本發(fā)明涉及吸濕材料檢測
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種織物動態(tài)吸濕性能測試裝置及方法。
背景技術(shù)：
：液體的動態(tài)傳遞過程一直是各國研究人員關(guān)注的領(lǐng)域，因?yàn)檫@對于液體吸附材料的提升和改進(jìn)有著重要作用。Reifler利用中子放射技術(shù)對材料內(nèi)部水的傳遞性能進(jìn)行研究；Conrath利用高速攝影機(jī)記錄了水在材料表面由外向內(nèi)和由內(nèi)向外的擴(kuò)展過程；設(shè)計(jì)了一套智能系統(tǒng)用以觀測水在材料的上下表面的擴(kuò)展。然而這些方法有的非常耗時(shí)費(fèi)力，如采用高速攝影機(jī)拍攝；有的則會損害操作人員健康,如采用中子放射技術(shù)。目前應(yīng)用最為廣泛的動態(tài)水分管理儀(MMT)是由香港理工大學(xué)李毅教授研究小組在2005年研發(fā)并被AATCC標(biāo)準(zhǔn)接受，成為研究紡織材料吸水性能的標(biāo)準(zhǔn)儀器。然而，該儀器只能檢測一定含量的氯化鈉水溶液，而不能檢測其他液體，如常見的水污染液體和油污。單一的被測液體限制了MMT的應(yīng)用。中國專利201020281006.8中提到一種采用紅外線測量液體動態(tài)浸潤性能的裝置，并稱該裝置可以采用幾乎所有的液體進(jìn)行測量。然而，該裝置僅能定性地描述材料具有“較快浸潤”或“較慢浸潤”性能，無法定量并客觀地評價(jià)材料的液體吸收性能。中國專利201510107424.2中提供了運(yùn)用近紅外射線測試非織造材料吸收液體性能的方法和儀器。劉龍輝等運(yùn)用近紅外光的透射作用來檢測油在非織造材料上的傳遞性，取得一定的突破。然而，由于光電傳感器受到自然光等影響，必須在黑暗條件下進(jìn)行檢測，而且信號波動較大，測試結(jié)果精確程度較差。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種織物動態(tài)吸濕性能測試裝置及方法，可提供對液體動態(tài)傳遞過程全面的量化評價(jià)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種織物動態(tài)吸濕性能測試裝置，包括兩個(gè)激光發(fā)射端、兩個(gè)接收端和液體供給點(diǎn)，所述兩個(gè)激光發(fā)射端下方的對應(yīng)位置設(shè)置有兩個(gè)接收端；所述兩個(gè)激光發(fā)射端和兩個(gè)接收端之間設(shè)有待測織物；所述兩個(gè)接收端與數(shù)據(jù)采集卡相連；所述數(shù)據(jù)采集卡與電腦相連；所述激光發(fā)射端發(fā)出的激光與待測織物所在的平面相互垂直；所述液體供給點(diǎn)與兩個(gè)接收端在同一條直線上排布，并通過管道向所述待測織物供給液體。所述待測織物通過輔助立柱平整、水平地支撐在兩個(gè)激光發(fā)射端和兩個(gè)接收端之間。所述液體供給點(diǎn)與兩個(gè)接收端中離其更近的一個(gè)接收端的距離為15mm，兩個(gè)接收端之間的距離為10mm。所述管道將液體以從上至下或從下至上的方式供給所述待測織物。