用于服装舒适度测试的装置及系统的制作方法

本发明涉及体温模拟技术领域，尤其是一种用于服装舒适度测试的装置及系统。

背景技术：

随着生活水平的提高，人们对于服装的舒适度的要求越来越高，因此，在进行服装的设计和生产时，以排汗性能、热阻及湿阻为代表的服装舒适度的评价就成为一个不可少的步骤，在进行排汗性能检测，以及热阻及湿阻的检测时，一方面需要在假人模型上对人体各处的体温进行模拟，另一方面需要对假人所处的环境，如环境温度及环境湿度进行模拟。

在现有技术中，一般会在假人模型内部充入热空气，以维持假人模型表皮温度的恒定，但是，该保温方式不能够较好地保持温度的恒定，且由于人体各处的体温会有所不同，该方式难以在人体上同时对各个不同区域的温度进行模拟，因此，以现有的方式进行服装舒适度的测试时，得到的结果并不准确。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种用于服装舒适度测试的装置及系统，该用于服装舒适度测试的装置能够较好地对服装的舒适度进行检测。

本发明提供了一种用于服装舒适度测试的装置，包括控制器、假人温度控制单元、假人温度检测单元及假人模型，所述假人温度控制单元及所述假人温度检测单元与所述控制器电性相连，所述假人模型包括内衬，在所述内衬内形成有恒温区域，在所述恒温区域内填充有流体介质，所述假人温度检测单元检测恒温区域的温度，并将所述恒温区域的温度信息传递至所述控制器，所述控制器通过所述假人温度控制单元对所述恒温区域的温度进行控制。

进一步地，所述恒温区域有多个，每个所述恒温区域均可独立的进行温度控制。

进一步地，所述控制器通过套上待测试服装后的所述假人模型的散热量，及待测试服装的面积，得出待测试服装的保温性能。

进一步地，所述用于服装舒适度测试的装置还包括运动单元，所述运动单元设置于所述假人模型的关节上，与所述控制器电性相连以带动所述假人模型的四肢进行运动。

进一步地，所述假人温度控制单元包括加热棒及均匀器，所述加热棒及所述均匀器设置于所述恒温区域内。

进一步地，所述假人温度控制单元包括恒温源、流体泵、进热管及出热管，所述恒温源设置于所述假人模型外，并通过所述水泵及所述进热管、所述出热管与所述假人内部的恒温区域相连，所述恒温源、所述流体泵、所述进热管、所述恒温区域及所述出热管形成一流体介质循环管路。

进一步地，每一所述恒温区域对应的流体介质循环管路内均设置有一恒温源，以分别对多个恒温区域内的流体介质的温度进行调整。

进一步地，所述假人温度控制单元包括高温流体恒温槽、低温流体恒温槽、流体混合装置、流体泵、进热管及出热管，所述高温流体恒温槽及所述低温流体恒温槽均与所述流体混合装置相连。

进一步地，所述流体混合装置与多个所述进热管相连，并分别通过一所述进热管与一所述恒温区域相连，所述流体混合装置与所述控制器电性相连以调节每一所述进热管内的高温介质及低温介质的流量。

进一步地，所述假人模型包括左臂恒温区域、右臂恒温区域、左腿恒温区域、右腿恒温区域及躯干恒温区域，在所述左臂恒温区域、所述右臂恒温区域、所述左腿恒温区域、所述右腿恒温区域中，所述进热管位于各恒温区域靠近所述躯干恒温区域的一端，所述出热管设置于各恒温区域远离所述躯干恒温区域的一端。

进一步地，所述假人模型还包括套设于所述内衬外的人造皮肤，所述人造皮肤与所述内衬之间形成有间隙，在所述间隙内存储有模拟汗液。

进一步地，所述用于服装舒适度测试的装置还包括用于计算模拟汗液蒸发量的流量计，所述控制器依据模拟汗液的蒸发量、所述模拟假人的表面积，以及所述人造皮肤的湿阻及热阻，得出待测试服装的湿阻及热阻。

