專利名稱：織物導濕排汗性能檢測方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種檢測方法及裝置，具體而言是指一種織物導濕 排汗性能檢測方法及其裝置。
背景技術：
目前，用于織物導濕排汗性能檢測方法及裝置主要有以下幾種 (1)電響應原理自動檢測法
Hollies, Kaessinger， Watson等人于20世紀50年代就開始從事 這方面研究，他們在織物上的一些固定點上插入一些金屬針，并將 這些針接入檢測電路，當液體傳導到織物的這些點時，電路上的感 應器件就會向記錄裝置發出信號，這樣就可以得到液體傳導到這些 固定點的時間，而液體傳導距離是固定的，通過計算就可得到液體 傳導速度。在測試過程中，Hollies等人在水中加入電解質代替純水 以降低了織物導通電阻，提高儀器響應靈敏度。
Hollies等人在盛放液體的燒杯底部放了一個壓力計以隨時測定 燒杯內液體高度， 一旦燒杯內水位下降到臨界值就給燒杯加水，這 樣保證燒杯液體量不會因為織物吸水而減少；在織物上所插入的探 針排布是不等間距的，相鄰探針間格呈逐漸減小趨勢，其原因是織 物芯吸速率呈遞減趨勢，探針不等間距排布可以獲得盡可能全面的 數據。
Hoyland于20世紀70年代從事紙張的導濕機理與導濕測試儀器方面的研究，他采用的方法與Hollies等人的方法類似，只是在檢測 電路上作了一些改進，縮短信號記錄裝置的響應時間。
(2) 有色液體測試法
Minor (于1959年)，kaswell (于1961年)，Cary等(于1979年)
在測試織物導濕性能時都采用了在液體中加入染料的方法，使液體 在紗線或織物中傳導的前沿位置更易于觀察，從而可得到液體在織
物中的傳導速度。現在國內許多實驗室都采用該方法進行測試。
(3) 超聲波定位法
1988年Law提出了用超聲波測定液體在織物中擴散情況。從而 進一步提高了織物導濕速度的測試精度與準確度。
(4) 染料記錄法
國內實驗室測定織物導濕性能主要采用的是在液體中加入染料， 進而得到液體在織物上擴散的前沿位置，如記錄液體到達各個位置 所需時間來則可得到液體在織物中的傳導速度。 (5) LFY45織物毛細效應試驗儀 將織物一端吊起，另一端浸入水中，測定一定時間內毛細效應 高度。對于白色或淺色織物，水中常常需要加入染料或墨水，以便 于測量方便。也可以在試樣上用彩色水筆畫上線條，吸水處的線條 顏色會擴散，有利于測量毛細效應高度。垂直芯吸法的優點是測量 方便，缺點是每一次只能測量織物一個方向的毛細效應高度，必須 測量兩次才能反映織物的液態水傳導能力，測試時間較長(30min 左右)受環境蒸發影響較大。兩次測值的乘積可以作為織物總的毛細效應面積，用于反映織物液態水總的傳導能力。
(6) CCD測定法
現在較先進的測試儀器是東華大學采用的借助圖像處理技術[5(>
進行織物的導濕自動測試裝置。它采用CCD攝像頭等時間間隔(15s) 自動攝像，并將所攝圖像輸入計算機進行圖像處理，利用織物干態 與濕態圖像上灰度值的差異計算出織物上干態與濕態的百分比，由 百分比可得到液體在織物上的導濕速度。
采用上述織物導濕性能檢測方法及裝置存在以下幾方面的問
題
第一、當前國內外織物導濕性能測定使用最多的是條帶芯吸測試 法，該法是剪取一段被測織物的長布條，將布條水平或垂直放置， 一端浸入液體中，測定液體在一定時間內上升高度或液體上升到一 定高度所需時間，進而得到織物導濕能力。測試織物透濕性能方面
存在三個不足第一、實驗只能測織物沿單一方向的導濕性能，而 不能同時測出織物的各個不同方向導濕性能，這樣就得不到織物經 緯向導濕性能的差異，也不利于對織物進行綜合評價；第二、實驗
只能測定織物最大導濕能力，而無法得到液體在織物中各不同位置
的傳導速度；第三、測試時間較長(30min)液體在空氣中蒸發汽化 消耗水量及熱能干擾了測試結果。
第二、 Minor, Kaswell， Cary等人，包括國內實驗室所用織物 導濕測試儀器都是采用在液體中加入染料的方法。該法存在兩個缺 陷第一、由于加染料的液體的氣——液界面張力、密度等與水有差異，同時這些液體本身差異也較大，使得這種測量方法的測量準 確度受到影響。第二、使用染料測試方法只能測得液體在織物表面 傳導速度，而不能測得液體在織物內部傳導速度(織物內部傳導速 度往往較其表面傳導速度快)，這也會給測量帶來誤差。