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：還提供一種織物動態(tài)吸濕性能測試方法，使用上述的織物動態(tài)吸濕性能測試裝置，具體包括以下步驟：(1)在測試之前，將所有待測織物在干燥箱中以60攝氏度干燥5分鐘，測試環(huán)境的溫度保持在25℃±1℃，相對濕度濕度保持在60％±5％；(2)將待測織物平整地放置在由多根輔助立柱組成的支撐面上，并固定，移動管道的出口，使其恰好與待測織物接觸；(3)啟動液體供給點(diǎn)，以小于4ml/min的速度供液5秒，隨后關(guān)閉，讓液體在待測織物上自由擴(kuò)散，收集接收端的電壓信號，并根據(jù)信號對液體到達(dá)時(shí)間、液體擴(kuò)散速度、最大吸收率和飽和吸收倍率進(jìn)行分析。有益效果由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：第一，采用非接觸式光學(xué)透射原理，利用激光傳感器可以檢測多種液體的動態(tài)傳遞過程；第二，采用“向下供液”和“向上供液”兩種供液方式，更全面地測量液體從不同角度被吸收的動態(tài)過程。第三，采用小波降噪以及數(shù)據(jù)分析等工具，可以得到液體擴(kuò)散速度，最大吸收速率和飽和吸收倍率等測試指標(biāo)，可提供對液體動態(tài)傳遞過程全面的量化評價(jià)。附圖說明圖1是本發(fā)明中織物動態(tài)吸濕性能測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明中檢測過程電壓變化曲線圖；圖3是各個(gè)參數(shù)對應(yīng)的實(shí)際意義說明示意圖；圖4是實(shí)施例1中電壓曲線圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種織物動態(tài)吸濕性能測試裝置，如圖1所示，包括兩個(gè)激光發(fā)射端A和B、兩個(gè)接收端C和D和液體供給點(diǎn)1，所述兩個(gè)激光發(fā)射端A和B下方的對應(yīng)位置設(shè)置有兩個(gè)接收端C和D；所述兩個(gè)激光發(fā)射端A和B和兩個(gè)接收端C和D之間設(shè)有待測織物2；所述兩個(gè)接收端C和D與數(shù)據(jù)采集卡3相連；所述數(shù)據(jù)采集卡3與電腦4相連；所述激光發(fā)射端A和B發(fā)出的激光與待測織物2所在的平面相互垂直；所述液體供給點(diǎn)1與兩個(gè)接收端C和D在同一條直線上排布，并通過管道5向所述待測織物2供給液體。本發(fā)明通過改變激光發(fā)射端A(B)和接收端C(D)的位置，可以測試不同織物方向的動態(tài)吸濕性能；或者通過額外添加兩對激光發(fā)射端和接收端，可以同時(shí)測試2個(gè)織物方向的動態(tài)吸濕性能，以此類推，可以測試多個(gè)織物方向的動態(tài)吸濕性能。上述測試裝置采用2套激光發(fā)射器，其光源為四元素發(fā)光二極管體。通過光纖探頭引導(dǎo)出的激光波長為630nm。該產(chǎn)品的光源聚集性、穩(wěn)定性和抗干擾能力非常突出，電壓信號波動小于1％，并且不受外界光源的影響。上述測試裝置中間為試樣放置區(qū)，通過30根輔助立柱支撐試樣，使試樣能夠平整、水平放置，且不影響檢測過程。發(fā)射端A(B)發(fā)出的激光直接投射到接收端C(D)。數(shù)據(jù)采集卡連接電壓輸出線并且記錄數(shù)據(jù)。將接收端C(D)的輸出信號采集至電腦中，采集速度可為5550次/秒。液體供給點(diǎn)和兩個(gè)接收端在同一條直線上排布，液體供給點(diǎn)與第一個(gè)接收端(即更靠近液體供給點(diǎn)的一個(gè)接收端)的距離為15mm，兩個(gè)接收端之間的距離為10mm。其中，液體供給點(diǎn)可采用蠕動泵，引導(dǎo)液體的管道可以采用蠕動泵輸液管。