进一步地，所述人造皮肤从靠近所述内衬至远离所述内衬方向依次包括内保护层、微纳米层及外保护层，所述内保护层朝向所述间隙的一侧形成有网状保水结构，所述微纳米层由具有微孔结构的膜材料形成，该微孔结构的最大孔径小于水蒸气分子的尺寸，且最小孔径大于液态水分子的直径，所述外保护层由耐磨材料形成。

进一步地，所述假人模型上还设置有皮肤微观改变单元，所述皮肤微观改变单元与所述控制单元电性相连，所述皮肤微观改变单元设置于所述假人模型本体内，并使所述假人模型本体的皮肤产生运动。

进一步地，所述皮肤微观改变模块包括腔体，所述腔体为柔性或部分柔性腔体，所述腔体上设置有流体入口及流体出口，所述流体入口连接注入流体的入口阀门，所述流体出口连接流出流体的出口阀门，所述控制单元通过调节进入所述腔体的流体流量和/或流出所述腔体的流体的流量来使所述腔体进行运动。

进一步地，所述皮肤微观改变模块包括震动单元，所述震动单元包括伸缩杆及设置于所述伸缩杆两侧的震动板，所述控制单元控制电机带动所述伸缩杆运动，以使其中一个所述震动板相对于另一个所述震动板起伏运动。

进一步地，所述皮肤微观改变模块包括震动马达，所述控制单元控制所述震动马达运动。

本发明还提供了一种用于服装舒适度测试的系统，包括上述测试的装置，其还包括环境温湿度检测单元及环境温湿度控制单元，所述环境温湿度检测单元及所述环境温湿度控制单元与所述控制器电性相连，所述环境温湿度检测单元检测所述假人模型所处环境的温度及湿度，并将该温度及湿度信息传递至所述控制器，所述控制器根据所述温度及湿度信息，通过所述环境温湿度控制值单元对所述假人模型所处环境的温度及湿度进行控制。

综上所述，在本发明中，在本实施例中，通过在恒温区域内填充流体介质，并通过假人温度检测单元及假人温度控制单元对流体介质的温度进行控制，内衬的外表面就可以模拟人体体温的恒温表皮。在进行服装的舒适度评价时，由于恒温表皮的温度保持较为稳定，在假人模型上套上待测试服装后，通过计算套上待测试服装后假人模型的散热量，并依据待测试服装的面积，即可较为准确地得到服装的保温性能。在进行服装的舒适度评价时，由于在内衬外套设人造皮肤，以及在人造皮肤与内衬之间形成填充有模拟汗液的间隙。因此，人造皮肤就可以进行出汗模拟，然后在将待测服装套设在假人模型上后，就可以对待测服装及其附面层的湿阻及热阻进行计算，以对服装的舒适度进行评价。通过该用于服装舒适度测试的装置的设置，能够尽可能地为模拟假人提供一个稳定的评价环境，且能够较迅速地对该环境的相关参数进行控制及改变。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1所示为本发明第一实施例提供的用于服装舒适度测试的装置的系统框图。

图2所示为图1中假人模型的截面结构示意图。

图3所示为图1中假人模型内部的温控部件的结构示意图。

图4所示为图2中人造皮肤各膜层的结构示意图。

图5所示为本发明第二实施例提供的假人模型内部的温控部件的结构示意图。

图6所示为本发明第二实施例提供的用于服装舒适度测试的装置中假人温度控制单元的系统框图。

图7所示为本发明第三实施例提供的用于服装舒适度测试的装置中假人温度控制单元的系统框图。

图8所示为本发明第四实施例提供的皮肤微观改变模块的结构示意图。

图9所示为本发明第五实施例提供的皮肤微观改变模块的结构示意图。

图10所示为本发明第六实施例提供的皮肤微观改变模块的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，详细说明如下。