第三、HoHies等人采取的向水中加入電解質的方法、Law等人 采取的超聲波技術也存在一定的缺陷，即加入電解質的液體易受雜 質和織物后整理的化學殘留物的影響，從而降低了實驗結果的可信度。
第四、東華大學研制的圖像處理技術測試織物導濕性能，但該 技術對有色織物特別是印花織物易受到織物顏色影響，使圖像采集 受到較大干擾，影響測試效果；同時該測試方法儀器造價較高，普 及應用還有一定困難。
發明內容
針對現有技術所存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種 操作簡單、檢測精度高的織物導濕排汗性能檢測方法，包括以下步驟:
① 、在織物的任意位置布置有兩根基準探針，優選布置在織物 的中心位置，以基準探針為中心的經向及緯向位置，或與經向、緯 向呈一定角度的位置布置若干根測試探針，基準探針與測試探針之 間組成一個織物電阻檢測電路；
② 、在基準探針位置處注入液體，液體沿織物表面方向擴散， 當液體擴散到某一根測試探針后，該測試探針與基準探針之間電阻
下降，采集測試探針與基準探針之間的電阻值變化；③、將測試探針與基準探針之間電阻值變化，輸入到計算機內 轉換為出織物表面方向的液滴擴散情況，得到織物導濕排汙性能參 數。
本發明的另 一個目的是提供一種織物導濕排汗性能檢測裝置， 包括注液機構、檢測機構、信號采集及處理機構，其中
注液機構包括一個用于盛放液體的容器，以及與容器相連的導
液管；
檢測機構包括箱體，箱體上安裝有一塊平面板，在平面板上對 準導液管出口的位置設置有兩根基準探針，以及以基準探針為中心 均勻排列的測試探針，基準探針、測試探針作為織物電阻測試傳感 器，與置于箱體內的定值電阻、電源串聯組成一個織物電阻檢測電
路，測試用信號輸出接口設置于箱體上；
信號采集及處理機構包括帶信號采集設備的計算機，計算機通 過信號線與箱體上的測試用信號輸出接口相連接。
本發明織物導濕排汗性能檢測裝置的進一步設置如下
容器安裝在底座上，導液管通過蠕動泵與容器相連。 測試探針設置在以基準探針為中心的經向及緯向位置，或與經
向、緯向呈0 90度的位置，其中，在經向位置的測試探針設置有 32根，在緯向位置的測試探針設置有30根，與經向呈22.5。 、 45 ° 、 67.5°角度的位置分別設置有20根、22根和20根。
在箱體上還安裝有調平水泡，在箱體的下部四角位置皆安裝有 調平底座。在箱體的四角位置皆安裝導向柱，導向板可拆卸地安裝于導向 柱上，在導向板對應基準探針的位置設有一個導向孔，導液管的出 口對準導向孔的位置。
兩根基準探針的間距設置為0.4mm，在兩根基準探針之間串聯 一個電阻，與兩根基準探針組成一個啟動計時電路。 信號采集設備為PCI-1713采集卡。 在箱體上還設置有電源接頭、保險絲和電源開關。 本發明的工作原理及有益效果如下
由于織物在不同含水率下的質量比電阻差異很大，當織物處于 干態時，織物表面比電阻值達10I2 1014Q，即使織物處于標準狀態 下(相對濕度為65%左右，溫度為2(TC左右)時，質量比電阻也達 到1080以上，而當織物內部有液態水時，其質量比電阻降至102Q 1070數量級。顯然織物在干態或標準狀態時表面比電阻比其含有液 態水時的表面比電阻大得多。根據織物的這個性質，可以判斷織物 上是否存在液態水。基于上述原理，本發明通過在織物上一些固定 點有規律地插入探針，并將探針用檢測電路連接起來，利用檢測電 路測定各探針之間電阻值大小，根據電阻值大小可間接獲得織物上 液體水擴散情況。本發明與現有技術相比，操作簡單，且檢測精度 較高。織物導濕性能測試儀器數據采集頻率1000Hz;且可測試織物 經向、緯向、斜向吸濕排汗性能。
以下結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。
