一种织物热性能测试仪制造技术

本发明专利技术涉及一种织物热性能测试仪。该织物热性能测试仪包含红外图像采集部件、信号测量和温度控制箱和数据分析处理模块三个部分。红外摄像机采集红外图像并发送到电脑，固态继电器能够控制连接加热织物的电源开关，电压测量模块和电流测量模块能够采集加热织物两端电压和流过织物的电流，通过对温度图像和消耗功率的分析比较，可以得出加热织物的加热性能。该织物热性能测试仪能够实现织物表面温度场的动态实时测量，能够测量加热织物加热性能和织物的导热性能等指标，具有精度高、测量速度快、操作简单和数据信息全面等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种织物热性能测试仪
本专利技术涉及一种织物热性能测试仪，包含红外图像采集部件、信号测量和温度控制箱和数据分析处理模块三个部分。所述的红外图像采集是红外摄像机通过USB通讯方式将采集的红外温度图像发送到电脑，所述的信号测量和温度控制箱包含了RS232通讯模块、电压测量模块、电流测量模块、继电器模块、电流测量模块、直流电源、加热板和温度传感器，所述的数据分析处理模块包括电脑和测量分析软件。该织物热性能测试仪能够实现织物表面温度场的动态实时测量，能够测量加热织物加热性能和织物的导热性能等指标，具有精度高、测量速度快、操作简单和数据信息全面等优点。
技术介绍
织物的导热性能对于服装的热舒适性和其他的产业用织物都具有非常重要的意义，然而现有的测量仪器都采用定时读取温度数据，最终得到织物的保暖系数或是克罗值，对于织物对于热量传递过程却不能够实现实时监控。专利(01208893.5)专利技术了一种采用恒温水浴的方法测定材料的导热系数；专利(CN101226256A)专利技术了一种双平板式的材料导热系数测量仪，采用数字温度传感器测量温度，霍尔传感器测量电流；专利(CN100950129Y)专利技术了一种热管平板式导热系数测量仪，特点是采用热管式均热板和热管式均冷板来保持温度的恒定；专利(CN201212878)采用精密加热和热电偶传感器控制温度，实现材料的导热系数的测量。上述专利的导热性测量在测量方式和测量指标方面都局限于简单的导热系数测量，并且不能对织物加热过程中的动态温度场变化过程进行控制，本专利技术基于红外摄像仪、恒温控制箱及软件控制系统开发出了能够实时监控织物表面温度场变化的织物热性能仪。在专利技术人范围内，未见有能够通过恒温箱和红外摄像仪来实现织物热导系数和加热织物热性能参数测定的装置。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术拟解决的技术问题是开发设计一种织物热性能测试仪，该仪器能够通过红外摄像机实时监控织物表面温度场，通过加热源、温度传感器、继电器和相应的软件控制恒温板的温度，通过电压电流测量装置测量流过织物的能量，从而实现织物导热系数的测量。本专利技术另一个要解决的技术问题是采用红外摄像机实时测量加热织物表面的温度场，通过分析表面温度分布和温度变化过程评价加热织物的加热性能。本专利技术再一个要解决的技术问题是红外图像温度与温度传感器之间的校准。为解决上述技术问题，本专利技术的织物热性能测试仪包含红外摄像机放置在加热板的正上方，并通过USB通讯线与电脑相连，与加热板接触的温度传感器、直流电源、信号测量模块、继电器等被封装在一个箱体中，测量得到的温度信号、电压和电流信号通过RS232串口发送的电脑，控制软件通过R232串口能够向继电器组发送脉冲方波信号以控制加热板的加热。所述的RS232串口模块通过数据接口(15)与所述的电脑(17)相连；所述的RS232串口模块为电脑与所述的电流测量模块(20)、温度测量模块(21)、电压测量模块(22)和继电器模块(24)的信号传输模块，所述继电器模块作为加热板与直流电源之间的电子开关，与温度传感器配合控制加热板在设定温度，所述电流测量模块和电压测量模块能够精确测量流过加热板的电流和两端的电压；所述数据分析处理模块包括电脑和测量分析软件，所述测量分析软件能够对红外图像进行深度分析加工，实时监控和控制加热板的温度和消耗的功率，并计算织物的导热系数或分析加热织物的加热性能。所述红外摄像机具有连续拍摄红外图像的功能，且能够通过软件读取图像存储于电脑中。所述信号测量和温度控制箱通过加热板、温度传感器、继电器和相应的软件来控制温度的恒定。所述数据分析处理模块通过环境温度传感器(10)对温度图像进行校准。所述红外图像采集部件、信号测量和温度控制箱通过温度差和功率消耗计算织物的热传导系数。所述红外图像采集部件和数据分析处理模块通过连续拍摄的图像分析织物的升温过程曲线和表面温度分布状况。作为本专利技术的另一种改进，通过红外摄像机测量织物在初始阶段表面温度变化过程，通过加热板上的温度传感器测量织物的下层温度，配合高精度的电流电压测量仪测量加热板消耗的功率，从而实现织物导热系数测量。与现有技术相比，本专利技术不仅能够得到织物导热系数和加热织物的加热性能参数，而且能够实时获取织物表面温度场的变化，为研究织物热传导机理和加热织物的加热性能提供条件。同时，本专利技术还具有结构简单、操作容易、人为影响因素小、可控性强等优点。附图说明图1是本专利技术织物热性能测试仪一种实施例的整体外观结构示意图图2是本专利技术织物热性能测试仪一种实施例的测量及控制模块的元件分布图图3是本专利技术织物热性能测试仪一种实施例的工作原理图图4是本专利技术织物热性能测试仪一种实施例的织物导热系数测量的程序流程图图5是本专利技术织物热性能测试仪一种实施例的加热织物性能测试的程序流程图图6是本专利技术织物热性能测试仪一种实施例的测量加热织物的表面温度红外图像图7是本专利技术织物热性能测试仪一种实施例的不同功率下加热织物的升温过程曲线图8是本专利技术织物热性能测试仪一种实施例的加热织物的消耗功率与表面最大温度的曲线关系图具体实施方式下面结合实施例及其附图详述本专利技术，但本专利技术不受实施例的限制：本专利技术的织物热性能测试仪(参见图1-3)，包含红外图像采集部件、信号测量和温度控制箱和数据分析处理模块三个部分。所述的红外图像采集包含了红外摄像机14、支撑板12、支撑柱13和固定螺丝，红外摄像机14被固定在支撑板12上，支撑板12可以通过螺丝的松紧固定在支撑柱13上或是上下自由移动，所述的支撑柱13固定在绝热层11上；加热板4被加热板3包围，并且有绝热层11分隔，在所述的加热板4和加热板3的背面分别放置温度传感器8和温度传感器7，有机玻璃罩2被放置在加热板3和加热板4的上面并且形成一个半封闭的空间，在所述的有机玻璃罩2的右侧放置了用于测量环境温度的温度传感器4；控制箱1分为两层，上层为加热板3和加热板4与加热板5之间形成的一个恒温箱，加热板5的上表面放置了一个温度传感器9；下层为加热板3与底板之间的密闭空间，在其内部放置了测量及控制模块6，所述的测量及控制模块6包括了直流电源19、电流表20、温度测量模块21、电压表22、RS232串口模块和继电器模块24，所述的电流表20、温度测量模块21、电压表22和继电器模块24通过信号线与所述的RS232串口模块相连，通过电源线与所述的直流电源19相连，所述的温度传感器7、8、9和10与温度测量模块21相连，所述的RS232串口模块通过数据接口15与所述的电脑17相连；所述的RS232串口模块为电脑与所述的电流表20、温度测量模块21、电压表22和继电器模块24的信号传输模块，该接口也可采用USB通讯方式或其他的通讯接口模式。本专利技术具有很高的自动化程度，还设计了织物导热系数测量(参见图4)和加热织物性能测试(参见图5)的专用程序，通过采集织物表面的红外图像得到织物表面的温度场(参见图6)，PID模块计算加热板的加热方波信号控制继电器的开关从而控制加热板温度的稳定，流过加热器的电流和电压也被精确测量并用于计算消耗的功率，以织物的两面温差和热量的流通量Q依据公式1很容易可以计算织物的导热系数。...

