一种日常防护型口罩测试系统的制作方法

本实用新型涉及一种口罩性能测试系统，尤其涉及一种日常防护型口罩测试系统。

背景技术：

为了对抗日益严重和频繁的雾霾天气，消费者对日常防护型口罩的需求大大增加。由于现有口罩的制作材料千差万别，过滤性能也是参差不齐，为了保证消费者的权益，国家颁布了日常防护型口罩技术规范，对日常防护型口罩的技术性能提出了要求。现有的口罩性能测试装置存在密封性差、泄漏率高的问题；另外，现有的口罩性能测试装置通常只能对单一种类的口罩进行测试，应用范围受到限制。因此，不管是日常防护型口罩的生产企业，还是质量检测监督单位，都迫切需要一种新型的用于日常防护型口罩性能测试的装置。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种日常防护型口罩测试系统，严格按照相关国家标准设计，完全满足呼吸防护用品自吸过滤式防颗粒物呼吸器的检测系统的测试要求，密闭性好，可以进行不同材料口罩的防护性能对比测试或者同种材料口罩在不同使用状态下的防护性能对比测试，满足多种测试需求。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种日常防护型口罩测试系统，其特征在于，该系统包括仓室管道系统、防护效果测试系统、环境实时监测系统和电气控制系统；其中，所述仓室管道系统包括内部设置有测试台的口罩呼吸测试仓，所述口罩呼吸测试仓的顶部和底部同时通过管道与风机相连接，从而形成密闭循环风道系统，所述管道上设置有流量计，实时监测所述口罩呼吸测试仓内的当前流量；所述防护效果测试系统包括：与所述口罩呼吸测试仓顶部的所述管道相连接的气溶胶发生器，安装在所述口罩呼吸测试仓内的所述测试台上的头模呼吸模拟器，分别设置在所述口罩呼吸测试仓内所述头模呼吸模拟器的上游和所述头模呼吸模拟器内的等速采样探头，以及通过采样管线与所述等速采用探头相连接的粉尘浓度仪；所述气溶胶发生器用于产生并向所述口罩呼吸测试仓内送入气溶胶，所述头模呼吸模拟器包括与呼吸机相连接的人工肺和头模；所述环境实时监测系统包括设置在所述口罩呼吸测试仓内的温度传感器、湿度传感器和压力传感器，用于实时监测所述口罩呼吸测试仓内的温度、湿度和压力；所述电气控制系统与所述仓室管道系统的所述风机和流量计，所述防护效果测试系统的所述气溶胶发生器、头模呼吸模拟器、粉尘浓度仪和呼吸机，以及所述环境实时监测系统的所述温度传感器、湿度传感器和压力传感器相连接。

所述防护效果测试系统包括多组所述头模呼吸模拟器、等速采样探头、粉尘浓度仪和呼吸机，不同的所述头模呼吸模拟器能同时对相同或者不同的呼吸状况进行模拟。

多组所述头模呼吸模拟器分别采用不同的大小尺寸。

所述口罩呼吸测试仓的顶部和底部均设置有均流板。

所述口罩呼吸测试仓的顶部和底部还设置有不低于H13级的高效过滤器。

所述口罩呼吸测试仓的侧壁上还设置有大观察窗。

所述风机采用变频风机，风量400～500m³/h，电压380V，功率0.25kW，全压1200Pa。

所述流量计的流量为500m³/h，输出电流信号4～20mA。

所述头模呼吸模拟器的测量范围0～4L，呼吸频率1～80次/分钟，连续可调；呼吸气体体积0～4L，连续可调；工作条件为室温；温度调节范围室温～50℃；气体湿度调节范围30％～100％。

