[发明专利]一种织物材料各向异性表征方法和测量装置

说明书

本发明涉及一种织物材料各向异性表征方法和测量装置，表征方法为：将定量液滴施加在水平放置的织物表面后，以设定时间间隔同步采集各时刻下织物上表面和下表面的润湿轮廓图像，在润湿轮廓图像中建立极坐标系后，测量和计算得到指标，利用指标表征织物材料各向异性；测量装置包括移液器、试样固定台、上摄像头、下摄像头和计算机系统；移液器用于移取定量液滴；试样固定台用于将织物水平固定；上摄像头和下摄像头分别用于以设定时间间隔同步采集各时刻下织物上表面和下表面的润湿轮廓图像；计算机系统用于测量和计算得到指标。本发明的一种织物材料各向异性表征方法和测量装置，适用于对片状、孔隙结构材料的各向异性结构特征进行表征。

技术领域

本发明属于纺织测试方法领域，涉及一种织物材料各向异性表征方法，同时涉及一种基于该表征方法的测量装置。

背景技术

织物是由纱线以一定的组织结构序列织造而成(机织，针织)或由散状纤维以一定的排列和加固工艺加工而成(非织)。因此织物在宏观上呈现为纱线的有序规则排列，而在细观上表现为各向异性。织物结构体内部的各向异性是影响和决定织物在宏观和细观的物理、力学性能的内在机制之一，但由于织物内部结构的细微性和复杂性，目前尚未有有效方法对织物结构的各向异性程度和特征进行客观表征，制约了相应理论研究和产品开发的发展。

液体在织物中扩散后会在织物表面呈现不规整的润湿形态，且不同类型的织物表面上液体的润湿轮廓形状不同，该现象既是织物材料结构各向异性的表现，同时又能够较大程度上反映相应织物材料结构的各向异性特征，因此，可利用液体在织物中扩散现象的各向异性特征来间接反映织物内部结构各向异性的特征。

在纺织检测领域内，对织物导液特性的测量和表征方法，通常有条带芯吸法、条带虹吸法、平面芯吸法、称重法和滴液法等5类。条带芯吸法和条带虹吸法通过芯吸高度、芯吸长度和吸液量等指标表征织物材料的单向导液能力，而平面芯吸法和称重法则反映织物整体的吸液、导液能力，上述4类方法都不能在单次实验中确切反映织物导液行为的各向异性特征。

滴液法通过观测定量液体在织物中的润湿区域和扩散轨迹来反映液体在织物结构内的传输行为特征，根据表征指标及信息获取手段，采用滴液法表征织物导液性的相关研究经历了不同发展阶段，在测量手段上，经历了手动、静态测量(描绘润湿轮廓线—剪纸—称重)、准动态测量(拍照获取最终润湿轮廓图像—图像处理)及实时获取信息的阶段；在表征方式上，从纯静态、整体性指标(润湿面积、周长)发展到以按时间序列获取动态信息、反映特定方向扩散程度的指标(经/纬向、45°方向等的扩散位移)。

当前，液滴在布面指定方向上的最远传输距离被用来表征液滴在织物中扩散的方向性特征，但是该方法忽略了最远传输点以外的润湿轮廓信息，仅适用于润湿轮廓为规整的圆、椭圆形状，不适于局部有凸出凹进的、不规则形态的润湿轮廓；而绝大多数织物上被定量液体润湿的轮廓外形都为不规则形状，现有指标难以确切表达液体在织物中传输的方向差异性，因此不能用于表征其各向异性特征。

获取液滴在织物中润湿信息的手段，通常有图像法和电信号法两类方法。图像法是通过图像处理方式从获取的润湿轮廓图像中提取面积、位置、距离等信息的方法；电信号法在织物中安置探针、驻极，织物被液体润湿区域其导电性、透光性改变，通过探针或驻极间电阻的变化或透光信号的变化来获取润湿轮廓的位置信息。

电信号法受探针/驻极间距的影响，可测精准度和可测的数据量有限；输出信号对液量、环境条件等因素敏感，信号与润湿区域的变化为非线性关系，不易理清输出信息与信号源的变化关系；探针、驻极插入或接触待测织物，对液体原有传输路径造成干扰甚至破坏，令数据真实性下降。图像法为非接触式测量，测量准确度取决于图像信号的分辨率，当前的图像信息处理软硬件技术条件下可以对液体在织物中扩散的位置信息实现实时、准确的测量。

综上，织物结构的各向异性特征可以通过织物在面内、面间导液行为的各向异性行为特征进行表征，然而目前对织物结构体导液行为的各向异性特征，尚需更为准确、恰当的表征指标体系。

发明内容