醫(yī)護(hù)紡織品保水性測(cè)試儀器的設(shè)計(jì)原理及運(yùn)用，下面標(biāo)準(zhǔn)集團(tuán)將做出詳細(xì)的解析： 一、設(shè)計(jì)原理及實(shí)現(xiàn)：
紡織纖維在干態(tài)下是絕緣的 ,在吸濕后其電導(dǎo)率會(huì)因水分的存在發(fā)生變化 ,變得可以導(dǎo)電 ;因此 ,織物在不同干濕狀態(tài)下的質(zhì)量比電阻差異很大 .當(dāng)織物處于干態(tài)時(shí) ,織物表面比電阻值達(dá) 101 2Ω～ 101 4 Ω ,即使織物處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(相對(duì)濕度為 65 % 左右 ,溫度為 20℃左右)時(shí) ,質(zhì)量比電阻也達(dá)到 108Ω以上 ,而當(dāng)織物內(nèi)部有液態(tài)水時(shí) ,其質(zhì)量比電阻降至 102Ω～107Ω數(shù)量級(jí)[4] .因此 ,根據(jù)吸濕后織物試樣電阻會(huì)產(chǎn)生變化 ,設(shè)計(jì)出保水性能測(cè)試儀器 ,其原理如圖 1 所示 .測(cè)試試樣保水性能時(shí) ,液體從水槽流出 ,經(jīng)軟管到達(dá)試樣的上表面 ,并接觸到金屬傳感器 1(有兩個(gè)并列) ,以此瞬間作為計(jì)時(shí)開始點(diǎn) ,然后 ,由于纖維間隙的毛細(xì)管效應(yīng) ,液體會(huì)擴(kuò)散進(jìn)入試樣結(jié)構(gòu)內(nèi)部 ,滲透試樣后達(dá)到下表面并接觸到金屬傳感器 2 ,此時(shí)計(jì)時(shí)結(jié)束 .測(cè)量開始時(shí) ,傳感器之間電阻很大 ,可以認(rèn)為傳感器電路處于斷路狀態(tài) ,液體接觸傳感器 ,檢測(cè)電路輸出電壓為傳感器獲得的電壓 ;試樣被液體浸潤(rùn)后 ,傳感器間的電阻迅速減小 ,傳感器電路可視為通路狀態(tài) ,此時(shí) ,兩電阻并聯(lián) ,電路輸出電壓為并聯(lián)電壓 .根據(jù)輸出電壓的變化 ,將變化的信號(hào)導(dǎo)出 ,再利用一定的電壓信號(hào)采集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng) ,設(shè)計(jì)一個(gè)電子計(jì)時(shí)時(shí)鐘 ,便可獲得試樣上液體的滲透時(shí)間值 .另外 ,對(duì)于紡織品吸收蓄積的水量可以通過電子天平得到 .這樣就能得到個(gè)有關(guān)保水性的測(cè)量值 .
1、液體流路系統(tǒng)
在現(xiàn)實(shí)中 ,受環(huán)境影響 ,液體對(duì)織物的滲透很多都處于一定壓力下 ,因此 ,該儀器要求在一個(gè)確定的壓力條件下測(cè)試試樣 ;另外 ,為了避免人為判斷的不準(zhǔn)確 ,做到測(cè)量 ,就要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制 .所以 ,此系統(tǒng)有三大設(shè)計(jì)要求 :穩(wěn)壓 ,壓力可調(diào) ,自動(dòng)控制 .
(1) 穩(wěn)壓水槽平鋪寬大 ,采用底面 50× 50cm 的輕質(zhì)材料 ,相對(duì)于試樣的吸收液量來說 ,槽內(nèi)水位下降不明顯 ,因此施加的液柱靜壓力不變 .
(2) 壓力可調(diào)采用軟管(或可伸縮管) ,高度可調(diào) ,因此可滿足多種壓力條件下的測(cè)試 .取軟管中一液片為研究對(duì)象 ,設(shè)管高為 h,液片重量忽略不計(jì) ,則該液片從水槽流出到試樣上表面沿豎直方向只受變力∫h0ρgsdl作用 ,其中ρ為液體密度 ,s為管截面積 ,g 為重力加速度 .根據(jù)動(dòng)量定理有∫h0ρgsdl = mv ,解得 h= mv/(ρgs) .可知管高 (水壓) 與液體在管中流速成線性關(guān)系 .
(3) 自動(dòng)控制 當(dāng)液體接觸下表面?zhèn)鞲衅鲿r(shí) ,觸發(fā)電磁閥 ,電磁閥及時(shí)關(guān)閉 ,不會(huì)因延時(shí)造成讀數(shù)錯(cuò)誤.