本发明提供一种用于服装舒适度测试的装置及系统，该用于服装舒适度测试的装置能够较好地对服装的舒适度进行检测。

图1所示为本发明第一实施例提供的用于服装舒适度测试的装置的系统框图，图2所示为图1中假人模型40的截面结构示意图，图3所示为图1中假人模型40内部的温控部件的结构示意图。如图1至图3所示，本发明第一实施例提供的用于服装舒适度测试的装置包括控制器10、假人温度控制单元20、假人温度检测单元30及假人模型40，假人温度控制单元20及假人温度检测单元30与控制器10电性相连，假人模型40包括内衬41，在内衬41内形成有恒温区域411，在恒温区域411内填充有流体介质，如气体介质或液体介质，假人温度检测单元30检测流体介质的温度，并将该温度信息传递至控制器10，控制器10通过假人温度控制单元20对恒温区域411的温度进行控制。

控制器10可以为包括单片机或其他处理器等的电路模块，用于获取外围设备采集到的数据并进行分析。内衬41通常是热稳定性较好的材料，比如金属、塑料、橡胶，并且对假人起支撑作用。

在本实施例中，通过在恒温区域411内填充流体介质，并通过假人温度检测单元30及假人温度控制单元20对流体介质的温度进行控制，内衬41的外表面就可以模拟人体的表皮。在进行服装的舒适度评价时，由于内衬外表面的温度保持较为稳定，在假人模型40上套上待测试服装后，通过计算套上待测试服装后假人模型40的散热量，并依据待测试服装的面积，即可较为准确地得到服装的热阻，以评价服装的保温性能。

作为优选，流体介质可以为液体介质，以更好地保持内衬41内温度的稳定。

进一步地，假人模型40还包括套设于内衬41外的人造皮肤42，在人造皮肤42与内衬41之间还形成有间隙43，在间隙43内存储有模拟汗液。

由于在内衬41外套设人造皮肤42，以及在人造皮肤42与内衬41之间形成填充有模拟汗液的间隙43。因此，人造皮肤42就可以进行出汗模拟，一般情况下模拟汗液自然蒸发，运动中恒温区域温度升高，模拟汗液被加热蒸发。在将待测服装套设在假人模型40上后，就可以对待测服装及其附面层(服装跟假人之间的空气)的湿阻及热阻进行计算，以对服装的舒适度进行评价。

在进行评价时，由于在恒定的温度下，人造皮肤42的湿阻及热阻是已知的，因此，通过测量将测试服装套设在假人模型40上而表现出来的湿阻及热阻，然后再分别减去人造皮肤42的湿阻及热阻，就可以得到测试服装及其附面层的湿阻(公式1)及热阻(公式2)，以对服装的舒适度进行量化。其湿阻及热阻的计算公式如下所示：

式中，re是服装及其附面层空气的湿阻(pa·m²/w)；

rd是服装及其附面层空气的热阻(℃·m²/w)；

a是人体的体表面积(m²)；

ts是人造皮肤的温度(℃)，在各个温度皮肤表面设置有温度传感器，能够实时测量皮肤表面的温度值。

ta是环境温度(℃)；

pisf是温度ts下人造皮肤内侧的饱和蒸汽压(pa)；

paf是温度ta下环境的饱和蒸汽压(pa)；

rha是环境的相对湿度(％)；

e是水的汽化热(w·h/g)；

ge是假人的蒸发出汗量(g/h)；

h是假人的总散热量(w)，通常情况下，根据加热装置的加热功率可以算出总散热量；

res是人造皮肤的湿阻(pa·m²/w)，

rds是人造皮肤的热阻(℃·m²/w)。

其中，所述人造皮肤是一种固定的材料，其本身材料的热阻及湿阻已知。

假人设计上保证除暴露部分(与服装界面直接接触的部分)具备一定的导热性外，传输流体的流体管道采用弱导热性材料，避免热损耗。对于假人各部分的散热功率的计算主要通过加热功率和单位体积流体介质的热量散失计算。具体地，对于具有单一恒温区域411的假人，散热功率等于恒温源的加热功率；对于具有多个恒温区域411且多个恒温区域411具有独立的恒温源提供恒温流体介质的假人，各温区的散热功率等于各供恒温流体介质的加热功率；对于具有多个恒温区域411且仅有一个恒温源为多个恒温区域411提供恒温流体介质的假人，在恒温源供热输出端设置有输入端温度传感器(图未示)，在恒温源回流端设置有回流端温度传感器(图未示)，通过温度变化和恒温区的介质存储体积估算加热功率。

