專利名稱：安全氣囊織物動態(tài)透氣性測試裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種安全氣囊織物透氣性的測試裝置和方法，尤其是一種用于安全氣囊織物動態(tài)透氣性能的測試的裝置及其方法。
背景技術(shù)：
目前，測量安全氣囊織物動態(tài)透氣性的儀器有Textest AG生產(chǎn)的AIRBAG-TESTER，這種測試儀器是通過由高速電磁閥連接的兩個氣室產(chǎn)生沖脹氣流，當高壓氣室的壓力達到要求值時，電磁閥打開，氣流通過低壓氣室到達織物，后通過織物流出。通過測試在此過程中氣室內(nèi)壓力隨時間變化的曲線，從而測得織物的動態(tài)透氣情況。AIRBAG-TESTER有五種測試頭，每種測試頭的體積不同，根據(jù)待測織物的緊密情況選擇相應(yīng)測試頭。測試過程中，AIRBAG-TESTER所得到的壓力隨時間的變化曲線，受到氣室的體積影響，同種織物使用不同的測試頭測試時結(jié)果存在差別。此外，電磁閥打開所需時間在毫秒級，且打開的速度受電壓穩(wěn)定性影響較大。
Wang X H，Kainuma M，Bao L M，et al.A novel approach for evaluatingthe air permeability of airbag fabrics[J].Textile Research Journal，2006，76(1)66-70中王新厚提出的一種基于激波管實驗和理論的安全氣囊織物透氣性的測試方法，在這種測試方法中，安全氣囊織物被固定在激波管低壓段末端，與大氣相通。一道平面激波與織物相撞擊后將被反射，同時會在織物前方形成一個高壓，由于安全氣囊織物是一種多孔介質(zhì)，此高壓將導(dǎo)致透過織物的氣流流動，而安全氣囊織物的透氣率可通過對反射激波速度的測試而計算得到。雖然基于激波管實驗的方法可以很好地模擬安全氣囊的展開，并能夠測試得到織物的動態(tài)透氣情況，但是由于激波管價格高、使用的專業(yè)性強，只有相關(guān)的科研機構(gòu)擁有，且裝置占地大，不宜做專用測試儀器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種安全氣囊織物動態(tài)透氣性測試裝置及其方法，該裝置體積小、測量準確、操作簡單。
為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種安全氣囊織物動態(tài)透氣性測試裝置，包括閥門，微調(diào)，壓力表，聚酯薄膜，耦合器，數(shù)字存儲示波器，壓力傳感器，高壓氣室，低壓氣室。
與空壓機和減壓閥相接的閥門通過微調(diào)，壓力表與高壓氣室相接，高壓氣室和低壓氣室之間設(shè)有聚酯薄膜，低壓氣室輸出口接被測織物，壓力傳感器分別采集高壓氣室和低壓氣室的壓力隨時間變化信號，經(jīng)耦合器放大，傳輸至數(shù)字示波器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，進入計算機處理。
聚酯薄膜通過孔板連接在高壓氣室和低壓氣室之間，孔板孔徑為2-3cm，聚酯薄膜厚度為12-15微米。
一種安全氣囊織物動態(tài)透氣性測試方法，首先將待測織物固定在低壓氣室輸出口，確定孔板孔徑大小和薄膜厚度，固定孔板和薄膜；設(shè)定示波器和耦合器的參數(shù)，然后，打開閥門，調(diào)整微調(diào)，使來自空氣壓縮機的氣體緩慢進入高壓氣室至薄膜爆破后，關(guān)閉閥門；壓力傳感器采集到低壓氣室內(nèi)不同時刻的壓力值，經(jīng)耦合器放大，傳輸至數(shù)字示波器被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，經(jīng)通訊模塊輸入計算機，得到低壓氣室內(nèi)壓力隨時間變化的曲線和透氣率結(jié)果。
本發(fā)明利用薄膜爆破瞬間產(chǎn)生沖擊氣流，在織物前形成高壓以模擬安全氣囊動態(tài)高速展開，并通過測試低壓氣室內(nèi)的壓力變化以獲得安全氣囊織物透氣率。薄膜爆破時間在微妙級，比電磁閥打開需要的時間更短。低壓氣室的起始高壓僅與孔扳的孔徑和薄膜的厚度有關(guān)，可以選用合適的孔扳和薄膜產(chǎn)生要求的起始高壓。