所述气溶胶发生器为雾化气溶胶发生器ATM-230；所述粉尘浓度仪的测量浓度范围为0.001～400mg/m³，粒径范围为0.1-10微米，流量范围为1.0～3.5l/min，更新频率为1s。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型的一种日常防护型口罩测试系统，通过采用“人工肺”和头模组合成的头模呼吸模拟器替代正常人的呼吸，上游在均匀流体内取样，下游在头模呼吸模拟器内取样，可以避免真人口罩测试时气溶胶对人体的伤害，同时能够更准确地检测出呼吸时口罩的上下游浓度。2、本实用新型的一种日常防护型口罩测试系统，通过采用多组头模呼吸模拟器和粉尘浓度仪，不同的头模呼吸模拟器可以同时对相同或者不同的呼吸状况进行模拟，从而可以进行不同材料口罩的防护性能对比测试或者同种材料口罩在不同使用状态下的防护性能对比测试，满足多种测试需求，而且大大提高口罩防护效果测试效率。3、本实用新型的一种日常防护型口罩测试系统，多组头模呼吸模拟器分别采用大小不同的尺寸，分别对儿童、青年和成年人的呼吸状况进行模拟，大中小号的头模呼吸模拟器分别对应测试大中小号的口罩，可以对比它们的过滤效率，从而测试出同种材料的口罩在不同使用人群中的防护效果。4、本实用新型的一种日常防护型口罩测试系统，严格按照相关国家标准设计，完全满足呼吸防护用品自吸过滤式防颗粒物呼吸器的检测系统的测试要求，可以广泛应用于各种日常防护型口罩防护性能的独立测试或对比测试。

附图说明

图1是本实用新型的主视图；

图2是本实用新型的左视图；

图3是图1中A-A剖面的剖视图；

图4是本实用新型的均流板的结构示意图。

图5是本实用新型的另一种均流板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

本实用新型的一种日常防护型口罩测试系统，设计满足标准GB/T32610-2016《日常防护型口罩技术规范》的要求，并参考标准GB2626-2006《呼吸防护用品自吸过滤式防颗粒物呼吸器》、GB50019-2003《采暖、通风与空气调节设计规范》和GB50243-2002《通风与可调工程施工质量验收规范》设计。

如图1、图2和图3所示，本实用新型提供的一种日常防护型口罩测试系统，其包括仓室管道系统1、防护效果测试系统2、环境实时监测系统(图中未示出)和电气控制系统(图中未示出)。

其中，仓室管道系统1包括口罩呼吸测试仓11、风机12、管道13和流量计(图中未示出)，口罩呼吸测试仓11为大小可容许受测试者完成规定动作的密闭仓室，其内部设置有测试台14；口罩呼吸测试仓11的顶部和底部同时通过管道13与风机12相连接，从而形成密闭循环风道系统；流量计设置在管道13上，实时监测口罩呼吸测试仓11内的当前流量。

防护效果测试系统2包括气溶胶发生器21、头模呼吸模拟器22、等速采样探头(图中未示出)和粉尘浓度仪23；气溶胶发生器21与口罩呼吸测试仓11顶部的管道13相连接，用于产生并向口罩呼吸测试仓11内送入气溶胶；头模呼吸模拟器22安装在口罩呼吸测试仓11内的测试台14上，头模呼吸模拟器22集成“人工肺”和头模，“人工肺”与呼吸机24相连接，可以真实模拟人的呼吸运动；在口罩呼吸测试仓11内头模呼吸模拟器22的上游和头模呼吸模拟器22内分别设置等速采样探头，等速采用探头通过采样管线与粉尘浓度仪23相连接，分别测量头模呼吸模拟器22上游和头模呼吸模拟器22内的粉尘浓度，从而可以测试出口罩的防护效果。

环境实时监测系统包括温度传感器、湿度传感器和压力传感器(图中未示出)，设置在口罩呼吸测试仓11内，用于实时监测口罩呼吸测试仓11内的温度、湿度和压力等环境参数。

电气控制系统与仓室管道系统1、防护效果测试系统2和环境实时监测系统相连接，分别实现系统风速和流量控制、口罩气溶胶防护效率测试控制和数据传输以及环境监测数据传输功能。其中，电气控制系统与仓室管道系统1的风机12和流量计相连接，流量计实时采集的口罩呼吸测试仓11内当前流量传输给电气控制系统，电气控制系统控制风机12进行反馈调节流量输出，确保口罩呼吸测试仓11内头模呼吸模拟器22周边的流场均匀稳定；电气控制系统与防护效果测试系统2的气溶胶发生器21、头模呼吸模拟器22、粉尘浓度仪23和呼吸机24相连接，通过控制气溶胶发生器21调节口罩呼吸测试仓11内的气溶胶浓度、通过控制头模呼吸模拟器22和呼吸机24模拟不同人的呼吸强度，从而可以进行多种条件下的口罩气溶胶防护效率测试，并实现测试数据的传输；电气控制系统与环境实时监测系统的温度、湿度和压力传感器相连接，实现环境监测数据的传输。

