醫(yi)護紡(fang)織(zhi)品保(bao)水(shui)性(xing)測試(shi)儀器(qi)的(de)設(she)計(ji)

醫(yi)護紡(fang)織(zhi)品保(bao)水(shui)性(xing)測試(shi)儀器(qi)的(de)設(she)計(ji)原理及運用(yong)，下面(mian)標準集團(tuan)將做出詳細(xi)的(de)解析(xi)：

壹、設(she)計(ji)原理及實現(xian)：
紡織(zhi)纖維(wei)在幹(gan)態下是絕(jue)緣(yuan)的(de) ,在吸(xi)濕(shi)後其電(dian)導(dao)率會因水分(fen)的(de)存在發生(sheng)變(bian)化(hua) ,變(bian)得(de)可(ke)以(yi)導(dao)電(dian) ;因此(ci) ,織(zhi)物在不(bu)同幹濕(shi)狀態下的(de)質量比電(dian)阻(zu)差異很大(da) .當(dang)織(zhi)物處於幹(gan)態(tai)時 ,織(zhi)物表(biao)面(mian)比電(dian)阻(zu)值達(da) 101 2Ω～ 101 4 Ω ,即(ji)使(shi)織(zhi)物處於標(biao)準狀態(tai)下(相對(dui)濕(shi)度(du)為(wei) 65 % 左右 ,溫(wen)度(du)為(wei) 20℃左右)時(shi) ,質量比電(dian)阻(zu)也達(da)到(dao) 108Ω以(yi)上(shang) ,而(er)當(dang)織(zhi)物內部有(you)液態水(shui)時 ,其(qi)質量比電(dian)阻(zu)降至 102Ω～107Ω數(shu)量級[4] .因此(ci) ,根據(ju)吸(xi)濕(shi)後織(zhi)物試(shi)樣電阻(zu)會產生變(bian)化(hua) ,設(she)計(ji)出(chu)保(bao)水(shui)性(xing)能(neng)測試(shi)儀器(qi) ,其(qi)原理如(ru)圖(tu) 1 所(suo)示(shi) .測試(shi)試(shi)樣保(bao)水(shui)性(xing)能(neng)時(shi) ,液體(ti)從(cong)水(shui)槽(cao)流出 ,經(jing)軟(ruan)管到(dao)達(da)試(shi)樣的(de)上(shang)表(biao)面(mian) ,並接觸到(dao)金(jin)屬傳感器(qi) 1(有(you)兩(liang)個(ge)並列(lie)) ,以(yi)此(ci)瞬間(jian)作(zuo)為(wei)計(ji)時(shi)開(kai)始(shi)點(dian) ,然後 ,由於纖維(wei)間(jian)隙(xi)的(de)毛細(xi)管效應 ,液體(ti)會(hui)擴(kuo)散(san)進(jin)入試(shi)樣結構(gou)內部 ,滲(shen)透(tou)試(shi)樣後達到(dao)下表(biao)面(mian)並接觸到(dao)金(jin)屬傳感器(qi) 2 ,此(ci)時計(ji)時(shi)結束(shu) .測量開(kai)始(shi)時(shi) ,傳(chuan)感(gan)器(qi)之(zhi)間(jian)電(dian)阻(zu)很大(da) ,可(ke)以(yi)認(ren)為(wei)傳(chuan)感(gan)器(qi)電(dian)路處於斷(duan)路狀態 ,液體(ti)接(jie)觸傳(chuan)感(gan)器(qi) ,檢(jian)測電(dian)路輸出電壓(ya)為(wei)傳(chuan)感(gan)器(qi)獲(huo)得(de)的(de)電(dian)壓(ya) ;試(shi)樣被(bei)液體(ti)浸潤(run)後 ,傳感(gan)器(qi)間(jian)的(de)電(dian)阻(zu)迅速(su)減(jian)小 ,傳(chuan)感器(qi)電(dian)路可(ke)視(shi)為(wei)通路狀態 ,此(ci)時 ,兩(liang)電(dian)阻(zu)並聯(lian) ,電(dian)路輸出電壓(ya)為(wei)並聯(lian)電(dian)壓(ya) .根據(ju)輸出電(dian)壓(ya)的(de)變(bian)化(hua) ,將變(bian)化(hua)的(de)信(xin)號導(dao)出(chu) ,再(zai)利(li)用(yong)壹(yi)定(ding)的(de)電(dian)壓(ya)信號采(cai)集和轉換系(xi)統(tong) ,設計(ji)壹(yi)個(ge)電(dian)子(zi)計(ji)時(shi)時(shi)鐘(zhong) ,便(bian)可(ke)獲(huo)得(de)試(shi)樣上(shang)液體(ti)的(de)滲(shen)透(tou)時間(jian)值(zhi) .另外(wai) ,對(dui)於紡織(zhi)品吸(xi)收蓄積(ji)的(de)水(shui)量可(ke)以(yi)通過(guo)電(dian)子天平(ping)得(de)到(dao) .這(zhe)樣(yang)就(jiu)能(neng)得(de)到(dao)個(ge)有(you)關(guan)保(bao)水(shui)性(xing)的(de)測量值 .