本發(fā)明的織物動態(tài)透氣性測試裝置及其方法可以實現(xiàn)對安全氣囊織物動態(tài)透氣性的測式，與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點1、聚酯薄膜爆破時間在微秒級，與AIRBAG-TESTE儀器電磁閥打開需毫秒時間相比較，時間更短，能更好地模擬安全氣囊的展開，更為準確地反映出安全氣囊織物的使用性能。
2、測試壓力范圍廣，3kPa-400kPa?？赏ㄟ^更換不同孔徑的孔扳、不同厚度的薄膜，以及兩者組合產(chǎn)生不同的起始壓力。
3、體積小，僅為130cm×20cm×40cm。
4、測量精確，操作簡便。
5、可方便地與統(tǒng)計分析軟件相連接，組成安全氣囊織物動態(tài)透氣性的測試儀。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是實施例一織物A低壓氣室內(nèi)壓力隨時間的變化圖；圖3是實施例一織物A的動態(tài)透氣率圖；圖4是實施例二織物B低壓氣室內(nèi)壓力隨時間的變化圖；圖5是實施例二織物B的動態(tài)透氣率圖；圖6是實施例三織物C低壓氣室內(nèi)壓力隨時間的變化圖；圖7是實施例三織物C的動態(tài)透氣率圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
如圖1所示，一種安全氣囊織物動態(tài)透氣性測試裝置，由閥門1，微調(diào)2，壓力表3，聚酯薄膜4，耦合器6，數(shù)字存儲示波器7，壓力傳感器8，9，高壓氣室10，低壓氣室11等組成。
與空壓機和減壓閥相接的閥門通過微調(diào)2，壓力表3與高壓氣室10相接，高壓氣室10和低壓氣室11之間設(shè)有聚酯薄膜4，聚酯薄膜4通過孔板連接在高壓氣室10和低壓氣室11之間，孔板孔徑為2-3cm，聚酯薄膜4厚度為12-15微米。
高壓氣室10和低壓氣室11為測試裝置的核心部分。低壓氣室11輸出口接被測織物5，壓力傳感器8，9分別采集高壓氣室10和低壓氣室11的壓力隨時間變化信號，經(jīng)耦合器6放大，傳輸至數(shù)字示波器7轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，進入計算機處理。
一種安全氣囊織物動態(tài)透氣性測試方法，首先將待測織物5固定在低壓氣室11輸出口，確定孔板孔徑大小和薄膜4厚度，固定孔板和薄膜；設(shè)定示波器7和耦合器6的參數(shù)，然后，打開閥門1，調(diào)整微調(diào)2，使來自空氣壓縮機的氣體緩慢進入高壓氣室10，高壓氣室內(nèi)氣體壓力逐漸增加，當達到一定值時，薄膜4爆破。關(guān)閉閥門；壓力傳感器9采集到低壓氣室內(nèi)不同時刻的壓力值，經(jīng)耦合器6放大，傳輸至數(shù)字示波器7被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，經(jīng)通訊模塊輸入計算機，得到低壓氣室11內(nèi)壓力隨時間變化的曲線和透氣率結(jié)果。
本發(fā)明的工作原理
手動閥門打開后，壓縮空氣經(jīng)微調(diào)裝置緩慢進入高壓氣室10。高壓氣室內(nèi)氣體壓力逐漸增加，當達到一定值時，薄膜4爆破。高壓氣室10內(nèi)氣體急劇膨脹，迫使周圍的氣體離開它原來占據(jù)的位置，氣室內(nèi)的壓力急速下降。低壓氣室11內(nèi)的壓力，在薄膜爆破后迅速增至最大，之后由于織物的通透性而緩慢下降。壓力傳感器8，9分別采集到高壓氣室10和低壓氣室11的壓力隨時間變化信號，經(jīng)耦合器6放大，傳輸至數(shù)字示波器7被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，最終通過計算機處理得到透氣率結(jié)果。
高壓氣室10內(nèi)氣體壓力急速下降后在一定時間內(nèi)趨于穩(wěn)定，即可認為在氣體快速滲透織物的短暫時間內(nèi)沒有氣體流入低壓氣室。因此，可對低壓氣室應(yīng)用氣體狀態(tài)方程PV＝mRT(1)式中，P為低壓氣室內(nèi)氣體的絕對壓力，V為低壓氣室的體積，m為氣室內(nèi)氣體的質(zhì)量，R為氣體常數(shù)，T為氣室內(nèi)的絕對溫度。
