专利名称：织物导湿排汗性能检测方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种检测方法及装置，具体而言是指一种织物导湿 排汗性能检测方法及其装置。
背景技术：
目前，用于织物导湿排汗性能检测方法及装置主要有以下几种 (1)电响应原理自动检测法
Hollies, Kaessinger， Watson等人于20世纪50年代就开始从事 这方面研究，他们在织物上的一些固定点上插入一些金属针，并将 这些针接入检测电路，当液体传导到织物的这些点时，电路上的感 应器件就会向记录装置发出信号，这样就可以得到液体传导到这些 固定点的时间，而液体传导距离是固定的，通过计算就可得到液体 传导速度。在测试过程中，Hollies等人在水中加入电解质代替纯水 以降低了织物导通电阻，提高仪器响应灵敏度。
Hollies等人在盛放液体的烧杯底部放了一个压力计以随时测定 烧杯内液体高度， 一旦烧杯内水位下降到临界值就给烧杯加水，这 样保证烧杯液体量不会因为织物吸水而减少；在织物上所插入的探 针排布是不等间距的，相邻探针间格呈逐渐减小趋势，其原因是织 物芯吸速率呈递减趋势，探针不等间距排布可以获得尽可能全面的 数据。
Hoyland于20世纪70年代从事纸张的导湿机理与导湿测试仪器方面的研究，他采用的方法与Hollies等人的方法类似，只是在检测 电路上作了一些改进，缩短信号记录装置的响应时间。
(2) 有色液体测试法
Minor (于1959年)，kaswell (于1961年)，Cary等(于1979年)
在测试织物导湿性能时都采用了在液体中加入染料的方法，使液体 在纱线或织物中传导的前沿位置更易于观察，从而可得到液体在织
物中的传导速度。现在国内许多实验室都采用该方法进行测试。
(3) 超声波定位法
1988年Law提出了用超声波测定液体在织物中扩散情况。从而 进一步提高了织物导湿速度的测试精度与准确度。
(4) 染料记录法
国内实验室测定织物导湿性能主要采用的是在液体中加入染料， 进而得到液体在织物上扩散的前沿位置，如记录液体到达各个位置 所需时间来则可得到液体在织物中的传导速度。 (5) LFY45织物毛细效应试验仪 将织物一端吊起，另一端浸入水中，测定一定时间内毛细效应 高度。对于白色或浅色织物，水中常常需要加入染料或墨水，以便 于测量方便。也可以在试样上用彩色水笔画上线条，吸水处的线条 颜色会扩散，有利于测量毛细效应高度。垂直芯吸法的优点是测量 方便，缺点是每一次只能测量织物一个方向的毛细效应高度，必须 测量两次才能反映织物的液态水传导能力，测试时间较长(30min 左右)受环境蒸发影响较大。两次测值的乘积可以作为织物总的毛细效应面积，用于反映织物液态水总的传导能力。
(6) CCD测定法
现在较先进的测试仪器是东华大学采用的借助图像处理技术[5(>
进行织物的导湿自动测试装置。它采用CCD摄像头等时间间隔(15s) 自动摄像，并将所摄图像输入计算机进行图像处理，利用织物干态 与湿态图像上灰度值的差异计算出织物上干态与湿态的百分比，由 百分比可得到液体在织物上的导湿速度。
采用上述织物导湿性能检測方法及装置存在以下几方面的问
题
第一、当前国内外织物导湿性能测定使用最多的是条带芯吸测试 法，该法是剪取一段被测织物的长布条，将布条水平或垂直放置， 一端浸入液体中，测定液体在一定时间内上升高度或液体上升到一 定高度所需时间，进而得到织物导湿能力。测试织物透湿性能方面
存在三个不足第一、实验只能测织物沿单一方向的导湿性能，而 不能同时测出织物的各个不同方向导湿性能，这样就得不到织物经 纬向导湿性能的差异，也不利于对织物进行综合评价；第二、实验
只能测定织物最大导湿能力，而无法得到液体在织物中各不同位置
的传导速度；第三、测试时间较长(30min)液体在空气中蒸发汽化 消耗水量及热能干扰了测试结果。
第二、 Minor, Kaswell， Cary等人，包括国内实验室所用织物 导湿测试仪器都是采用在液体中加入染料的方法。该法存在两个缺 陷第一、由于加染料的液体的气——液界面张力、密度等与水有差异，同时这些液体本身差异也较大，使得这种测量方法的测量准 确度受到影响。第二、使用染料测试方法只能测得液体在织物表面 传导速度，而不能测得液体在织物内部传导速度(织物内部传导速 度往往较其表面传导速度快)，这也会给测量带来误差。