1、液體(ti)流(liu)路系統(tong)
在現(xian)實(shi)中 ,受環(huan)境(jing)影響 ,液體(ti)對(dui)織(zhi)物的(de)滲(shen)透(tou)很多(duo)都(dou)處於壹(yi)定(ding)壓(ya)力下 ,因此(ci) ,該(gai)儀器(qi)要(yao)求在壹(yi)個確(que)定(ding)的(de)壓(ya)力條(tiao)件(jian)下測試(shi)試(shi)樣 ;另外(wai) ,為(wei)了(le)避(bi)免人(ren)為(wei)判(pan)斷(duan)的(de)不(bu)準確(que) ,做(zuo)到(dao)測量 ,就要(yao)實現(xian)自(zi)動(dong)控制(zhi) .所(suo)以(yi) ,此(ci)系統(tong)有(you)三(san)大(da)設(she)計(ji)要(yao)求 :穩(wen)壓(ya) ,壓(ya)力可(ke)調(tiao) ,自(zi)動(dong)控制(zhi) .
(1) 穩壓(ya)水槽(cao)平鋪寬大(da) ,采(cai)用(yong)底(di)面(mian) 50× 50cm 的(de)輕質材(cai)料 ,相對(dui)於試(shi)樣的(de)吸(xi)收液量來說(shuo) ,槽(cao)內水位下降不(bu)明(ming)顯 ,因此(ci)施加(jia)的(de)液柱靜壓(ya)力不(bu)變(bian) .
(2) 壓(ya)力可(ke)調(tiao)采(cai)用(yong)軟(ruan)管(或可(ke)伸縮(suo)管) ,高(gao)度(du)可(ke)調(tiao) ,因此(ci)可(ke)滿足多(duo)種(zhong)壓(ya)力條(tiao)件(jian)下的(de)測試(shi) .取軟管中壹液片為(wei)研(yan)究(jiu)對(dui)象(xiang) ,設管高(gao)為(wei) h,液片重(zhong)量忽略(lve)不(bu)計(ji) ,則(ze)該(gai)液片從水(shui)槽(cao)流(liu)出(chu)到(dao)試(shi)樣上(shang)表(biao)面(mian)沿豎(shu)直(zhi)方(fang)向只受變(bian)力(li)∫h0ρgsdl作(zuo)用(yong) ,其(qi)中ρ為(wei)液體(ti)密(mi)度(du) ,s為(wei)管截(jie)面(mian)積 ,g 為(wei)重(zhong)力(li)加(jia)速(su)度(du) .根據(ju)動(dong)量定(ding)理(li)有(you)∫h0ρgsdl = mv ,解得 h= mv/(ρgs) .可(ke)知(zhi)管高(gao) (水壓(ya)) 與液體(ti)在管中流速(su)成線(xian)性(xing)關(guan)系 .
(3) 自(zi)動(dong)控制(zhi) 當液體(ti)接(jie)觸下表(biao)面(mian)傳感(gan)器(qi)時(shi) ,觸發電(dian)磁閥 ,電磁閥及時關(guan)閉 ,不(bu)會(hui)因延時(shi)造(zao)成讀數錯(cuo)誤.
按照國(guo)家(jia)標準,穿透(tou)盤大(da)小(xiao)為(wei) 125× 125mm ,采(cai)用(yong)有(you)機玻(bo)璃(li) ,中間(jian)孔徑為(wei) 25mm ;由於試(shi)樣吸(xi)收水(shui)量的(de)限(xian)制 ,特別是試(shi)樣較薄(bo)的(de)時(shi)候(hou) ,為(wei)保(bao)證天平(ping)讀數 ,天平(ping)精(jing)度(du)取 0 .001g ;為(wei)減(jian)少液流沖(chong)擊 ,軟(ruan)管直徑符(fu)合(he)穿透(tou)盤孔徑為(wei) 25mm .
