专利名称：安全气囊织物动态透气性测试装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种安全气囊织物透气性的测试装置和方法，尤其是一种用于安全气囊织物动态透气性能的测试的装置及其方法。
背景技术：
目前，测量安全气囊织物动态透气性的仪器有Textest AG生产的AIRBAG-TESTER，这种测试仪器是通过由高速电磁阀连接的两个气室产生冲胀气流，当高压气室的压力达到要求值时，电磁阀打开，气流通过低压气室到达织物，后通过织物流出。通过测试在此过程中气室内压力随时间变化的曲线，从而测得织物的动态透气情况。AIRBAG-TESTER有五种测试头，每种测试头的体积不同，根据待测织物的紧密情况选择相应测试头。测试过程中，AIRBAG-TESTER所得到的压力随时间的变化曲线，受到气室的体积影响，同种织物使用不同的测试头测试时结果存在差别。此外，电磁阀打开所需时间在毫秒级，且打开的速度受电压稳定性影响较大。
Wang X H，Kainuma M，Bao L M，et al.A novel approach for evaluatingthe air permeability of airbag fabrics[J].Textile Research Journal，2006，76(1)66-70中王新厚提出的一种基于激波管实验和理论的安全气囊织物透气性的测试方法，在这种测试方法中，安全气囊织物被固定在激波管低压段末端，与大气相通。一道平面激波与织物相撞击后将被反射，同时会在织物前方形成一个高压，由于安全气囊织物是一种多孔介质，此高压将导致透过织物的气流流动，而安全气囊织物的透气率可通过对反射激波速度的测试而计算得到。虽然基于激波管实验的方法可以很好地模拟安全气囊的展开，并能够测试得到织物的动态透气情况，但是由于激波管价格高、使用的专业性强，只有相关的科研机构拥有，且装置占地大，不宜做专用测试仪器。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种安全气囊织物动态透气性测试装置及其方法，该装置体积小、测量准确、操作简单。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下
一种安全气囊织物动态透气性测试装置，包括阀门，微调，压力表，聚酯薄膜，耦合器，数字存储示波器，压力传感器，高压气室，低压气室。
与空压机和减压阀相接的阀门通过微调，压力表与高压气室相接，高压气室和低压气室之间设有聚酯薄膜，低压气室输出口接被测织物，压力传感器分别采集高压气室和低压气室的压力随时间变化信号，经耦合器放大，传输至数字示波器转换成数字信号，进入计算机处理。
聚酯薄膜通过孔板连接在高压气室和低压气室之间，孔板孔径为2-3cm，聚酯薄膜厚度为12-15微米。
一种安全气囊织物动态透气性测试方法，首先将待测织物固定在低压气室输出口，确定孔板孔径大小和薄膜厚度，固定孔板和薄膜；设定示波器和耦合器的参数，然后，打开阀门，调整微调，使来自空气压缩机的气体缓慢进入高压气室至薄膜爆破后，关闭阀门；压力传感器采集到低压气室内不同时刻的压力值，经耦合器放大，传输至数字示波器被转换成数字信号，经通讯模块输入计算机，得到低压气室内压力随时间变化的曲线和透气率结果。
本发明利用薄膜爆破瞬间产生冲击气流，在织物前形成高压以模拟安全气囊动态高速展开，并通过测试低压气室内的压力变化以获得安全气囊织物透气率。薄膜爆破时间在微妙级，比电磁阀打开需要的时间更短。低压气室的起始高压仅与孔扳的孔径和薄膜的厚度有关，可以选用合适的孔扳和薄膜产生要求的起始高压。
本发明的织物动态透气性测试装置及其方法可以实现对安全气囊织物动态透气性的测式，与现有技术相比有如下优点1、聚酯薄膜爆破时间在微秒级，与AIRBAG-TESTE仪器电磁阀打开需毫秒时间相比较，时间更短，能更好地模拟安全气囊的展开，更为准确地反映出安全气囊织物的使用性能。
2、测试压力范围广，3kPa-400kPa。可通过更换不同孔径的孔扳、不同厚度的薄膜，以及两者组合产生不同的起始压力。
3、体积小，仅为130cm×20cm×40cm。
4、测量精确，操作简便。
5、可方便地与统计分析软件相连接，组成安全气囊织物动态透气性的测试仪。
