[发明专利]火灾应急防护服测试用模拟皮肤传感器及其测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种特种服装测试用模拟皮肤传感器，特别涉及一种火灾应急防护服装测试用模拟皮肤热流传感器及其测试方法。

背景技术

高温环境尤其是强热流环境下，以穿着防护服装的人体皮肤烧伤程度来评价热防护服装的热防护性能。目前，火灾应急防护服测试用的传感器由铜片构成，根据铜片的温度上升曲线并结合Stoll曲线来确定人体皮肤达到二级烧伤所需时间。然而Stoll烧伤准则是Stoll和Chianta两位研究者通过实验确定皮肤在4.2～16.8kW/m²的热暴露环境下皮肤二级烧伤时间，而暴露热流量在此范围之外的二级烧伤时间，则是通过外推法而得，而且，应用Stoll方法首要前提是保证入射到皮肤表面热流量是一个恒定值，任何小的波动变化都会使Stoll准则失效；另外，铜片与人体皮肤的热属性相差甚远，并不能达到模拟人体皮肤吸热的效果。因此必须合理的选择皮肤模拟传感器来准确确定真实人体皮肤表面吸收热流量显得异常重要

常温下所选模拟皮肤实验材料有多种，包括丙纶、微孔聚四氟乙烯薄膜、纯棉布等等，但在高温环境下，由这些材料所做成的模拟皮肤的物理属性会随温度的变化而变化，超高温下会发生焦化，其实验重复性差。目前在热防护织物的小规模及热防护服装的“火人”(Thermo man)测试中，多用铜片热流计作为测量热源发热量及热防护服装织物性能的装置。根据测试的需要，评价热防护性能的热传感器必须满足实验耐热时间长、量程广、热属性与人体皮肤属性相似等特性。

但无论采用何种热流计，满足与体皮肤属性相似的特性是至关重要的，否则所测量得到的热量与实际人体皮肤吸收的热量相差太大，不能真正的达到织物防护性能测量结果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种火灾应急防护服装测试用模拟皮肤热流传感器以及利用皮肤模拟器测试皮肤烧伤度的测试方法。

本发明目的是这样实现的：

一种火灾应急防护服装测试用模拟皮肤热流传感器，其特征在于：采用与人体皮肤属性相似的人工玻璃晶体制作皮肤模拟传感器，在皮肤模拟传感器表面开有矩形凹槽，在矩形凹槽里装有一只T型热电偶，热电偶的接线沿法向方向穿过模拟器接入转换器，热电偶的测量端用环氧树脂胶粘于模拟器表面，所述的转换器为PCI-MIO-16E-1数据采集卡(DAQ)，由热电偶采集到的温度模拟信号经PCI-MIO-16E-1数据采集卡(DAQ)转换成标准信号输入计算机。

所述的人工玻璃晶体为热传导率为1.5W/m·K，使用范围在-270℃～+800℃；从800℃急冷至0℃不破碎，200℃急冷到0℃强度不变化的玻璃类材料。所述的皮肤模拟传感器的直径为40mm，厚度为13.5mm。

一种采用火灾应急防护服装测试用模拟皮肤热流传感器测试应急防护服的方法，其特征在于：按照如下步骤进行：

(1)、由热电偶测量模拟皮肤器表面温度T₁；

(2)、根据模拟皮肤器表面温度T₁，求取入射到皮肤模拟器表面热量q″；

假设皮肤模拟器为半无限体，根据传热逆问题法则，将半无限体的某一受热时间段Δt分成n个时间步长，并用热电偶测量每个步长下半无限体表面的瞬时温度T_j，则皮肤模拟器表面吸收的热流量可用式(1)计算：