圖1為本發明的織物導濕排汗性能檢測方法的原理圖； 圖2為本發明的織物導濕排汗性能檢測裝置結構示意圖； 圖3為本發明的織物導濕排汗性能檢測裝置的探針分布圖； 圖4為本發明的織物導濕排汗性能檢測裝置的37針D型I/O接 口圖5為本發明四種測試方式的檢測電路圖； 圖6為本發明測試算法的邏輯框圖。
具體實施例方式
本發明的織物導濕排汗性能檢測裝置如圖2所示，織物導濕排 汗性能檢測裝置被罩在有機玻璃透明罩子2內，在有機玻璃透明罩 子2內還設有一個相對濕度計7，用水蒸發放濕或干燥劑吸濕可調 節透明罩子2內相對濕度，以方便地用于測試不同相對濕度條件下 的織物導濕性能，織物導濕排汗性能檢測裝置包括注液機構、檢測 機構、信號采集及處理機構，其中
注液機構包括一個用于盛放液體的容器4,容器4可選擇燒杯 及其他玻璃或金屬器皿，容器4安裝在底座3上，導液管5通過蠕 動泵6與容器4相連，導液管5通過蠕動泵6將容器4內的液體定 量注入在織物表面。
檢測機構包括箱體1，在箱體1的下部四角位置皆安裝有調平 底座8，調平底座8的作用是保證箱體1的水平及檢測的準確性， 箱體1上安裝有一塊平面板ll，平面板11是一塊具有良好絕緣性的 平整面板，優選采用有機玻璃板，具有絕緣性好、表面光潔的優點，通過固定螺絲9固定在箱體1上，在平面板11上對準導液管5出口 的位置設置有兩根基準探針12，以及以基準探針12為中心均勻排 列的測試探針13，在箱體1的四角位置皆安裝導向柱16，導向板 17可拆卸地安裝于導向柱16上，導向板17采用有機玻璃板，在導 向板17對應基準探針12的位置設有一個導向孔18，導液管5的出 口對準導向孔18的位置，在箱體1上還安裝有調平水泡19，調平 水泡19的作用是防止布面傾斜，由于重力作用導致測試不準確，在 箱體1上還設置有電源接頭20、測試用信號輸出接口 22、保險絲 24和電源開關21。
如圖3所示的實施例中，本發明的測試探針13可設置在以基準 探針12為中心的經向及緯向位置，或與經向、緯向呈呈0 90度角 度的位置，其中經、緯向位置的測試探針13設置有62根(其中 經向32根，緯向30根)，其測試方式定義為A、 C測試方式，與經 向、緯向呈一定角度的位置也設置有62根(分別分布于沿經向22.5 °有20根、沿經向45°有22根和沿經向67.5°方向20根)，其測 試方式定義為B、 D四種測試方式，這樣，本發明的傳感器選擇4 個系列測試方法，分別是A系列、B系列、C系列、D系列，其中， A系列用于測試吸濕排汗性能較好的織物經向和緯向導濕性能，相 鄰探針間距5mm，可測織物最大導濕位移8cm; B系列用于測試吸 濕排汗性能較好的織物22.5° 、 45°和67.5°方向導濕性能，相鄰 探針間距7mm，可測織物最大導濕位移7.7cm; C系列用于測試吸 濕排汗性能較好的織物經向和緯向導濕性能，相鄰探針間距2mm，可測織物最大導濕位移3.2cm; D系列用于測試吸濕排汗性能較差好 的織物22.5° 、 45°和67.5°方向導濕性能，相鄰探針間距3mm， 可測織物最大導濕位移3.3cm。探針的安裝方法如下先在平面板l 上打直徑為0.35mm的孔，孔徑應與探針的直徑相等，通過高溫熔 融，將基準探針12、測試探針13垂直地固定于平面板1上。
請再結合圖1所示，本發明基準探針12、測試探針13作為織 物電阻測試傳感器，與置于箱體1內的定值電阻14、電源15串聯 組成一個織物電阻檢測電路，基準探針12設置為兩根，間距為 0.4mm，并在兩根基準探針12之間串聯一個電阻，這樣就組成一個 啟動計時電路，當蠕動泵6抽取水份滴落將兩基準探針12迅速潤濕， 兩根基準探針12之間電阻迅速降低，此時說明水份滲入織物表面， 傳感器開始工作，這樣，完成迅速感應并開始計時。結合圖5所示， 本發明的A系列、B系列、C系列、D系列四種測試方式，每種測 試方式插入31根探針作為織物電阻測試傳感器，外加一個啟動計時 電路，這樣共有125條檢測電路。這125條檢測電路皆直接并聯接 到直流電源15上。