第三、HoHies等人采取的向水中加入电解质的方法、Law等人 采取的超声波技术也存在一定的缺陷，即加入电解质的液体易受杂 质和织物后整理的化学残留物的影响，从而降低了实验结果的可信度。
第四、东华大学研制的图像处理技术测试织物导湿性能，但该 技术对有色织物特别是印花织物易受到织物颜色影响，使图像采集 受到较大干扰，影响测试效果；同时该测试方法仪器造价较高，普 及应用还有一定困难。
发明内容
针对现有技术所存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种 操作简单、检测精度高的织物导湿排汗性能检测方法，包括以下步骤:
① 、在织物的任意位置布置有两根基准探针，优选布置在织物 的中心位置，以基准探针为中心的经向及纬向位置，或与经向、纬 向呈一定角度的位置布置若干根测试探针，基准探针与测试探针之 间组成一个织物电阻检测电路；
② 、在基准探针位置处注入液体，液体沿织物表面方向扩散， 当液体扩散到某一根测试探针后，该测试探针与基准探针之间电阻
下降，采集测试探针与基准探针之间的电阻值变化；③、将测试探针与基准探针之间电阻值变化，输入到计算机内 转换为出织物表面方向的液滴扩散情况，得到织物导湿排汙性能参 数。
本发明的另 一个目的是提供一种织物导湿排汗性能检测装置， 包括注液机构、检测机构、信号采集及处理机构，其中
注液机构包括一个用于盛放液体的容器，以及与容器相连的导
液管；
检测机构包括箱体，箱体上安装有一块平面板，在平面板上对 准导液管出口的位置设置有两根基准探针，以及以基准探针为中心 均匀排列的测试探针，基准探针、测试探针作为织物电阻测试传感 器，与置于箱体内的定值电阻、电源串联组成一个织物电阻检测电
路，测试用信号输出接口设置于箱体上；
信号采集及处理机构包括带信号采集设备的计算机，计算机通 过信号线与箱体上的测试用信号输出接口相连接。
本发明织物导湿排汗性能检测装置的进一步设置如下
容器安装在底座上，导液管通过蠕动泵与容器相连。 测试探针设置在以基准探针为中心的经向及纬向位置，或与经
向、纬向呈0 90度的位置，其中，在经向位置的测试探针设置有 32根，在纬向位置的测试探针设置有30根，与经向呈22.5。 、 45 ° 、 67.5°角度的位置分别设置有20根、22根和20根。
在箱体上还安装有调平水泡，在箱体的下部四角位置皆安装有 调平底座。在箱体的四角位置皆安装导向柱，导向板可拆卸地安装于导向 柱上，在导向板对应基准探针的位置设有一个导向孔，导液管的出 口对准导向孔的位置。
两根基准探针的间距设置为0.4mm，在两根基准探针之间串联 一个电阻，与两根基准探针组成一个启动计时电路。 信号采集设备为PCI-1713采集卡。 在箱体上还设置有电源接头、保险丝和电源开关。 本发明的工作原理及有益效果如下
由于织物在不同含水率下的质量比电阻差异很大，当织物处于 干态时，织物表面比电阻值达10I2 1014Q，即使织物处于标准状态 下(相对湿度为65%左右，温度为2(TC左右)时，质量比电阻也达 到1080以上，而当织物内部有液态水时，其质量比电阻降至102Q 1070数量级。显然织物在干态或标准状态时表面比电阻比其含有液 态水时的表面比电阻大得多。根据织物的这个性质，可以判断织物 上是否存在液态水。基于上述原理，本发明通过在织物上一些固定 点有规律地插入探针，并将探针用检测电路连接起来，利用检测电 路测定各探针之间电阻值大小，根据电阻值大小可间接获得织物上 液体水扩散情况。本发明与现有技术相比，操作简单，且检测精度 较高。织物导湿性能测试仪器数据采集频率1000Hz;且可测试织物 经向、纬向、斜向吸湿排汗性能。
以下结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。
