专利名称：一种消防服热防护性能检测仪器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检测技术，特别涉及一种消防服热防护性能检测仪器。
背景技术：
消防服主要用来减少热量在人体皮肤上的积聚，保护皮肤不被烧伤或灼伤，因此 消防服不仅要求其阻燃性好，且要具有高的隔热性能。人体皮肤对温度非常敏感。当人体皮 肤的热流密度达到2. 68J/cm2,即皮肤温度达到45°C时，人就会有灼痛感；当热流密度增大 到5. 02J/cm2,即人体皮肤温度达72°C时，就会造成皮肤的二度烧伤。TPP检测是在2. Ocal/ cm2 · s(84Kff/m2)标准热源环境下，检测通过试样的能量累积，最终达到二度烧伤的时间来 评价消防服的热防护性能。这种方法的最大优点是通过测量穿过织物的能量来评价烧伤的 程度。消防服是消防战士火场防护装备中最基本的、最重要的一类防护装备，是每个进 入火场的消防战士必需配备的安全装备。这类防护装备性能的优劣，特别是热防护性能的 优劣，直接关系到消防战士的生命安全。如何检测这些消防服的热防护性能就是很紧迫的 问题。
发明内容本实用新型是针对现在缺乏对消防服性能检测仪器的问题，提出了一种消防服热 防护性能检测仪器，通过辐射热源模拟火场热环境，将试样放置在此环境中，在辐射热的作 用下，试样的温度逐渐升高，然后通过热通量传感器检测穿过试样的热通量。并根据生物医 学工程中，人体在标准热通量情况下达到二度烧伤时所需的时间来判断试样的优劣。本实用新型的技术方案为一种消防服热防护性能检测仪器，分为上下两个箱体， 下箱分为左中右三个箱体，左箱体是测试仪的电气控制部分，中箱体放置电炉加热装置，右 箱放置水循环装置，上箱为一个防护罩，左右和前面为有机玻璃，顶部开有一通风口，通风 口内装一个排风扇，上箱里边有一个滑动测试小车和导轨，滑动测试小车上装有耐火砖，并 在左边开有放置环境热通量传感器的小孔，在滑动小车右边开有放置试样的凹槽，凹槽内 有一个试样固定装置，在试样固定装置上开有一个放置试样热通量传感器的小孔，在导轨 的左侧装有一个行程开关，数据采集盒安放在测试仪后方，数据采集盒内有电源板，环境热 通量传感器变换器、试样热通量传感器变换器和接线端子，变换器输出信号和行程开关触 发信号通过接线端子传送到数据采集卡，数据采集卡对采集到的数据进行模数转换后，送 入计算机处理。所述电炉加热装置包括电炉、升降机构、电炉温度传感器、温控仪，升降机构置于 电炉的下部，可调节电炉高度，电炉温度传感器采集电炉温度送入温控仪，温控仪输出控制 电炉上电热丝。本实用新型的有益效果在于本实用新型消防服热防护性能检测仪器，具有精确 度高，重复性好，操作简单，结果显示清晰等特点。
图1为二度烧伤曲线图；图2为实际检测的中测试曲线图；图3为本实用新型消防服热防护性能检测仪器结构前视图；图4为本实用新型消防服热防护性能检测仪器结构后视图；图5为本实用新型消防服热防护性能检测仪器中滑动小车结构图；图6为本实用新型消防服热防护性能检测仪器整体外观示意图；图7为本实用新型消防服热防护性能检测仪器数据采集系统框图。
具体实施方式
根据中华人民共和国公共安全行业标准GA10-2002《消防员灭火防护服》要求，消 防布料在2. Ocal/cm2 · s标准环境下，导致皮肤二度烧伤时间应彡14S，即热防护能力TPP 值应大于28cal/cm2，布料合格，如果二度烧伤时间< 14S (TPP值小于28)为不合格。TPP试 验告诉我们模拟人体皮肤透过各种不同的布料达到二度烧伤所须吸收能量越多，也就是 说TPP值越高，则布料对于身体曝露于高温及高热的火焰下，保护性越高。图1所示为研究 获得的二度烧伤曲线。在实际测量过程中，当试样热通量传感器(15kW/m2)的输出信号对时间的积分曲 线与理论上的人体二度烧伤曲线相交时，该交点即为人体二度烧伤的临界点。相应的横坐 标值即为导致二度烧伤所需的时间；相应的纵坐标值即为在一定时间内透过消防服作用在 人体皮肤单位面积上的热能量。图2为实际检测中的测试曲线。如图3所示消防服热防护性能检测仪器结构前视图，整个为钢架支撑结构1，分为 上下两个箱体，下箱分为左中右三个箱体1、左箱体是测试仪的电气控制部分12，主要包括电源开关，电炉温控仪和4个继 电器。(水泵，电炉，恒温水浴加热棒和排风扇)。2、中箱体放置电炉加热装置3，主要是由一台1500W(交流220V)的电炉组成，加热 炉丝采用高温镍铬丝(耐1300°C 1400°C的高温)。电炉高度可以通过下部的升降机构 13进行调节，以改变其与试样和保温装置的距离，防止热量的散失，提高升温的速度。电炉 温度可以通过电炉温度传感器和温控仪调节控制，以满足热源为2. Ocal/cm2 · s标准强度， 其作用是保证测量环境维持在一个相对平衡位置(温度)附近。