信號采集及處理機構由于本發明的檢測電路有4種測試方式， 在實際測試中需在4種測試方式中選擇一種方式測試，四種測試方 式都采集31路電壓信號和1路計時信號，這32條電壓信號直接接 在37-針D型接頭上，如圖4所示，本發明針對四種測試方式共配 備了 4個37-針D型接頭，在測試時根據測試要求選擇連接方式， 再通過一條PCL-10370電纜線將32路電壓信號接入到A、 B、 C、 D四種測試用信號輸出接口 22，計算機23上的信號采集設備可與任 意一個測試用信號輸出接口 22通過信號線24相連接，本發明的信 號采集設備選擇采用PCI-1713采集卡，這樣，本發明所采集的電壓 信號經由PCI-1713采集卡直接以數據信號輸出，并由計算機內的檢 測軟件對數據進行處理，最終得到織物表面方向的液滴擴散情況， 及織物導濕排汗性能參數。
如圖1所示，本發明的織物導濕排汗性能檢測方法及原理如下 1、根據實驗確定需要檢測的織物的測試方向和范圍，測試時， 觀察調平水泡19，并通過調整調平底座8將平面板11調至水平，然 后打開電源15，將導向板17拆下，將織物lO平整地放在平面板ll 上并繃緊，將導向板i7裝于導向柱16上，啟動電腦軟件，并打開 蠕動泵6，通過導液管5將容器4內的液體經由導向板17的導向孔 18注入到織物10的基準探針12位置，液體優選采用0.09g/ml的 NaCl溶液(模擬人體汗液)。由于織物10是干態時，基準探針12 與測試探針13之間電阻會很大，此時可以認為電路處于斷路狀態， 檢測電路的輸出電壓為0;當液體由基準探針12沿織物表面方向擴 散，液體擴散到某一根測試探針13后，即測試探針13周圍處于濕 態時，測試探針13與基準探針12之間的電阻下降，阻值變得較小， 電路可視為通路狀態，這時，檢測電路的輸出電壓大于0。將上述 兩種狀態下的輸出電壓接到37-針D型接頭上，再通過一條 PCL-10370電纜線將32路電壓信號接入到確定的A、 B、 C、 D其中 一種測試用信號輸出接口 22，并通過信號線24最終傳輸到計算機23上的PCI-1713采集卡。這樣，本發明所采集的電壓信號由 PCI-1713采集卡采集后，通過計算機內的檢測軟件對數據進行處理， 最終得到織物表面方向的液滴擴散情況，及織物導濕排汗性能參數。 本發明共采用A、 B、 C、 D四種測試方式，每種測試方式插入 31根探針作為織物電阻測試傳感器，外加一個啟動計時電路，這樣 共有125條檢測電路。各檢測電路的輸出電壓及接地電壓由126條 信號引線接出到PCI-1713采集卡；本發明的輸出電壓值是加在定值 電阻兩端的電壓，其值由下式表示。
式中^是電路輸出電壓；"是穩壓電源電壓；^是定值電阻(阻 值2MQ); /2是織物電阻。
織物干濕狀態的電壓閥值判斷
本儀器是根據檢測電路輸出的電壓值的大小判斷織物上各測試 探針位置處織物的干濕狀態。在測試電路中穩壓電源電壓5V，定值 電阻值為2MQ，而織物濕阻數量級為102~107Q，織物干態電阻值 為1()SQ 10"Q，據此可確定織物干濕狀態的電壓閥值。
a. 當從注液點到探針位置織物都處于濕潤狀態時，儀器檢測電路 輸出的電壓值為
<formula>formula see original document page 15</formula>
b. 當探針周圍織物處于干燥狀態時，儀器檢測電壓值為
<formula>formula see original document page 15</formula>式中P^是儀器檢測電路輸出的電壓值；f/是儀器穩壓電源電壓; ^檢測電路選用的定值電阻阻值；^從注液點到檢測探針位置之間的 織物電阻值。顯然織物處于前者條件下輸出電壓最小值較后者條件下 電壓輸出最大值數十倍還大，織物干濕狀態的電壓閥值很容易判定， 本程序中電壓閥值取O.IV。
(2)測試算法本發明的測試算法如圖6所示，其中n-0表 示軟件開始啟動時間，此時選擇測試方式，如選擇A或C測試方式， 此時檢測織物經向、緯向導濕性能，n累加l次，分別將經、緯向第 i根和第j根探針定值電阻兩端電壓值分別輸入軟件，如電壓大于 0.1 V，表明織物該探針導通，此時電壓導通時間為(0.01 Xn) S，如 電壓小于等于0.1V，則表明為導通，如經向導通，i探針累加一次； 如緯向探針導通，j累加一次。如i累加大于等于16路或j大于等于 15路，或n大于4000000，結束；否則返回，n繼續累加l次。