上述实施例中，防护效果测试系统2包括多组头模呼吸模拟器22、等速采样探头、粉尘浓度仪23和呼吸机24，不同的头模呼吸模拟器可以同时对相同或者不同的呼吸状况进行模拟，可以同时分别进行多个不同材料口罩相同呼吸条件下的防护性能对比测试、或者多个相同材料口罩不同呼吸条件下的防护性能对比测试，满足多种测试需求，而且大大提高口罩防护效果测试效率。

上述实施例中，多组头模呼吸模拟器22分别采用大小不同的尺寸，可以分别对儿童、青年和成年人的呼吸状况进行模拟，大中小号的头模呼吸模拟器22分别对应测试大中小号的口罩，可以对比它们的过滤效率，从而测试出同种材料的口罩在不同使用人群中的防护效果，大大提高口罩防护效果测试效率。

上述实施例中，如图4和图5所示，口罩呼吸测试仓11的顶部和底部均设置有均流板15，均流板15用于保证管道13内的气流和气溶胶进入口罩呼吸测试仓11时混合均匀。口罩呼吸测试仓11的结构设计以满足测试要求为准，其中仓室管道系统1整体的密封性以及气溶胶在口罩呼吸测试仓11内混合的均匀性是口罩呼吸器防护效果测试是否准确的前提，因此设计时需要更多考虑口罩呼吸测试仓11内气体流动的均匀性。

理论上，气体在口罩呼吸测试仓11内流动的越慢，气溶胶混合的就会越均匀，所以选择合适的口罩呼吸测试仓11截面流速是至关重要的。然而，由于不同的口罩呼吸测试仓11和管道13结构设计、不同的风量和发生气溶胶的量，都会导致不同的流速下都能使气溶胶混合均匀。

上述实施例中，口罩呼吸测试仓11的顶部和底部还设置有不低于H13级的高效过滤器17，其中，顶部的高效过滤器17用于保证进入口罩呼吸测试仓11的气体洁净，保证防护效果测试的准确性；底部的高效过滤器17用于保证排出口罩呼吸测试仓11的气体洁净，保证排出气体符合安全排放的要求。

上述实施例中，口罩呼吸测试仓11侧壁上还设置有大观察窗16，口罩呼吸测试仓11的设计严格按照呼吸防护用品自吸过滤式防颗粒物呼吸器的设计标准要求，在保证密封的前提下达到可视化的要求，使操作人员能够直接观察到头模呼吸模拟器22 的工作状态。

上述实施例中，口罩呼吸测试仓11采用铝型材制作框架，采用铝合金制作舱壁；口罩呼吸测试仓11外形尺寸长1.38米、宽2.04米、高2.13米；电源220V/380V；气源最大8Bar；系统阻力150Pa。

上述实施例中，风机12采用变频风机，通过流量调节确保口罩呼吸测试仓11内头模呼吸模拟器22周边的流场均匀；风量450m³/h，电压380V，功率0.25kW，全压1200Pa。经过计算机模拟头模呼吸模拟器22附近流场，口罩呼吸测试仓11内截面流速控制在5mm/s时的风速较为均匀。考虑压降损失，风机12风量应控制在400～500m ³/h，然后通过变频调节为口罩呼吸测试仓11提供均一稳定的气流。

上述实施例中，流量计的流量为500m³/h，输出4～20mA的电流信号。

上述实施例中，头模呼吸模拟器22的测量范围：0～4L；呼吸频率：1～80次/分钟，连续可调；呼吸气体体积，0～4L，连续可调；工作条件：室温；温度调节范围：室温～50度；气体湿度调节范围：30％～100％。

上述实施例中，气溶胶发生器21为雾化气溶胶发生器ATM-230，粒子数浓度1.4..6.9*1010#/秒(DEHS)：压缩空气供应：最大。8BAR(115PSI)；流量：的0.5...2.5立方米/小时；质量流量(DEHS)：最大。20克/小时；进料volumen：500毫升；喷嘴：双组分喷射；尺寸：220×280×275立方毫米；重量：4.5千克；介质：DEHS，PAO，石蜡油，盐溶液。