图1是本发明的结构示意图；图2是实施例一织物A低压气室内压力随时间的变化图；图3是实施例一织物A的动态透气率图；图4是实施例二织物B低压气室内压力随时间的变化图；图5是实施例二织物B的动态透气率图；图6是实施例三织物C低压气室内压力随时间的变化图；图7是实施例三织物C的动态透气率图。
具体实施例方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的描述。
如图1所示，一种安全气囊织物动态透气性测试装置，由阀门1，微调2，压力表3，聚酯薄膜4，耦合器6，数字存储示波器7，压力传感器8，9，高压气室10，低压气室11等组成。
与空压机和减压阀相接的阀门通过微调2，压力表3与高压气室10相接，高压气室10和低压气室11之间设有聚酯薄膜4，聚酯薄膜4通过孔板连接在高压气室10和低压气室11之间，孔板孔径为2-3cm，聚酯薄膜4厚度为12-15微米。
高压气室10和低压气室11为测试装置的核心部分。低压气室11输出口接被测织物5，压力传感器8，9分别采集高压气室10和低压气室11的压力随时间变化信号，经耦合器6放大，传输至数字示波器7转换成数字信号，进入计算机处理。
一种安全气囊织物动态透气性测试方法，首先将待测织物5固定在低压气室11输出口，确定孔板孔径大小和薄膜4厚度，固定孔板和薄膜；设定示波器7和耦合器6的参数，然后，打开阀门1，调整微调2，使来自空气压缩机的气体缓慢进入高压气室10，高压气室内气体压力逐渐增加，当达到一定值时，薄膜4爆破。关闭阀门；压力传感器9采集到低压气室内不同时刻的压力值，经耦合器6放大，传输至数字示波器7被转换成数字信号，经通讯模块输入计算机，得到低压气室11内压力随时间变化的曲线和透气率结果。
本发明的工作原理
手动阀门打开后，压缩空气经微调装置缓慢进入高压气室10。高压气室内气体压力逐渐增加，当达到一定值时，薄膜4爆破。高压气室10内气体急剧膨胀，迫使周围的气体离开它原来占据的位置，气室内的压力急速下降。低压气室11内的压力，在薄膜爆破后迅速增至最大，之后由于织物的通透性而缓慢下降。压力传感器8，9分别采集到高压气室10和低压气室11的压力随时间变化信号，经耦合器6放大，传输至数字示波器7被转换成数字信号，最终通过计算机处理得到透气率结果。
高压气室10内气体压力急速下降后在一定时间内趋于稳定，即可认为在气体快速渗透织物的短暂时间内没有气体流入低压气室。因此，可对低压气室应用气体状态方程PV＝mRT(1)式中，P为低压气室内气体的绝对压力，V为低压气室的体积，m为气室内气体的质量，R为气体常数，T为气室内的绝对温度。
对(1)式两边分别求时间导数，得(2)式VdP/dt＝RT dm/dt(2)考虑通过织物流出的气体，由(1)式可得PatmVp＝dm/dt RT(3)其中，dm/dt为单位时间通过织物的气体质量，Vp为单位时间通过织物的气体质量所对应的大气压下的气体体积，Patm为大气压力。
由(2)式和(3)式变换可得Vp=V·(dP/dt)Patm---(4)]]>进而可求得织物的透气率Q＝Vp/A(5)其中，A为织物试样的测试面积。
由(4)式和(5)式可以看出，只要测得低压气室内压力随时间的变化情况，就可最终求得安全气囊织物的动态透气率。
本发明实例一测试时，大气温度为25℃，大气压力为100kPa。试样A是尼龙66平纹安全气囊织物5，长丝细度为350/73dtex/f，织物经纬密为250×238根/10cm。把待测织物A制作成要求的式样大小，并固定在装置末端。选用孔板孔径为3cm，薄膜4厚度为15微米。按安装要求固定孔板和薄膜。设定示波器7和耦合器6的参数。开始测试时，打开阀门1，调整微调2，使来自空气压缩机的气体缓慢进入高压气室10。薄膜爆破后，关闭阀门。
压力传感器9采集到低压气室内不同时刻的压力值，经耦合器6放大，传输至数字示波器7被转换成数字信号，后经通讯模块输入计算机，得到低压气室内压力随时间变化的曲线。如图2所示。
对测试结果进行函数拟合，拟合形式为P(t)＝a·et，拟合结果为P(t)＝250.1e-1.324t。进一步对拟合得到的函数求时间的导数，得到dPdt=-331.1324e-1.324t·]]>把 代入公式(4)，然后由式(5)可得到不同时刻织物的透气量。透气量对应测试得到的同一时刻的压力值，因此，最终可得到织物A在不同压力下的透气情况。如图3所示。