同理，如選擇B或D檢測方式，則每次輸入電壓值改為3個， 測試原理相同。
權利要求
1、一種織物導濕排汗性能檢測方法，包括以下步驟①、在織物的任意位置布置有兩根基準探針，以基準探針為中心的經向及緯向位置，或與經向、緯向呈一定角度的位置布置若干根測試探針，基準探針與測試探針之間組成一個織物電阻檢測電路；②、在基準探針位置處注入液體，液體沿織物表面方向擴散，當液體擴散到某一根測試探針后，該測試探針與基準探針之間電阻下降，采集測試探針與基準探針之間的電阻值變化；③、將測試探針與基準探針之間電阻值變化，輸入到計算機內轉換為出織物表面方向的液滴擴散情況，得到織物導濕排汗性能參數。
2、 一種織物導濕排汗性能檢測裝置，其特征在于包括注液機 構、檢測機構、信號采集及處理機構，其中注液機構包括一個用于盛放液體的容器(4)，以及與容器(4) 相連的導液管(5);檢測機構包括箱體(1)，箱體(1)上安裝有一塊平面板(11)， 在平面板(11)上對準導液管(5)出口的位置設置有兩根基準探針U2)，以及以基準探針(12)為中心均勻排列的測試探針(13)， 基準探針(12)、測試探針(13)作為織物電阻測試傳感器，與置于 箱體(1)內的定值電阻(14)、電源(15)串聯組成一個織物電阻 檢測電路，測試用信號輸出接口 (22)設置于箱體(1)上；信號采集及處理機構包括帶信號采集設備的計算機(23)，計算機(23)通過信號線(24)與箱體(1 )上的測試用信號輸出接口 (22) 相連接。
3、 如權利要求2所述的一種織物導濕排汗性能檢測裝置，其特 征在于容器(4)安裝在底座(3)上，導液管(5)通過蠕動泵(6) 與容器(4)相連。
4、 如權利要求2所述的一種織物導濕排汗性能檢測裝置，其特 征在于測試探針(13)設置在以基準探針(12)為中心的經向及 緯向位置，或與經向、緯向呈0 90度的位置。
5、 如權利要求4所述的一種織物導濕排汗性能檢測裝置，其特 征在于在經向位置的測試探針(13)設置有32根，在緯向位置的 測試探針(13)設置有30根，與經向呈22.5。 、 45° 、 67.5°角度 的位置分別設置有20根、22根和20根。
6、 如權利要求2所述的一種織物導濕排汗性能檢測裝置，其特 征在于在箱體(1)上還安裝有調平水泡(19)，在箱體(1)的下 部四角位置皆安裝有調平底座(8)。
7、 如權利要求2所述的一種織物導濕排汗性能檢測裝置，其特 征在于在箱體(1)的四角位置皆安裝導向柱(16)，導向板(17) 可拆卸地安裝于導向柱(16)上，在導向板(17)對應基準探針(12) 的位置設有一個導向孔(18)，導液管(5)的出口對準導向孔(18) 的位置。
8、 如權利要求2所述的一種織物導濕排汗性能檢測裝置，其特 征在于兩根基準探針(12)的間距設置為0.4mm，在兩根基準探針(12)之間串聯一個電阻，與兩根基準探針(12)組成一個啟動 計時電路。
9、 如權利要求2所述的一種織物導濕排汗性能檢測裝置，其特 征在于信號采集設備為PCI-1713采集卡。
10、 如權利要求2所述的一種織物導濕排汗性能檢測裝置，其 特征在于在箱體(1)上還設置有電源接頭(20)、保險絲(24) 和電源開關(21)。
全文摘要
本發明公開了一種織物導濕排汗性能檢測方法及其裝置，屬于檢測裝置技術領域，本發明通過在織物的任意位置布置有兩根基準探針，以基準探針為中心的經向及緯向位置，或與經向、緯向呈一定角度的位置布置一些測試探針，基準探針與測試探針之間組成一個織物電阻檢測電路；在基準探針位置處注入液體，液體沿織物表面方向擴散，當液體擴散到某一根測試探針后，該測試探針與基準探針之間電阻下降，采集測試探針與基準探針之間的電阻值變化；將測試探針與基準探針之間電阻值變化，轉換為出織物表面方向的液滴擴散情況，得到織物導濕排汗性能參數。具有操作簡單、檢測精度高的優點。
文檔編號G01N27/12GK101441190SQ20081016383
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月25日 優先權日2008年12月25日
發明者張才前 申請人:紹興文理學院