图1为本发明的织物导湿排汗性能检测方法的原理图； 图2为本发明的织物导湿排汗性能检测装置结构示意图； 图3为本发明的织物导湿排汗性能检测装置的探针分布图； 图4为本发明的织物导湿排汗性能检测装置的37针D型I/O接 口图5为本发明四种测试方式的检测电路图； 图6为本发明测试算法的逻辑框图。
具体实施例方式
本发明的织物导湿排汗性能检测装置如图2所示，织物导湿排 汗性能检测装置被罩在有机玻璃透明罩子2内，在有机玻璃透明罩 子2内还设有一个相对湿度计7，用水蒸发放湿或干燥剂吸湿可调 节透明罩子2内相对湿度，以方便地用于测试不同相对湿度条件下 的织物导湿性能，织物导湿排汗性能检测装置包括注液机构、检测 机构、信号采集及处理机构，其中
注液机构包括一个用于盛放液体的容器4,容器4可选择烧杯 及其他玻璃或金属器皿，容器4安装在底座3上，导液管5通过蠕 动泵6与容器4相连，导液管5通过蠕动泵6将容器4内的液体定 量注入在织物表面。
检测机构包括箱体1，在箱体1的下部四角位置皆安装有调平 底座8，调平底座8的作用是保证箱体1的水平及检测的准确性， 箱体1上安装有一块平面板ll，平面板11是一块具有良好绝缘性的 平整面板，优选采用有机玻璃板，具有绝缘性好、表面光洁的优点，通过固定螺丝9固定在箱体1上，在平面板11上对准导液管5出口 的位置设置有两根基准探针12，以及以基准探针12为中心均匀排 列的测试探针13，在箱体1的四角位置皆安装导向柱16，导向板 17可拆卸地安装于导向柱16上，导向板17采用有机玻璃板，在导 向板17对应基准探针12的位置设有一个导向孔18，导液管5的出 口对准导向孔18的位置，在箱体1上还安装有调平水泡19，调平 水泡19的作用是防止布面倾斜，由于重力作用导致测试不准确，在 箱体1上还设置有电源接头20、测试用信号输出接口 22、保险丝 24和电源开关21。
如图3所示的实施例中，本发明的测试探针13可设置在以基准 探针12为中心的经向及纬向位置，或与经向、纬向呈呈0 90度角 度的位置，其中经、纬向位置的测试探针13设置有62根(其中 经向32根，纬向30根)，其测试方式定义为A、 C测试方式，与经 向、纬向呈一定角度的位置也设置有62根(分别分布于沿经向22.5 °有20根、沿经向45°有22根和沿经向67.5°方向20根)，其测 试方式定义为B、 D四种测试方式，这样，本发明的传感器选择4 个系列测试方法，分别是A系列、B系列、C系列、D系列，其中， A系列用于测试吸湿排汗性能较好的织物经向和纬向导湿性能，相 邻探针间距5mm，可测织物最大导湿位移8cm; B系列用于测试吸 湿排汗性能较好的织物22.5° 、 45°和67.5°方向导湿性能，相邻 探针间距7mm，可测织物最大导湿位移7.7cm; C系列用于测试吸 湿排汗性能较好的织物经向和纬向导湿性能，相邻探针间距2mm，可测织物最大导湿位移3.2cm; D系列用于测试吸湿排汗性能较差好 的织物22.5° 、 45°和67.5°方向导湿性能，相邻探针间距3mm， 可测织物最大导湿位移3.3cm。探针的安装方法如下先在平面板l 上打直径为0.35mm的孔，孔径应与探针的直径相等，通过高温熔 融，将基准探针12、测试探针13垂直地固定于平面板1上。
请再结合图1所示，本发明基准探针12、测试探针13作为织 物电阻测试传感器，与置于箱体1内的定值电阻14、电源15串联 组成一个织物电阻检测电路，基准探针12设置为两根，间距为 0.4mm，并在两根基准探针12之间串联一个电阻，这样就组成一个 启动计时电路，当蠕动泵6抽取水份滴落将两基准探针12迅速润湿， 两根基准探针12之间电阻迅速降低，此时说明水份渗入织物表面， 传感器开始工作，这样，完成迅速感应并开始计时。结合图5所示， 本发明的A系列、B系列、C系列、D系列四种测试方式，每种测 试方式插入31根探针作为织物电阻测试传感器，外加一个启动计时 电路，这样共有125条检测电路。这125条检测电路皆直接并联接 到直流电源15上。