在假人模型40中，假人模型40的各个关节可转动地设置于假人模型40上。具体的，该用于服装舒适度测试的装置还包括运动单元70，运动单元70与控制器10电性相连，并设置于假人模型40的各个关节上，控制器10通过运动单元70带动假人模型40的四肢运动。与此同时，通过控制器10将所述恒温区域411的温度调节至人体运动时的温度，也可以通过控制器10调节模拟汗液的蒸发量，所述模拟汗液的蒸发量也可以通过恒温区域411温度的升高而增大，以此形成构造运动状态下服装与人体之间的气流交换会发生变化。使该用于服装舒适度测试的装置可以对人体在运动状态下服装的保暖透湿性进行评价。

请参见图2及图3，在本实施例中，假人模型40中包括多个独立的恒温区域411，每一所述恒温区域均可独立的进行温度控制。如头部恒温区域、躯干部恒温区域、左臂恒温区域、右臂恒温区域、左腿恒温区域、右腿恒温区域、左脚恒温区域及右脚恒温区域等八个独立的恒温区域，在每个恒温区域411内均设置有假人温度控制单元20及假人温度检测单元30，各个恒温区域411的流体介质的温度可以不同，以便于对不同区域内不同的体温进行模拟，以及便于对多种服装，如长袖衣、短袖衣、裤子、帽子、袜子或鞋子等进行舒适性的评价。在相邻的两个恒温区域411之间还设置有连通阀412，以控制两个恒温区域内流体介质的流通。

更为具体地，在本实施例中，假人温度控制单元20包括加热棒21及均匀器22，如搅拌器或搅拌泵。加热棒21及均匀器22设置于恒温区域411内，加热棒21为流体介质进行加热，均匀器22对流体介质进行搅拌，以使流体介质内的温度更加的均匀。

请继续参照图2，在本实施例中，假人模型40内部还设置有电气线路排布管道44，电气线路排布管道44从假人模型40的头部进入假人模型40内部，并伸入各个恒温区域411内，以使假人温度控制单元20的各温控部件(加热棒21和均匀器22)及假人温度检测单元30与控制器10电气相连。

进一步地，在各恒温区域411上还设置有流体管路23，恒温区域411通过流体管路23与外界连通，所述流体管路23可以向其连通的恒温区域411输送和排出流体介质，以对各恒温区域411内的流体介质的含量进行控制。

图4所示为图2中人造皮肤各膜层的结构示意图，如图2及图4所示，在本实施例中，人造皮肤42从靠近内衬41至远离内衬41方向依次包括内保护层421、微纳米层422及外保护层423，内保护层421朝向间隙43的一侧形成有网状保水结构，一方面抵消了模拟汗液中液位压差的影响，另一方面又能够保证模拟汗液具有一定的流动性。微纳米层422由具有微孔结构的膜材料形成，该微孔结构的最大孔径远大于水蒸气分子的直径，且最小孔径远小于于液态水分子的直径，从而保证气态水分子的自然蒸发，阻挡液态水的流出人造皮肤，外保护层423由耐磨材料形成，以对微纳米层422进行保护。当假人模型40设置有流体管路23时，流体管路23穿过人造皮肤42后伸入恒温区域411内。

在本实施例中，在内衬41层内各恒温区域411的影响下，间隙43内的模拟汗液能够发生汽化，继而穿过人造皮肤42到达待测服装，以便于待测服装及其附面层的湿阻及热阻的测试。

在假人模型的头部，还设置有与间隙连通的模拟汗液容置腔424，该模拟汗液容置腔424通过连接管425与外界连通，以对模拟汗液进行补充，在连接管425上还设置有流量计(图未示)，以对补充的模拟汗液的量进行测量，并得出模拟汗液的蒸发量。