按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),穿透盤大小為 125× 125mm ,采用有機(jī)玻璃 ,中間孔徑為 25mm ;由于試樣吸收水量的限制 ,特別是試樣較薄的時(shí)候 ,為保證天平讀數(shù) ,天平精度取 0 .001g ;為減少液流沖擊 ,軟管直徑符合穿透盤孔徑為 25mm .
2、檢測(cè)電路
金屬傳感器位于穿透盤和基板的淺刻槽內(nèi) ,可與試樣貼合接觸,穿透盤上的兩槽間距 2mm .金屬傳感器與檢測(cè)電路連接起來。
(1) 穩(wěn)壓電源電壓穩(wěn)壓電源電壓越大 ,測(cè)試電路獲得的輸出電壓也越大 ,測(cè)量精度越高 .但電壓過大時(shí) ,作用在織物上的功率也越大 ,這樣會(huì)損害織物本身的性能 ,改變織物的質(zhì)量比電阻 .但電源電壓過小會(huì)影響測(cè)試的靈敏度和測(cè)試結(jié)果 .鑒于上述兩個(gè)因素 ,本儀器穩(wěn)壓電源電壓取 10V.儀器電源選用一個(gè)小型變壓器和整流器 ,變壓器直接焊接在電路板上 ,該變壓器可以直接將 220V 交流電壓轉(zhuǎn)換成 10V 的直流穩(wěn)壓電源電壓 .
(2) 定值電阻阻值定值電阻的大小由織物干態(tài)和濕態(tài)的電阻值的大小確定 .結(jié)合輸出電壓值的情況 ,定值電阻大小要求與織物濕阻接近(即達(dá)到 105Ω～107Ω數(shù)量級(jí) ) ,如果定值電阻過小 (遠(yuǎn)小于織物濕態(tài)電阻值) ,則不論織物處于干態(tài)還是濕態(tài) ,儀器所測(cè)電壓都接近 0V ,這樣不能區(qū)分織物干濕態(tài)情況 .因此定值電阻大小要求與織 物濕阻接近 (即達(dá)到 105Ω～ 107Ω 數(shù)量級(jí) ) ,儀器的電路定值電 阻阻值選為2MΩ .
3、信號(hào)采集與轉(zhuǎn)換系統(tǒng)
4、軟件處理
PCI 板卡可用匯編語言編程 ,同時(shí)也支持 C、VB、VC + +、Delphi 等語言 .這里選用 VB6 .0 編程 .軟件包括 2 個(gè)窗體和 3 個(gè)模塊 .2 個(gè)窗體分別為①frmDevSel ,該窗體包括板卡型號(hào)的選擇 ,板卡開始通道與終止通道的選擇等 ;②frmRun ,該窗口包括測(cè)試頻率的選擇 ,各傳感器導(dǎo)通時(shí)間的顯示 .3 個(gè)模塊分別為①M(fèi)odule 1 ,板卡硬件驅(qū)動(dòng)模塊 ;②Module 2 ,板卡相關(guān)常數(shù)定義 ;③Module 3 ,主函數(shù)及公用變量定義 。
二、測(cè)試指標(biāo)：
1、滲透時(shí)間
液體從試樣上表面滲透到下表面所需的時(shí)間 .對(duì)于醫(yī)護(hù)紡織品來說 ,液體一旦滲透出下表面 ,將不再具有防護(hù)作用 ,因此 ,考察液體從試樣上表面滲透到下表面所需的時(shí)間 ,通過計(jì)算機(jī)直接讀數(shù) .此時(shí)間為平均時(shí)間 ,因?yàn)樵嚇觾?nèi)部不是均勻 ,且液體滲透受重力作用 ,在各部分的流速不一樣 ,即 t = h/珔v ,h 為試樣厚度 ,珔v為液體平均流速 .
2、zui大蓄液量
試樣下表面被恰好滲透時(shí)試樣的蓄液量 .在滲透同樣深度時(shí) ,試樣蓄積的液量越大 ,說明液體向四周的傳導(dǎo)越好 ,試樣的水平傳導(dǎo)能力越強(qiáng) .毛細(xì)管中的液體流量 q = v·πR2 ,其中 v為流速 ,R為當(dāng)量半徑 ,蓄液量則是這些毛細(xì)管中液量的總和 .用電子天平減少的量減去電磁閥至試樣上表面封閉管段的水量 (定值) ,即為試樣被恰好滲透時(shí)的zui大蓄液量 .
三、測(cè)試與分析：
分別以腈綸纖維絮片、滌綸平紋織物、腈綸針織物和滌綸針織物為樣品進(jìn)行測(cè)試 .剪取同種的樣品各3 份 ,用上述研制的保水性能測(cè)試儀器測(cè)試 .選取靜壓為 60cm 水柱壓強(qiáng) .在測(cè)試過程中 ,壓強(qiáng)穩(wěn)定 ,成功實(shí)現(xiàn)電磁閥的自動(dòng)通斷 ,儀器運(yùn)作正常。
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李先生