3、右箱放置水循环装置2，由磁力循环水泵，水箱，恒温水浴加热棒，水浴温度传感 器，水浴温度控制器组成。磁力循环泵，其作用主要是对15kW/m2的材料热通量传感器6进 行水循环冷却，保证其测量精度。水浴温度设定在31°C (模拟消防员皮肤温度)。上箱为一个防护罩，左右和前面为有机玻璃，顶部开有一通风口 7，并加装一个排 风扇8。其作用是排出实验过程中试样燃烧产生的有毒气体，减少对实验操作人员的伤害和 对环境的污染。里边有一个滑动测试小车4和导轨。滑动测试小车4上装有耐火砖10，并 在左边开有放置环境热通量传感器9的小孔。在滑动小车4右边开有放置试样的凹槽，并 增加一个试样固定装置5，在试样固定装置5上开有一个放置试样热通量传感器6的小孔。 在导轨的左侧装有一个行程开关11。如图5所示滑动测试小车4的结构图，包括滑动小车滚轮15、试样固定装置提手16、滑动小车手柄17，方便操作。数据采集处理及显示部分包括以下内容数据采集盒14安放在测试仪后方，如图 4所示，数据采集盒内主要包括电源板，环境热通量传感器变换器、试样热通量传感器变换 器和接线端子。变换器输出信号和行程开关触发信号通过接线端子传送到数据采集卡。如图7数据采集系统框图，数据处理及显示部分包括数据采集卡，计算机，显示器 和相应的数据处理软件。试样热通量传感器6和环境热通量传感器9数据经过前置放大器 后到数据采集卡，数据采集卡可以对采集到的数据进行模数转换后送入计算机处理。显示 器可以实时显示试样获得的热量和达到二度烧伤时的时间。打印机可以对测试的结果进行 打印。如图6整体外观示意图，下箱表面有电炉温度控制器18和恒温水浴温控器19，控 制系统有电炉加热装置3、电炉温度控制器18、水循环装置2、恒温水浴温控器19、行程开关 11、继电器、环境热通量传感器9、试样热通量传感器6、滑动测试小车4、密封罩及排气扇8、 数据采集卡、计算机、液晶显示器和打印机组成。其中电炉温度控制器18可以对电炉温度 进行控制，使其达到2. Ocal/cm2 · s的标准火场热通量要求。显示器可以显示测试试样在 此标准热通量的环境中，达到二度烧伤时所需的时间。滑动测试小车4有左中右三个工位。实验开始时，先将滑动小车处于中间位置，小 车中部的耐火砖可以盖住下箱中部的电炉，达到保温效果。当电炉温度达到预设值时，将环 境热通量传感器放置在滑动小车左侧位置孔中，并将小车滑到导轨右侧。此时环境热通量 传感器9开始检测电炉是否达到2. Ocal/cm2 · s标准热源，否则调节电炉温度直至满足该 要求。此时将150mm*150mm试样放置在滑动小车右部试样槽内，用试样固定装置压紧，使试 样与热通量传感器6距离为6mm。此距离是为了模拟消防员皮肤与消防服之间的距离。然 后滑动测试小车滑动至导轨的左侧，并触发行程开关。此时采集系统开始采集并且记录试 样获得的热通量。
权利要求一种消防服热防护性能检测仪器，分为上下两个箱体，下箱分为左中右三个箱体，左箱体是测试仪的电气控制部分，中箱体放置电炉加热装置，右箱放置水循环装置，其特征在于，上箱为一个防护罩，左右和前面为有机玻璃，顶部开有一通风口，通风口内装一个排风扇，上箱里边有一个滑动测试小车和导轨，滑动测试小车上装有耐火砖，并在左边开有放置环境热通量传感器的小孔，在滑动小车右边开有放置试样的凹槽，凹槽内有一个试样固定装置，在试样固定装置上开有一个放置试样热通量传感器的小孔，在导轨的左侧装有一个行程开关，数据采集盒安放在测试仪后方，数据采集盒内有电源板，环境热通量传感器变换器、试样热通量传感器变换器和接线端子，变换器输出信号和行程开关触发信号通过接线端子传送到数据采集卡，数据采集卡对采集到的数据进行模数转换后，送入计算机处理。
2.根据权利要求1所述消防服热防护性能检测仪器，其特征在于，所述电炉加热装置 包括电炉、升降机构、电炉温度传感器、温控仪，升降机构置于电炉的下部，可调节电炉高 度，电炉温度传感器采集电炉温度送入温控仪，温控仪输出控制电炉上的电热丝。
专利摘要本实用新型涉及一种消防服热防护性能检测仪器，上下结构，辐射热源在下，试样在上，辐射热源温度位置可调节，模拟火场热环境，将试样放置在此环境中，在辐射热的作用下，试样的温度逐渐升高，然后通过热通量传感器检测穿过试样的热通量。并根据生物医学工程中，人体在标准热通量情况下达到二度烧伤时所需的时间来判断试样的优劣。具有精确度高，重复性好，操作简单，结果显示清晰等特点。
文档编号G01N25/20GK201749095SQ201020203520
公开日2011年2月16日 申请日期2010年5月25日 优先权日2010年5月25日
发明者朱政康, 李淼, 沈力行, 潘友联, 胡兆燕, 路攀, 钱锋, 陈正龙 申请人:上海理工大学