图5所示为本发明第二实施例提供的假人模型内部的温控部件的结构示意图，图6所示为本发明第二实施例提供的用于服装舒适度测试的装置中假人温度控制单元的系统框图。如图5及图6所示，本发明第二实施示例提供的用于服装舒适度测试的装置的结构与第一实施例基本相同，其不同之处在于，在本实施例中，假人温度控制单元20包括恒温源24、流体泵25、进热管26及出热管27，恒温源24设置于假人模型40外，并通过流体泵25、进热管26及出热管27与假人模型40内部的恒温区域411相连，恒温源24、流体泵25、进热管26、假人模型40内部的恒温区域411及出热管27形成一流体介质循环管路。通过恒温源24的设置，以保证流体介质温度的恒定，通过流体介质循环管路使流体介质产生循环，保证各恒温区域411中流体介质温度的均匀。

在本实施例中，每一个恒温区域411对应的流体介质循环管路内均设置有一恒温源24，以分别对多个恒温区域411中的流体介质的温度进行调整。

进一步地，在本实施例中，在左臂恒温区域、右臂恒温区域、左腿恒温区域及右腿恒温区域中，进热管26位于各恒温区域411内靠近躯干恒温区域的一端，出热管27设置于各恒温区域411内远离躯干恒温区域的一端。以更加真实地模拟腋窝处、腹股沟处等位置上，假人模型40温度的恒定。

图7所示为本发明第三实施例提供的用于服装舒适度测试的装置中假人温度控制单元的系统框图，如图7所示，本发明第三实施例与第二实施例基本相同，其不同之处在于，在本实施例中，流体介质为液体，假人温度控制单元20包括高温流体恒温槽241、低温流体恒温槽242、流体介质混合装置28、流体泵25、进热管26及出热管27。高温流体恒温槽241及低温流体恒温槽242均与流体介质混合装置28相连，流体介质混合装置28与多个进热管26相连，分别通过一个进热管26与每一恒温区域411相连，流体介质混合装置28与控制器10电性相连，控制器10通过流体介质混合装置28对高温介质及低温介质的流量进行分配，混合分配后的所述高温介质及低温介质以得到不同温度的液体介质，并将该液体介质送入特定的恒温区域411内。也即流体介质混合装置28可以对进入每一进热管26内的高温介质及低温介质的流量进行控制。对于多个独立的恒温区域，所述温度传感器21设置于每一独立的恒温区域内以监测恒温区域的温度。

在一具体实施例中，所述流体介质混合装置28包括多个混合模块、温度检测模块、流量控制阀，控制器通过调节接冷水管的流量控制阀和接热水管的流量控制阀，实现冷热水的混合比例，并在混合模块中进行混合，混合后即可输出特定温度的液体，并且可以利用温度检测模块检测得到的温度进一步反馈调节两路阀门增加或减少进入混合模块的液体流量。

在一具体实施例中，流体为气体，所述流体介质混合装置28包括多个混合模块、温度检测模块、流量控制阀，控制器通过调节接冷气管的流量控制阀和接热气管的流量控制阀，实现冷热气体的混合比例，并在混合模块中进行混合，混合后即可输出特定温度的气体，并且可以利用温度检测模块检测得到的温度进一步反馈调节两路阀门增加或减少进入混合模块的气体流量。

在具体实施例中，所述混合模块为可以容纳流体介质的容器。

图8所示为本发明第四实施例提供的皮肤微观改变模块的结构示意图。请参见图1及图8，假人模型还设置有皮肤微观改变模块80，皮肤微观改变模块80与控制单元电性相连，控制单元10控制皮肤微观改变模块80运动，以模拟运动时的人体皮肤的运动，所述皮肤微观改变模块80使假人模型的人造皮肤42产生微观运动，以更精确地对运动状态下的服装的热阻及湿阻进行计算。