2、檢(jian)測電(dian)路
金屬傳感器(qi)位(wei)於(yu)穿透(tou)盤和基(ji)板的(de)淺(qian)刻槽內 ,可(ke)與試(shi)樣貼(tie)合(he)接(jie)觸,穿透(tou)盤上(shang)的(de)兩(liang)槽(cao)間(jian)距(ju) 2mm .金屬傳感(gan)器(qi)與檢(jian)測電(dian)路連接起來。
(1) 穩(wen)壓(ya)電源(yuan)電壓(ya)穩壓(ya)電源(yuan)電壓(ya)越大(da) ,測試(shi)電路獲(huo)得(de)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)也越(yue)大(da) ,測量精度(du)越高(gao) .但(dan)電(dian)壓(ya)過大(da)時(shi) ,作(zuo)用(yong)在織(zhi)物上(shang)的(de)功(gong)率也越(yue)大(da) ,這(zhe)樣(yang)會(hui)損害織(zhi)物本身的(de)性(xing)能(neng) ,改變(bian)織(zhi)物的(de)質量比電(dian)阻(zu) .但(dan)電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)過小(xiao)會影響測試(shi)的(de)靈(ling)敏(min)度(du)和測試(shi)結果 .鑒於上(shang)述(shu)兩(liang)個(ge)因素 ,本儀器(qi)穩(wen)壓(ya)電源(yuan)電壓(ya)取 10V.儀器(qi)電(dian)源(yuan)選用(yong)壹(yi)個(ge)小(xiao)型變(bian)壓(ya)器(qi)和整流(liu)器(qi) ,變(bian)壓(ya)器(qi)直(zhi)接(jie)焊(han)接在電(dian)路板上(shang) ,該(gai)變(bian)壓(ya)器(qi)可(ke)以(yi)直(zhi)接(jie)將 220V 交流(liu)電壓(ya)轉換成(cheng) 10V 的(de)直(zhi)流(liu)穩(wen)壓(ya)電源(yuan)電壓(ya) .
(2) 定(ding)值(zhi)電(dian)阻(zu)阻(zu)值定(ding)值(zhi)電(dian)阻(zu)的(de)大(da)小(xiao)由織(zhi)物幹態和濕(shi)態的(de)電(dian)阻(zu)值的(de)大(da)小(xiao)確(que)定(ding) .結合(he)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)值的(de)情(qing)況 ,定(ding)值(zhi)電(dian)阻(zu)大(da)小(xiao)要(yao)求與織(zhi)物濕(shi)阻(zu)接近(jin)(即(ji)達(da)到(dao) 105Ω～107Ω數(shu)量級 ) ,如(ru)果定(ding)值(zhi)電(dian)阻(zu)過小(xiao) (遠(yuan)小(xiao)於織(zhi)物濕(shi)態電阻(zu)值) ,則(ze)不(bu)論(lun)織(zhi)物處於幹(gan)態(tai)還(hai)是(shi)濕(shi)態 ,儀器(qi)所(suo)測電(dian)壓(ya)都(dou)接(jie)近(jin) 0V ,這(zhe)樣(yang)不(bu)能(neng)區(qu)分織(zhi)物幹濕(shi)態情況 .因此(ci)定(ding)值(zhi)電(dian)阻(zu)大(da)小(xiao)要(yao)求與織(zhi) 物濕(shi)阻(zu)接近(jin) (即(ji)達(da)到(dao) 105Ω～ 107Ω 數(shu)量級 ) ,儀器(qi)的(de)電(dian)路定(ding)值(zhi)電(dian) 阻(zu)阻(zu)值選為(wei)2MΩ .