對(1)式兩邊分別求時間導(dǎo)數(shù)，得(2)式VdP/dt＝RT dm/dt(2)考慮通過織物流出的氣體，由(1)式可得PatmVp＝dm/dt RT(3)其中，dm/dt為單位時間通過織物的氣體質(zhì)量，Vp為單位時間通過織物的氣體質(zhì)量所對應(yīng)的大氣壓下的氣體體積，Patm為大氣壓力。
由(2)式和(3)式變換可得Vp=V·(dP/dt)Patm---(4)]]>進而可求得織物的透氣率Q＝Vp/A(5)其中，A為織物試樣的測試面積。
由(4)式和(5)式可以看出，只要測得低壓氣室內(nèi)壓力隨時間的變化情況，就可最終求得安全氣囊織物的動態(tài)透氣率。
本發(fā)明實例一測試時，大氣溫度為25℃，大氣壓力為100kPa。試樣A是尼龍66平紋安全氣囊織物5，長絲細度為350/73dtex/f，織物經(jīng)緯密為250×238根/10cm。把待測織物A制作成要求的式樣大小，并固定在裝置末端。選用孔板孔徑為3cm，薄膜4厚度為15微米。按安裝要求固定孔板和薄膜。設(shè)定示波器7和耦合器6的參數(shù)。開始測試時，打開閥門1，調(diào)整微調(diào)2，使來自空氣壓縮機的氣體緩慢進入高壓氣室10。薄膜爆破后，關(guān)閉閥門。
壓力傳感器9采集到低壓氣室內(nèi)不同時刻的壓力值，經(jīng)耦合器6放大，傳輸至數(shù)字示波器7被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，后經(jīng)通訊模塊輸入計算機，得到低壓氣室內(nèi)壓力隨時間變化的曲線。如圖2所示。
對測試結(jié)果進行函數(shù)擬合，擬合形式為P(t)＝a·et，擬合結(jié)果為P(t)＝250.1e-1.324t。進一步對擬合得到的函數(shù)求時間的導(dǎo)數(shù)，得到dPdt=-331.1324e-1.324t·]]>把 代入公式(4)，然后由式(5)可得到不同時刻織物的透氣量。透氣量對應(yīng)測試得到的同一時刻的壓力值，因此，最終可得到織物A在不同壓力下的透氣情況。如圖3所示。
本發(fā)明實例二測試時，大氣溫度為25℃，大氣壓力為100kPa。試樣B是尼龍66平紋安全氣囊織物5，長絲細度為350/73dtex/f，織物經(jīng)緯密為260×256根/10cm。把待測織物B制作成要求的式樣大小，并固定在裝置末端。選用孔板孔徑為3cm，薄膜4厚度為12微米。按安裝要求固定孔板和薄膜。設(shè)定示波器7和耦合器6的參數(shù)。開始測試時，打開閥門1，調(diào)整微調(diào)2，使來自空氣壓縮機的氣體緩慢進入高壓氣室10。薄膜爆破后，關(guān)閉閥門。
壓力傳感器9采集到低壓氣室內(nèi)不同時刻的壓力值，經(jīng)耦合器6放大，傳輸至數(shù)字示波器7被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，后經(jīng)通訊模塊輸入計算機，得到低壓氣室內(nèi)壓力隨時間變化的曲線。如圖4所示。
對測試結(jié)果進行函數(shù)擬合，擬合形式為P(t)＝a·et，擬合結(jié)果為。P(t)＝180.4e-1.145t。進一步對擬合得到的函數(shù)求時間的導(dǎo)數(shù)，得到dPdt=-206.1e-1.145t·]]>把 代入公式(4)，然后由式(5)可得到不同時刻織物的透氣量。透氣量對應(yīng)測試得到的同一時刻的壓力值，因此，最終可得到織物B在不同壓力下的透氣情況。如圖5所示。
本發(fā)明實例三測試時，大氣溫度為25℃，大氣壓力為100kPa。試樣C是尼龍66平紋安全氣囊織物5，長絲細度為479/72dtex/f，織物經(jīng)緯密為216.5×216.5根/10cm。把待測織物C制作成要求的式樣大小，并固定在裝置末端。選用孔板孔徑為2cm，薄膜4厚度為15微米。按安裝要求固定孔板和薄膜。設(shè)定示波器7和耦合器6的參數(shù)。開始測試時，打開閥門1，調(diào)整微調(diào)2，使來自空氣壓縮機的氣體緩慢進入高壓氣室10。薄膜爆破后，關(guān)閉閥門。