在本实施例中，所述皮肤微观改变模块80包括腔体811，所述腔体811呈现整体柔性或部分柔性，所述腔体811具有流体入口812以及流体出口813，所述流体入口812连接入口阀门，所述流体出口813连接出口阀门，通过所述入口阀门调节进入腔体811的流体流量和/或通过所述出口阀门调节流出腔体811的流体流量来改变腔体811内的流体体积，流体体积的增加或减少实现对柔性或部分柔性的腔体811的微观运动，从而模拟运动状态下人体皮肤的运动，用于评价在运动状态下智能服装及其附面层的热阻和湿阻，评价其保温性能以及透气性。所述整体柔性的腔体811可以通过柔性材料包覆形成，部分柔性的腔体811可以通过将柔性材料包覆刚性骨架实现。

图9所示为本发明第五实施例提供的皮肤微观改变模块的结构示意图。如图9所示，在本发明第五实施例中，所述皮肤微观改变模块80包括震动单元，所述震动单元设置于假人模型皮肤的一侧，所述震动单元包括伸缩杆821、震动板822，所述伸缩杆821支撑于两个震动板822之间，控制单元10控制伸缩杆821伸缩以使其中一个震动板822以另一个震动板822为支点实现震动板822的起伏运动。

图10所示为本发明第六实施例提供的皮肤微观改变模块的结构示意图，如图10所示，在本发明的第六实施例中，所述皮肤微观改变模块80包括震动马达831，所述震动马达831设置于假人模型皮肤的一侧，通过软件控制震动马达831的震动实现皮肤的微观运动。

在一实施例中，恒温区域411可以作为所述皮肤微观改变模块80以实现人造皮肤的微观运动。在其他实施例中，所述皮肤微观改变模块80可以设置于所述内衬41以及人造皮肤42之间。

综上所述，在本发明中，在本实施例中，通过在恒温区域411内填充流体介质，并通过假人温度检测单元30及假人温度控制单元20对流体介质的温度进行控制，内衬41的外表面就可以模拟人体用于保持体温的恒温表皮。在进行服装的舒适度评价时，由于恒温表皮的温度保持较为稳定，在假人模型40上套上待测试服装后，通过计算套上待测试服装后假人模型40的散热量，并依据待测试服装的面积，即可较为准确地得到服装的保温性能。在进行服装的舒适度评价时，由于在内衬41外套设人造皮肤42，以及在人造皮肤42与内衬41之间形成填充有模拟汗液的间隙43。因此，人造皮肤42就可以进行出汗模拟，然后在将待测服装套设在假人模型40上后，就可以对待测服装及其附面层的湿阻及热阻进行计算，以对服装的舒适度进行评价。通过该用于服装舒适度测试的装置的设置，能够尽可能地为模拟假人提供一个稳定的评价环境，且能够较迅速地对该环境的相关参数进行控制及改变。

请继续参见图1，本发明还提供了一种用于服装舒适度测试的系统，该系统包括上述的用于服装舒适度测试的装置，另外，该系统还可以包括环境温湿度检测单元50及环境温湿度控制单元60，环境温湿度检测单元50及环境温湿度控制单元60与控制器10电性相连，环境温湿度检测单元50检测假人模型40所处环境的温度及湿度，并将该温度及湿度信息传递至控制器10，控制器10根据温度及湿度信息，通过环境温湿度控制单元60对假人模型40所处环境的温度及湿度进行控制，以保证假人模型40所处环境的温度及湿度的恒定。在本实施例中，环境温湿度检测单元50可以是温度传感器及湿度传感器，用于检测工作环境的温湿度，环境温湿度控制单元60可以为风扇及空调系统等，例如当温度过高时，通过控制风扇的转速以使空气产生不同的气流速度使空气流通进行温度调节，温度低时，利用空调等设备对环境进行升温，当湿度过高时，可以用除湿设备进行除湿，湿度低时，用加湿器进行加湿。通过调节环境温湿度改变假人模型所处环境的温湿度，比如室内室外的温湿度不一样，春夏秋冬温湿度不一样，以此来模拟的不同的穿衣场景评价服装的舒适度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。