當(dāng)液體擴(kuò)散至信號數(shù)據(jù)采集點(diǎn)時(shí)，激光的透過量增大，傳感器電壓升高，如圖2所示。通過分析電壓變化，可以達(dá)到關(guān)于液體擴(kuò)散的相關(guān)信息。具體測試的方如下：步驟1、在測試之前，所有待測織物均在干燥箱中以60攝氏度干燥5分鐘，測試環(huán)境的溫度保持在25℃±1℃，相對濕度濕度保持在60％±5％。步驟2、將待測織物平整地放置在由30根直徑為1mm細(xì)柱組成的支撐面上，并進(jìn)行固定，移動蠕動泵輸液管的出口，使其恰好與待測織物進(jìn)行接觸。此時(shí)，所述管道可將液體以從上至下或從下至上的方式供給所述待測織物。步驟3、打開蠕動泵，以小于4ml/min的速度供液5秒，隨后關(guān)閉蠕動泵，讓液體自由擴(kuò)散。收集信號接收端的電壓信號，并且對液體到達(dá)時(shí)間、液體擴(kuò)散速度、最大吸收率和飽和吸收倍率進(jìn)行分析。a)液體到達(dá)時(shí)間(LiquidArrivingTime)液體到達(dá)時(shí)間是液體到達(dá)信號采集點(diǎn)從而引起光通過量變化的時(shí)間起點(diǎn)。它是后面很多參數(shù)的測量基礎(chǔ)。液體到達(dá)接收端時(shí)，試樣的孔隙得到濕潤，液體對光的折射大于空氣對光的折射，光纖透過量增加，接收端的電壓上升。通過測量的上升，可以得到液體的具體到達(dá)時(shí)間。定義電壓信號在100個(gè)信號點(diǎn)內(nèi)的上升大于信號最大變化的1％處為液體到達(dá)時(shí)間。圖3中t1和t2分別表示液體到達(dá)兩個(gè)接收端的時(shí)間，分別記為LAT1和LAT2。b)液體擴(kuò)散速度(SpreadingSpeed)液體擴(kuò)散速度定義為：l為信號點(diǎn)之間距離，LAT1和LAT2分別為液體先后達(dá)到的時(shí)間點(diǎn)。液體擴(kuò)散速度是描述液體動態(tài)傳導(dǎo)的重要指標(biāo)，它體現(xiàn)了試樣對液體在一定時(shí)間內(nèi)的吸收能力。此外，液體擴(kuò)散速度也是作為和其他測試方法橫向?qū)Ρ鹊闹匾獏?shù)，可以幫助驗(yàn)證本測試方法和LAT算法的可靠性。如圖3所示，兩個(gè)采集點(diǎn)之間的距離除以t1和t2的時(shí)間差就得到這一段的液體擴(kuò)散速度。c)最大吸收速率(MaximumAbsorptionRate)最大吸收速率MAR定義為：MAR＝max(diff(y1))對采集到的電壓數(shù)據(jù)信號進(jìn)行小波降噪以去除其中的異常波動，得到降噪后的電壓信號曲線方程，并對該曲線方程求導(dǎo)后，得到導(dǎo)數(shù)的最大值即為最大吸收速率。最大吸收速率表征的是待測織物在吸收液體過程中的最快瞬時(shí)吸收速度，是描述液體動態(tài)傳遞過程的重要參數(shù)，它對于檢測快速吸收液體材料的性能有著重要意義。如圖3所示，MAR1與MAR2分別代表液體在兩個(gè)采集點(diǎn)吸收最快的速度。d)飽和吸收倍率(SaturatedAbsorptionRatio)飽和吸收倍率SAR定義為：試樣吸收液體前后，透光量變化引起的光電傳感器電壓變化百分比，即圖3中所示的最大電壓差除以初始電壓值。待測織物本身的克重、厚度以及密度等指標(biāo)對吸收水分的重量有著很大關(guān)系。V代表電壓，下標(biāo)max和min分別代表最大值和最小值。