上述实施例中，粉尘浓度仪23的测量浓度范围为0.001～400mg/m³，粒径范围为0.1-10微米，流量范围为1.0～3.5l/min，更新频率为1s，总计数量为500，000#。

上述实施例中，温度传感器的测量范围：-40℃～60℃；温度传感器的测量精度：±0.5℃@25℃；温度传感器的测量稳定性：<0.1℃/年；湿度传感器的测量范围：0～100％RH；湿度传感器的测量精度：±2～4.5％RH(10％-90％RH范围内@25℃)；湿度传感器的测量稳定性:<1％RH/年；温度和湿度传感器的测量范围可根据客户的需求调整。温度和湿度传感器的输出:4～20mA,0～5V，0～10V等；采用0～24V电源供电。温度传感器为军用NTC，湿度传感器为Honeywell；采用壁挂的安装方式，内置或外置自由选择。

上述实施例中，电气控制系统采用PLC+PC，是基于PC的软件控制系统，电气软件的集成使整套系统的控制和测试更加方便和快捷，大大提高测试的效率。

下面以两个具体的测试应用实施例，进一步说明本实用新型的一种日常防护型口罩测试系统。

实施例一：口罩颗粒物防护效果测试。测试参考标准中的附录A和附录B

测试原理：通过气溶胶发生器发生一定浓度及粒径分布的气溶胶颗粒，以规定气体流量通过口罩，使用适当的颗粒物检测装置检测通过口罩过滤前后的颗粒物浓度，通过计算气溶胶通过口罩后颗粒物浓度减少量的百分比来评价口罩对颗粒物的防护效果。

测试流程：

a)检查日常防护型口罩测试系统，确认各子系统均处于正常工作状态。

b)将待测试口罩按照生产商使用说明牢固地佩戴在适当尺寸的头模呼吸模拟器22上，打开头模呼吸模拟器22和粉尘浓度仪23。待示数稳定后，记录通过口罩进入头模呼吸模拟器22内的气体内颗粒物浓度(即口罩内颗粒物的本底浓度C0)。

c)关闭头模呼吸模拟器22，打开气溶胶发生器21并启动风机12，将测试介质导入口罩呼吸测试仓11内，使用气溶胶浓度监测装置通过环境空气采样管监测口罩呼吸测试仓11内测试介质的浓度，待其达到A.3.3中口罩呼吸测试仓11内有效空间的浓度后，打开头模呼吸模拟器22。

d)使用气溶胶浓度监测装置记录口罩呼吸测试仓11内测试介质浓度C1，和通过口罩进入头模呼吸模拟器22内的气体中测试介质浓度C2。

e)持续1h，监测整个测试过程中C1和C2的数值，计算该口罩的防护效果。

打开仓门进入密闭式仓室，将口罩受试样品佩戴在头模呼吸模拟器上；关闭仓门，使密闭式仓室密封；启动控制电源开始工作，待密闭式仓室内的气溶胶气体的浓度、压力、温度和湿度复符合要求且稳定后，开启头模呼吸模拟器进行人体呼吸模拟；各传感器将探测的结果信号传到控制单元，经控制单元处理得出防护效果测试结果。

实施例二：口罩过滤效率的测试。

测试原理：通过气溶胶发生器发生一定浓度及粒径分布的气溶胶颗粒，以规定气体流量通过口罩，使用适当的颗粒物检测装置检测通过口罩过滤前后的颗粒物浓度。通过计算气溶胶通过口罩后颗粒物浓度减少量的百分比来评价口罩对颗粒物的过滤效率。

测试流程：

1)测试流量(85±4)L/min(如果采用多重过滤原件，应平分流量，如采用双重过滤元件，每个过滤原件的检测流量应为42±2L、min；若多重过滤原件有可能单独使用，应按单一过滤原件的检测条件检测)。

2)并将过滤效率检测系统调整到检测状态，调整其相关参数。

3)用适当的夹具将口罩罩体或过滤原件气密连接在检测装置上。

4)检测开始后，记录实验的过滤效率，采样频率≥1次/min。检测应一直持续到口罩罩体上颗粒物加载至30mg为止。

上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、设置位置及其连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。