3、信(xin)號采(cai)集與轉換系(xi)統(tong)
4、軟件(jian)處理
PCI 板卡可(ke)用(yong)匯(hui)編語言編程 ,同時也(ye)支(zhi)持(chi) C、VB、VC + +、Delphi 等(deng)語言 .這(zhe)裏(li)選用(yong) VB6 .0 編程 .軟(ruan)件(jian)包(bao)括(kuo) 2 個(ge)窗(chuang)體(ti)和 3 個(ge)模塊(kuai) .2 個窗(chuang)體(ti)分(fen)別(bie)為(wei)①frmDevSel ,該(gai)窗(chuang)體(ti)包(bao)括(kuo)板卡型號的(de)選擇 ,板卡開(kai)始(shi)通道(dao)與終(zhong)止(zhi)通道(dao)的(de)選擇等 ;②frmRun ,該(gai)窗(chuang)口(kou)包(bao)括(kuo)測試(shi)頻率的(de)選擇 ,各(ge)傳感(gan)器(qi)導(dao)通時(shi)間(jian)的(de)顯示(shi) .3 個模塊(kuai)分別(bie)為(wei)①Module 1 ,板卡硬件(jian)驅(qu)動(dong)模塊(kuai) ;②Module 2 ,板卡相關(guan)常數(shu)定(ding)義(yi) ;③Module 3 ,主(zhu)函(han)數(shu)及公(gong)用(yong)變(bian)量定(ding)義(yi) 。

二、測試(shi)指標：
1、滲(shen)透(tou)時間(jian)
液體(ti)從(cong)試(shi)樣上(shang)表(biao)面(mian)滲(shen)透(tou)到(dao)下表(biao)面(mian)所(suo)需(xu)的(de)時(shi)間(jian) .對(dui)於醫(yi)護紡(fang)織(zhi)品來(lai)說(shuo) ,液體(ti)壹(yi)旦滲(shen)透(tou)出下表(biao)面(mian) ,將不(bu)再(zai)具有(you)防(fang)護(hu)作(zuo)用(yong) ,因此(ci) ,考察(cha)液體(ti)從(cong)試(shi)樣上(shang)表(biao)面(mian)滲(shen)透(tou)到(dao)下表(biao)面(mian)所(suo)需(xu)的(de)時(shi)間(jian) ,通過(guo)計(ji)算(suan)機直(zhi)接(jie)讀數 .此(ci)時間(jian)為(wei)平(ping)均(jun)時間(jian) ,因為(wei)試(shi)樣內部不(bu)是(shi)均勻(yun) ,且(qie)液體(ti)滲(shen)透(tou)受重(zhong)力(li)作(zuo)用(yong) ,在各(ge)部分(fen)的(de)流(liu)速(su)不(bu)壹(yi)樣 ,即(ji) t = h/珔(珔)v ,h 為(wei)試(shi)樣厚(hou)度(du) ,珔(珔)v為(wei)液體(ti)平(ping)均(jun)流(liu)速(su) .
2、zui大(da)蓄液量
試(shi)樣下表(biao)面(mian)被(bei)恰(qia)好(hao)滲(shen)透(tou)時試(shi)樣的(de)蓄液量 .在滲(shen)透(tou)同樣深度(du)時 ,試(shi)樣蓄積(ji)的(de)液量越大(da) ,說(shuo)明(ming)液體(ti)向(xiang)四(si)周(zhou)的(de)傳(chuan)導(dao)越(yue)好(hao) ,試(shi)樣的(de)水(shui)平(ping)傳(chuan)導(dao)能(neng)力(li)越(yue)強 .毛細(xi)管中的(de)液體(ti)流(liu)量 q = v·πR2 ,其中 v為(wei)流(liu)速(su) ,R為(wei)當(dang)量半(ban)徑 ,蓄液量則(ze)是這(zhe)些毛細(xi)管中液量的(de)總(zong)和 .用(yong)電(dian)子(zi)天平(ping)減(jian)少的(de)量減(jian)去電(dian)磁閥至試(shi)樣上(shang)表(biao)面(mian)封(feng)閉管段的(de)水(shui)量 (定(ding)值(zhi)) ,即(ji)為(wei)試(shi)樣被(bei)恰(qia)好(hao)滲(shen)透(tou)時的(de)zui大(da)蓄液量 .

三(san)、測試(shi)與分(fen)析(xi)：
分別(bie)以(yi)腈(jing)綸(lun)纖(xian)維(wei)絮片、滌(di)綸(lun)平紋(wen)織(zhi)物、腈綸針(zhen)織(zhi)物和滌(di)綸(lun)針(zhen)織(zhi)物為(wei)樣(yang)品進(jin)行(xing)測試(shi) .剪取同種的(de)樣(yang)品各(ge)3 份 ,用(yong)上(shang)述(shu)研(yan)制(zhi)的(de)保(bao)水(shui)性(xing)能(neng)測試(shi)儀器(qi)測試(shi) .選取靜壓(ya)為(wei) 60cm 水(shui)柱(zhu)壓(ya)強 .在測試(shi)過程中 ,壓(ya)強穩定(ding) ,成(cheng)功(gong)實(shi)現(xian)電(dian)磁閥的(de)自(zi)動(dong)通斷(duan) ,儀器(qi)運作(zuo)正(zheng)常。