由于采用了以上方法，可以通過所提出的四個(gè)參數(shù)(液體到達(dá)時(shí)間LAT，液體擴(kuò)散速度SS，最大吸收速率MAR和飽和吸收倍率SAR)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)地評價(jià)材料對液體的吸收性能。同時(shí)，除了圖1中所示的從上向下供液，還可以把輸液管放在試樣下方，管口朝上頂住試樣，進(jìn)行從下向上供液，從而可以得到與從上向下供液對應(yīng)的四個(gè)參數(shù)，為表示區(qū)分，將這四個(gè)參數(shù)記做Upward，對應(yīng)的四個(gè)參數(shù)分別簡寫成ULAT，USS，UMAR和USAR。由于從上向下的供液方式受到重力和試樣表面的支撐作用，可能會加速液體在試樣表面的擴(kuò)散。然而，從下向上的供液方式排除了重力對于液體擴(kuò)散的促進(jìn)作用，更真實(shí)地反應(yīng)了試樣對液體的吸收能力。此外，從下向上的供液方式類似于水上污染液體吸收的過程。在治理海上石油泄漏以及其他種類的水域污染時(shí)，一般會將吸附污染物的材料(非織造或者吸附海綿)等從船上拋入水面，吸附材料浮在水面上，自下而上地吸收污染液體。本測試方法可以為此類應(yīng)用提供幫助，具有實(shí)際意義。下面通過四組試驗(yàn)進(jìn)一步說明本發(fā)明。選取3個(gè)試樣，規(guī)格如表一所示：表1實(shí)施例1：采用該方法測試蒸餾水在針織物上的擴(kuò)展性能。試樣1針織物試樣克重為140g/m2，厚度為0.117mm，經(jīng)緯密為158×100。將試樣制作成2.5cm*3.5cm大小的將試樣在烘箱中用60℃處理5min后取出，然后放置在裝置中，輔助立柱上下對齊，固定試樣，保證試樣在吸收液體過程中不出現(xiàn)變形和移動。將蠕動泵的輸液膠管從支架上方插入預(yù)留的孔內(nèi)固定，輸液膠管的尾部與試樣恰好緊貼。開始接收數(shù)據(jù)后，開啟蠕動泵，蒸餾水沿著硅膠管從上往下流動，以3.84ml/min的速度持續(xù)滴定蒸餾水5秒，同時(shí)持續(xù)收集60秒數(shù)據(jù)，得到的電壓曲線圖如圖4所示，表2是得到的測試結(jié)果。試樣SS(mm/s)MAR(mV/s)SAR(％)15.2672.9412.197表2實(shí)施例2：本實(shí)施例檢測蒸餾水在機(jī)織物上擴(kuò)展的過程，試樣2為大網(wǎng)眼蜂巢組織機(jī)織物。按照實(shí)施例1的方法放置好試樣2并且進(jìn)行測試，表3是得到的測試結(jié)果。試樣SS(mm/s)MAR(mV/s)SAR(％)24.6232.7333.402表3可以看出，蒸餾水在試樣1上的傳遞速度大于在試樣2上的傳遞速度，但是試樣2能吸收的蒸餾水比試樣1多。實(shí)施例3：本實(shí)施例檢測油在非織造布上的傳遞。試驗(yàn)用油采用金龍魚大豆調(diào)和油，密度為0.8440g/ml，測試方法與實(shí)施例1相同，表4是得到的測試結(jié)果。試樣SS(mm/s)MAR(mV/s)SAR(％)37.8683.802.557表4實(shí)施例4：本實(shí)施例測試從下往上供液時(shí)，蒸餾水被針織物吸收的情況。與實(shí)施例1不同的是，實(shí)施例4將蠕動泵的硅膠管從下往上插入裝置支架預(yù)留的固定口，與織物下表面緊密接觸。供液時(shí)，蒸餾水從下往上緩慢流動，接觸到上方的織物并且被吸收。表5是得到的測試結(jié)果。試樣USS(mm/s)UMAR(mV/s)USAR(％)12.731.1231.745表5可以看出，采用從下向上的供液方式后，試樣的綜合吸收能力有較為明顯的下降。當(dāng)前第1頁1 2 3