壓力傳感器9采集到低壓氣室內(nèi)不同時刻的壓力值，經(jīng)耦合器6放大，傳輸至數(shù)字示波器7被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，后經(jīng)通訊模塊輸入計算機，得到低壓氣室內(nèi)壓力隨時間變化的曲線。如圖6所示。
對測試結(jié)果進行函數(shù)擬合，擬合形式為P(t)＝a·et，擬合結(jié)果為P(t)＝392e-1.511t。進一步對擬合得到的函數(shù)求時間的導(dǎo)數(shù)，得到dPdt=-592.312e-1.145t·]]>把 代入公式(4)，然后由式(5)可得到不同時刻織物的透氣量。透氣量對應(yīng)測試得到的同一時刻的壓力值，因此，最終可得到織物C在不同壓力下的透氣情況。如圖7所示。
權(quán)利要求
1.一種安全氣囊織物動態(tài)透氣性測試裝置，包括閥門(1)，微調(diào)(2)，壓力表(3)，聚酯薄膜(4)，耦合器(6)，數(shù)字存儲示波器(7)，壓力傳感器(8，9)，高壓氣室(10)，低壓氣室(11)；其特征在于所述與空壓機和減壓閥相接的閥門(1)通過微調(diào)(2)，壓力表(3)與高壓氣室(10)相接，高壓氣室(10)和低壓氣室(11)之間設(shè)有聚酯薄膜(4)，低壓氣室(11)輸出口接被測織物(5)，壓力傳感器(8，9)分別采集高壓氣室(10)和低壓氣室(11)的壓力隨時間變化信號，經(jīng)耦合器(6)放大，傳輸至數(shù)字示波器(7)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，進入計算機處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全氣囊織物動態(tài)透氣性測試裝置，其特征在于，所述聚酯薄膜(4)通過孔板連接在高壓氣室(10)和低壓氣室(11)之間，所述孔板孔徑為2-3cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的安全氣囊織物動態(tài)透氣性測試裝置，其特征在于，所述聚酯薄膜(4)厚度為12-15微米。
4.一種安全氣囊織物動態(tài)透氣性測試方法，其特征在于，首先將待測織物(5)固定在低壓氣室(11)輸出口，確定孔板孔徑大小和薄膜(4)厚度，固定孔板和薄膜(4)；設(shè)定示波器(7)和耦合器(6)的參數(shù)，然后打開閥門(1)，調(diào)整微調(diào)(2)，使來自空氣壓縮機的氣體緩慢進入高壓氣室(10)至薄膜(4)爆破后，關(guān)閉閥門(1)；壓力傳感器(9)采集到低壓氣室(11)內(nèi)不同時刻的壓力值，經(jīng)耦合器(6)放大，傳輸至數(shù)字示波器(7)被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，經(jīng)通訊模塊輸入計算機，得到低壓氣室(11)內(nèi)壓力隨時間變化的曲線和透氣率結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種安全氣囊織物動態(tài)透氣性測試裝置及其方法，它包括閥門，微調(diào)，壓力表，聚酯薄膜，耦合器，數(shù)字存儲示波器，壓力傳感器，高壓氣室，低壓氣室。閥門通過微調(diào)，壓力表與高壓氣室相接，高壓氣室和低壓氣室之間設(shè)有聚酯薄膜，低壓氣室輸出口接被測織物。打開閥門，調(diào)整微調(diào)，使來自空氣壓縮機的氣體緩慢進入高壓氣室至薄膜爆破后，關(guān)閉閥門；壓力傳感器分別采集高壓氣室和低壓氣室的壓力隨時間變化信號，經(jīng)耦合器放大，傳輸至數(shù)字示波器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，進入計算機處理。該裝置體積小、測量準確、操作簡單。
文檔編號G01N7/00GK1971241SQ20061011920
公開日2007年5月30日 申請日期2006年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月6日
發(fā)明者王新厚, 劉春娜 申請人:東華大學