘之间，由压力传感器19的测试值控制上压盘1的停止位置，在 上压盘1和纺织品样品动态接触过程中，通过设置在下压盘5上方的热流传感器18来测量接 触过程中流经纺织品样品的热流量及热传递的动态变化。

通过测试数据计算可以得到热调节时间和热心里刺激强度两个特性指标，用来评价纺织 品的动态热传递特性：

(1)热调节时间，其定义为从上压盘接触纺织品有热传递开始，流经纺织品的热流量冲 高到峰值并回落到平衡值的整个过程(热调节过程)所经历的时间。

(2)热心里刺激强度，其定义为热调节过程中热冲击对时间的积分，热冲击在计算时取 热流量的线性函数。

下面以一个具体的实施例来进一步说明本发明。

选用7种典型的纺织品织物试样，将被测试样剪成180×180mm的正方形样品。实验前将 样品置于温度21±1℃，相对湿度65±2％的环境中平衡24小时。经过本发明一个具体的实 施例的测试并计算得到相应的纺织品织物动态热传递特性指标如表1所示。

表1纺织品织物动态热传递特性指标

由表1数据可知，7种纺织品织物测试样品中：织物6的热调节时间最长，热缓冲能力 比较强，织物5的热调节时间最短，织物3的热心里刺激强度最大，说明织物4的热传递能 力和热缓冲能力都比较强。