本发明实例二测试时，大气温度为25℃，大气压力为100kPa。试样B是尼龙66平纹安全气囊织物5，长丝细度为350/73dtex/f，织物经纬密为260×256根/10cm。把待测织物B制作成要求的式样大小，并固定在装置末端。选用孔板孔径为3cm，薄膜4厚度为12微米。按安装要求固定孔板和薄膜。设定示波器7和耦合器6的参数。开始测试时，打开阀门1，调整微调2，使来自空气压缩机的气体缓慢进入高压气室10。薄膜爆破后，关闭阀门。
压力传感器9采集到低压气室内不同时刻的压力值，经耦合器6放大，传输至数字示波器7被转换成数字信号，后经通讯模块输入计算机，得到低压气室内压力随时间变化的曲线。如图4所示。
对测试结果进行函数拟合，拟合形式为P(t)＝a·et，拟合结果为。P(t)＝180.4e-1.145t。进一步对拟合得到的函数求时间的导数，得到dPdt=-206.1e-1.145t·]]>把 代入公式(4)，然后由式(5)可得到不同时刻织物的透气量。透气量对应测试得到的同一时刻的压力值，因此，最终可得到织物B在不同压力下的透气情况。如图5所示。
本发明实例三测试时，大气温度为25℃，大气压力为100kPa。试样C是尼龙66平纹安全气囊织物5，长丝细度为479/72dtex/f，织物经纬密为216.5×216.5根/10cm。把待测织物C制作成要求的式样大小，并固定在装置末端。选用孔板孔径为2cm，薄膜4厚度为15微米。按安装要求固定孔板和薄膜。设定示波器7和耦合器6的参数。开始测试时，打开阀门1，调整微调2，使来自空气压缩机的气体缓慢进入高压气室10。薄膜爆破后，关闭阀门。
压力传感器9采集到低压气室内不同时刻的压力值，经耦合器6放大，传输至数字示波器7被转换成数字信号，后经通讯模块输入计算机，得到低压气室内压力随时间变化的曲线。如图6所示。
对测试结果进行函数拟合，拟合形式为P(t)＝a·et，拟合结果为P(t)＝392e-1.511t。进一步对拟合得到的函数求时间的导数，得到dPdt=-592.312e-1.145t·]]>把 代入公式(4)，然后由式(5)可得到不同时刻织物的透气量。透气量对应测试得到的同一时刻的压力值，因此，最终可得到织物C在不同压力下的透气情况。如图7所示。
权利要求
1.一种安全气囊织物动态透气性测试装置，包括阀门(1)，微调(2)，压力表(3)，聚酯薄膜(4)，耦合器(6)，数字存储示波器(7)，压力传感器(8，9)，高压气室(10)，低压气室(11)；其特征在于所述与空压机和减压阀相接的阀门(1)通过微调(2)，压力表(3)与高压气室(10)相接，高压气室(10)和低压气室(11)之间设有聚酯薄膜(4)，低压气室(11)输出口接被测织物(5)，压力传感器(8，9)分别采集高压气室(10)和低压气室(11)的压力随时间变化信号，经耦合器(6)放大，传输至数字示波器(7)转换成数字信号，进入计算机处理。
2.根据权利要求1所述的安全气囊织物动态透气性测试装置，其特征在于，所述聚酯薄膜(4)通过孔板连接在高压气室(10)和低压气室(11)之间，所述孔板孔径为2-3cm。
3.根据权利要求1或2所述的安全气囊织物动态透气性测试装置，其特征在于，所述聚酯薄膜(4)厚度为12-15微米。
4.一种安全气囊织物动态透气性测试方法，其特征在于，首先将待测织物(5)固定在低压气室(11)输出口，确定孔板孔径大小和薄膜(4)厚度，固定孔板和薄膜(4)；设定示波器(7)和耦合器(6)的参数，然后打开阀门(1)，调整微调(2)，使来自空气压缩机的气体缓慢进入高压气室(10)至薄膜(4)爆破后，关闭阀门(1)；压力传感器(9)采集到低压气室(11)内不同时刻的压力值，经耦合器(6)放大，传输至数字示波器(7)被转换成数字信号，经通讯模块输入计算机，得到低压气室(11)内压力随时间变化的曲线和透气率结果。
全文摘要
本发明公开了一种安全气囊织物动态透气性测试装置及其方法，它包括阀门，微调，压力表，聚酯薄膜，耦合器，数字存储示波器，压力传感器，高压气室，低压气室。阀门通过微调，压力表与高压气室相接，高压气室和低压气室之间设有聚酯薄膜，低压气室输出口接被测织物。打开阀门，调整微调，使来自空气压缩机的气体缓慢进入高压气室至薄膜爆破后，关闭阀门；压力传感器分别采集高压气室和低压气室的压力随时间变化信号，经耦合器放大，传输至数字示波器转换成数字信号，进入计算机处理。该装置体积小、测量准确、操作简单。
文档编号G01N7/00GK1971241SQ20061011920
公开日2007年5月30日 申请日期2006年12月6日 优先权日2006年12月6日
发明者王新厚, 刘春娜 申请人:东华大学