信号采集及处理机构由于本发明的检测电路有4种测试方式， 在实际测试中需在4种测试方式中选择一种方式测试，四种测试方 式都采集31路电压信号和1路计时信号，这32条电压信号直接接 在37-针D型接头上，如图4所示，本发明针对四种测试方式共配 备了 4个37-针D型接头，在测试时根据测试要求选择连接方式， 再通过一条PCL-10370电缆线将32路电压信号接入到A、 B、 C、 D四种测试用信号输出接口 22，计算机23上的信号采集设备可与任 意一个测试用信号输出接口 22通过信号线24相连接，本发明的信 号采集设备选择采用PCI-1713采集卡，这样，本发明所采集的电压 信号经由PCI-1713采集卡直接以数据信号输出，并由计算机内的检 测软件对数据进行处理，最终得到织物表面方向的液滴扩散情况， 及织物导湿排汗性能参数。
如图1所示，本发明的织物导湿排汗性能检测方法及原理如下 1、根据实验确定需要检测的织物的测试方向和范围，测试时， 观察调平水泡19，并通过调整调平底座8将平面板11调至水平，然 后打开电源15，将导向板17拆下，将织物lO平整地放在平面板ll 上并绷紧，将导向板i7装于导向柱16上，启动电脑软件，并打开 蠕动泵6，通过导液管5将容器4内的液体经由导向板17的导向孔 18注入到织物10的基准探针12位置，液体优选采用0.09g/ml的 NaCl溶液(模拟人体汗液)。由于织物10是干态时，基准探针12 与测试探针13之间电阻会很大，此时可以认为电路处于断路状态， 检测电路的输出电压为0;当液体由基准探针12沿织物表面方向扩 散，液体扩散到某一根测试探针13后，即测试探针13周围处于湿 态时，测试探针13与基准探针12之间的电阻下降，阻值变得较小， 电路可视为通路状态，这时，检测电路的输出电压大于0。将上述 两种状态下的输出电压接到37-针D型接头上，再通过一条 PCL-10370电缆线将32路电压信号接入到确定的A、 B、 C、 D其中 一种测试用信号输出接口 22，并通过信号线24最终传输到计算机23上的PCI-1713采集卡。这样，本发明所采集的电压信号由 PCI-1713采集卡采集后，通过计算机内的检测软件对数据进行处理， 最终得到织物表面方向的液滴扩散情况，及织物导湿排汗性能参数。 本发明共采用A、 B、 C、 D四种测试方式，每种测试方式插入 31根探针作为织物电阻测试传感器，外加一个启动计时电路，这样 共有125条检测电路。各检测电路的输出电压及接地电压由126条 信号引线接出到PCI-1713采集卡；本发明的输出电压值是加在定值 电阻两端的电压，其值由下式表示。
式中^是电路输出电压；"是稳压电源电压；^是定值电阻(阻 值2MQ); /2是织物电阻。
织物干湿状态的电压阀值判断
本仪器是根据检测电路输出的电压值的大小判断织物上各测试 探针位置处织物的干湿状态。在测试电路中稳压电源电压5V，定值 电阻值为2MQ，而织物湿阻数量级为102~107Q，织物干态电阻值 为1()SQ 10"Q，据此可确定织物干湿状态的电压阀值。
a. 当从注液点到探针位置织物都处于湿润状态时，仪器检测电路 输出的电压值为
<formula>formula see original document page 15</formula>
b. 当探针周围织物处于干燥状态时，仪器检测电压值为
<formula>formula see original document page 15</formula>式中P^是仪器检测电路输出的电压值；f/是仪器稳压电源电压; ^检测电路选用的定值电阻阻值；^从注液点到检测探针位置之间的 织物电阻值。显然织物处于前者条件下输出电压最小值较后者条件下 电压输出最大值数十倍还大，织物干湿状态的电压阀值很容易判定， 本程序中电压阀值取O.IV。
(2)测试算法本发明的测试算法如图6所示，其中n-0表 示软件开始启动时间，此时选择测试方式，如选择A或C测试方式， 此时检测织物经向、纬向导湿性能，n累加l次，分别将经、纬向第 i根和第j根探针定值电阻两端电压值分别输入软件，如电压大于 0.1 V，表明织物该探针导通，此时电压导通时间为(0.01 Xn) S，如 电压小于等于0.1V，则表明为导通，如经向导通，i探针累加一次； 如纬向探针导通，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，结束；否则返回，n继续累加l次。