【技术保护点】
一种织物热性能测试仪。该织物热性能测试仪包含红外图像采集部件、信号测量和温度控制箱和数据分析处理模块三个部分。红外图像采集是红外摄像机通过USB通讯方式将采集的红外温度图像发送到电脑；所述的信号测量和温度控制箱包含了RS232通讯模块、电压测量模块、电流测量模块、继电器模块、电流测量模块、直流电源、加热板和温度传感器，其特征在于继电器模块作为加热板与直流电源之间的电子开关，与温度传感器配合控制加热板在设定温度，电流测量模块和电压测量模块能够精确测量流过加热板的电流和两端的电压。所述的数据分析处理模块包括电脑和测量分析软件，其特征在于测量分析软件能够对红外图像进行深度分析加工，实时监控和控制加热板的温度和消耗的功率，并计算织物的导热系数或分析加热织物的加热性能。

【技术特征摘要】
1.一种织物热性能测试仪，其特征在于，包含红外图像采集部件、测量和控制模块和数据分析处理模块三个部分，红外图像采集是红外摄像机通过USB通讯方式将采集的红外温度图像发送到电脑；所述红外图像采集部件包括红外摄像机(14)、支撑板(12)、支撑柱(13)和固定螺丝，红外摄像机(14)被固定在支撑板(12)上，支撑板(12)能够通过螺丝的松紧固定在支撑柱(13)上或是上下自由移动，所述的支撑柱(13)固定在绝热层(11)上；第二加热板(4)被第一加热板(3)包围，并且有绝热层(11)分隔，在所述的第二加热板(4)和第一加热板(3)的背面分别放置温度传感器(8)和温度传感器(7)，有机玻璃罩(2)被放置在第一加热板(3)和第二加热板(4)的上面并且形成一个半封闭的空间，在所述的有机玻璃罩(2)的右侧放置了用于测量环境温度的温度传感器(10)；信号测量和温度控制箱(1)分为两层，上层为第一加热板(3)和第二加热板(4)与第三加热板(5)之间形成的一个恒温箱，第三加热板(5)的上表面放置了一个温度传感器(9)；下层为第三加热板(5)与底板之间的密闭空间，在其内部放置了测量和控制模块(6)，所述的测量和控制模块包含了RS232串口模块、电压测量模块、继电器模块、电流测量模块、直流电源、温度测量模块，所述电流测量模块、温度测量模块(21)、电压测量模块和继电器模块(24)通过信号线与所述的RS232串口模块相连，通过电源线与所述的直流电源(19)相连，所述的温度传感器(7...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘皓，李津，张毅，赵华菲，李晓久，吴丽，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12