[发明专利]一种自适应型织物热湿舒适性能测试仪及其耦合测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及服装织物热湿舒适性测试仪，特别是涉及一种能模拟人体热生理特征的自适应型织物热湿舒适性测试仪及其耦合测试方法。

背景技术

织物或服装的热湿舒适性是指人体着装后在不同的气候环境下，人体与环境之间热、湿交换达到生物热力学的综合平衡，能满足人体生理状态的要求。测试织物热湿舒适性能的装置又叫作织物微气候测试仪，该装置的原理主要通过模拟外界环境及人体热生理属性，检测模拟人体皮肤与织物试样之间的微小气候中的热湿传递情况，即测试人体产热量与汗汽在织物内外层与环境之间的交换过程。国内外对该类仪器及测试方法研究很多，如原田研制的织物微气候热平板仪能同时测量织物的热、湿传递性能，模拟皮肤使用0.38mm的微孔聚四氟乙烯膜，模拟人体的无感出汗，使用0.6mm厚，细孔直径0.3mm的铜板，模拟人体显性出汗；另如中国专利CN 1011694401A公开了一种织物动态热湿传递特性的测量设备，包括了：仿生学皮模型构件、至少一组第二传感器以及数据采集与控制装置，可用于测量在非显性排汗到显性排汗范围内所进行的动态或静态排汗时的织物热湿传递特性的测量设备。

这类测试仪器主要技术难点是在于人体热生理特征及外界环境的模拟上，而目前外界环境(包括恶劣环境)模拟技术已较为成熟，而不同环境下人体热生理特征参数的模拟技术则较为单一，目前所公开的关于织物微气候仪专利都有一个共同局限性，即模拟人体皮肤热生理参数装置的控制原理是恒能量和恒定出汗量输入，如美国专利5749259公开了用于模拟人体皮肤的测试仪用于预测织物动态热湿传递特性的相关方法，但其模拟皮肤的热属性参数采用恒定热流及出汗量控制。

根据人体生理学研究结果，人体着装后在不同的气候环境下的人体皮肤温度及出汗量是动态变化的，也就是说着装人体从一个环境进入另一个环境中，人体的皮肤温度及出汗量是在不断变化的，或者人体在着装过程中其皮肤温度和出汗量也是不断变化的。因此也有微气候仪的热流及出汗量的输入是变化的，但变化量并不能按照人体生理变化的特征而定性设定，而是按照某一定量变化规则进行设定输入，但人体从一个环境进入另一个不同的环境中，其生理参数(如出汗量、皮肤温度)变化并不能用某一函数进行描述，它是不规则的变化过程，因此需要借助于着装人体生理模型实时数值分析计算某一状态下的人体生理参数，作为微气候仪的控制参数，这一过程我们称为自适应过程。

经过检索发现也缺乏一种装置或者方法来模拟着装人体进入不同环境下的人体热生理实际变化特征，从而也不能实际测量织物动态热湿传递特性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种自适应型织物热湿舒适性能测试仪及其耦合测试方法，能模拟随外界环境变化而变化的人体热生理特征。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种自适应型织物热湿舒适性能测试仪，包括测试主体和测试附体，所述测试主体包括测试头，所述测试头自下而上依次为加热板、铜板、模拟皮肤器、模拟皮肤和夹持有试样的试样夹；所述试样和模拟皮肤之间设有温湿度传感器；所述模拟皮肤器的表面粘附有膜电偶；所述模拟皮肤器上开有多个与蠕动泵控制阀相连的出汗微孔；所述测试附体包括着装人体热生理模型模块、控制模块和表面热流量计算模块；所述表面热流量计算模块根据出汗微孔的出汗量及膜电偶的温度计算表面热流量；所述着装人体热生理模型模块将计算得到的表面热流量作为边界条件实时向控制模块发出控制蠕动泵和加热板的信号。

所述测试附体还包括与着装人体热生理模型模块相连的前处理信息采集模块。

所述皮肤模拟器采用耐腐蚀性材料制成。

所述模拟皮肤为静电纺超细纤维膜或平纹棉织物。

所述测试主体还包括用于保证热流一维流向的隔热筒。

所述着装人体热生理模型模块包括了人体热调节模型和体温调节效应器；所述的人体热调节模型由被动系统和主动系统组成，所述的被动系统将人体划分为15个节段，15个节段均为圆柱体，分别是头部、脸部、颈部、2个肩部、2个胳膊、2个手部、胸部、腹部、2个腿部和2个脚，每个节段分成4个同心层：核心层、肌肉层、脂肪层和皮肤层，每一层作为一个节点，人体的中心血池作为一个节点，形成被动系统的61节点热调节模型；所述主动系统通过调节热生理活动的水平，实现产热和散热的动态平衡，维持体温的相对稳定；人体代谢产热量由被动系统的基本代谢产热量和主动系统中由于人体运动或寒颤自主性热调节所引发的附加代谢产热量组成。