同理，如选择B或D检测方式，则每次输入电压值改为3个， 测试原理相同。
权利要求
1、一种织物导湿排汗性能检测方法，包括以下步骤①、在织物的任意位置布置有两根基准探针，以基准探针为中心的经向及纬向位置，或与经向、纬向呈一定角度的位置布置若干根测试探针，基准探针与测试探针之间组成一个织物电阻检测电路；②、在基准探针位置处注入液体，液体沿织物表面方向扩散，当液体扩散到某一根测试探针后，该测试探针与基准探针之间电阻下降，采集测试探针与基准探针之间的电阻值变化；③、将测试探针与基准探针之间电阻值变化，输入到计算机内转换为出织物表面方向的液滴扩散情况，得到织物导湿排汗性能参数。
2、 一种织物导湿排汗性能检测装置，其特征在于包括注液机 构、检测机构、信号采集及处理机构，其中注液机构包括一个用于盛放液体的容器(4)，以及与容器(4) 相连的导液管(5);检测机构包括箱体(1)，箱体(1)上安装有一块平面板(11)， 在平面板(11)上对准导液管(5)出口的位置设置有两根基准探针U2)，以及以基准探针(12)为中心均匀排列的测试探针(13)， 基准探针(12)、测试探针(13)作为织物电阻测试传感器，与置于 箱体(1)内的定值电阻(14)、电源(15)串联组成一个织物电阻 检测电路，测试用信号输出接口 (22)设置于箱体(1)上；信号采集及处理机构包括带信号采集设备的计算机(23)，计算机(23)通过信号线(24)与箱体(1 )上的测试用信号输出接口 (22) 相连接。
3、 如权利要求2所述的一种织物导湿排汗性能检测装置，其特 征在于容器(4)安装在底座(3)上，导液管(5)通过蠕动泵(6) 与容器(4)相连。
4、 如权利要求2所述的一种织物导湿排汗性能检测装置，其特 征在于测试探针(13)设置在以基准探针(12)为中心的经向及 纬向位置，或与经向、纬向呈0 90度的位置。
5、 如权利要求4所述的一种织物导湿排汗性能检测装置，其特 征在于在经向位置的测试探针(13)设置有32根，在纬向位置的 测试探针(13)设置有30根，与经向呈22.5。 、 45° 、 67.5°角度 的位置分别设置有20根、22根和20根。
6、 如权利要求2所述的一种织物导湿排汗性能检测装置，其特 征在于在箱体(1)上还安装有调平水泡(19)，在箱体(1)的下 部四角位置皆安装有调平底座(8)。
7、 如权利要求2所述的一种织物导湿排汗性能检测装置，其特 征在于在箱体(1)的四角位置皆安装导向柱(16)，导向板(17) 可拆卸地安装于导向柱(16)上，在导向板(17)对应基准探针(12) 的位置设有一个导向孔(18)，导液管(5)的出口对准导向孔(18) 的位置。
8、 如权利要求2所述的一种织物导湿排汗性能检测装置，其特 征在于两根基准探针(12)的间距设置为0.4mm，在两根基准探针(12)之间串联一个电阻，与两根基准探针(12)组成一个启动 计时电路。
9、 如权利要求2所述的一种织物导湿排汗性能检测装置，其特 征在于信号采集设备为PCI-1713采集卡。
10、 如权利要求2所述的一种织物导湿排汗性能检测装置，其 特征在于在箱体(1)上还设置有电源接头(20)、保险丝(24) 和电源开关(21)。
全文摘要
本发明公开了一种织物导湿排汗性能检测方法及其装置，属于检测装置技术领域，本发明通过在织物的任意位置布置有两根基准探针，以基准探针为中心的经向及纬向位置，或与经向、纬向呈一定角度的位置布置一些测试探针，基准探针与测试探针之间组成一个织物电阻检测电路；在基准探针位置处注入液体，液体沿织物表面方向扩散，当液体扩散到某一根测试探针后，该测试探针与基准探针之间电阻下降，采集测试探针与基准探针之间的电阻值变化；将测试探针与基准探针之间电阻值变化，转换为出织物表面方向的液滴扩散情况，得到织物导湿排汗性能参数。具有操作简单、检测精度高的优点。
文档编号G01N27/12GK101441190SQ20081016383
公开日2009年5月27日 申请日期2008年12月25日 优先权日2008年12月25日
发明者张才前 申请人:绍兴文理学院