暖体假人的测试原理分析
抗高温专用服设计之假人实验
抗高温专用服设计之假人实验1. 引言1.1 研究背景高温环境下工作是许多行业工作者面临的普遍问题，如冶金、建筑、制造业等。
在高温环境下工作可能会导致工作者中暑、中暑等危险情况的发生，因此急需开发一种能够有效抵御高温的专用服装。
目前市面上的高温专用服装种类繁多，但效果参差不齐，很多服装难以满足工作者在高温环境下的需求。
开展对抗高温专用服设计的研究具有重要意义。
针对目前市场上高温专用服存在的问题，本研究旨在设计一种新型的抗高温专用服，并通过假人实验来验证其效果。
通过对不同材质、设计的专用服进行比较实验，评估其在高温环境下的透气性、舒适性和防护性能。
通过这一研究，希望能够为制定更科学、更实用的高温专用服设计提供参考，保障工作者在高温环境下的安全与健康。
1.2 研究目的抗高温专用服设计的研究目的是为了提高高温环境下工作人员的舒适度和安全性。
随着现代社会工业化进程的加快，高温作业环境已经成为许多行业工作者面临的一个普遍问题。
在高温环境中工作会引发人体体温调节失调、疲劳加重甚至中暑等一系列健康问题，严重影响工作者的工作效率和健康状况。
设计一种能够有效降低工作者在高温环境下受热程度、保护其身体健康的抗高温专用服具有重要的现实意义。
本研究旨在通过假人实验，评估和验证抗高温专用服的保护效果，并对其设计进行优化。
通过研究，我们希望深入了解抗高温专用服在高温环境下对工作者的舒适度和保护性能，为未来的抗高温专用服设计和生产提供科学依据。
通过本次实验，我们将能够更好地了解抗高温专用服在模拟高温环境下的实际表现，为相关领域的研究和应用提供有力支持和指导。
通过评估实验结果，我们将能够更全面地认识抗高温专用服的实际效果，为未来研究和应用提供重要的参考依据。
1.3 研究方法研究方法是制定研究计划的关键步骤，它涉及到实验设计、数据收集和分析等方面。
在本次抗高温专用服设计之假人实验中，我们首先选取了符合实验要求的假人模型，确保其在高温环境下能够真实反映人体在相同条件下的生理情况。
仿人体出汗比例的Walter暖体假人皮肤制备
仿人体出汗比例的Walter暖体假人皮肤制备师云龙;钱晓明;梁肖肖;张文欢;邓辉;王立晶;范金土【摘要】为了使Walter暖体假人各个部位具有与真人类似的相对出汗强度,采用了硅胶涂层的方法制备了非均匀出汗皮肤.通过对不同组分和不同厚度的硅胶涂层透湿率的分析,确定了最佳涂层工艺,以此工艺制备了3种具有自相似结构的硅胶涂层,通过对3种涂层的分形维数的计算和热阻,湿阻的测量,选择出最佳涂层结构.使用此涂层结构制备了整套非均匀出汗皮肤.实验测量了使用非均匀出汗皮肤和均匀出汗皮肤的暖体假人的裸态与着装状态的热阻和湿阻.结果显示:分形维数最接近黄金分割数的涂层方法可使非均匀出汗皮肤具有最佳热湿性能;所制备的非均匀出汗皮肤与原始均匀出汗皮肤对比,假人裸态和着装状态下的热阻、湿阻测量结果均有增加.%In order to make thermal manikin Walter perspiration have the same rate as human body′s,a non-uniform skin with self-similarity structure was prepared by silicone coating. According to the water vapor permeability of different components and thickness of silicone coatings the optimal coating technology was determined. Fractal dimensions of three self-similarity structure coatings were calculated. The optimal coating structure was determined by analysis of the fractal dimension,thermal insulation and evaporative resistance. The non-uniform skin was made by this optimal coating structure. The evaporative resistance and thermal insulation were measured in the nude mode and clothing mode by using two kinds of skin. The results show that optimal thermal-wet comfort properties are obtained when the coating method has a fractal dimension close to the Golden Mean. The results indicate that the thermal insulation and theevaporative resistance measured by the non-uniform skin are higher than those measured by the uniform skin.【期刊名称】《纺织学报》【年(卷),期】2018(039)005【总页数】5页(P103-107)【关键词】暖体假人;分形维数;热阻;湿阻;非均匀皮肤【作者】师云龙;钱晓明;梁肖肖;张文欢;邓辉;王立晶;范金土【作者单位】天津工业大学纺织学院,天津 300387;天津工业大学纺织学院,天津300387;天津工业大学纺织学院,天津 300387;天津工业大学纺织学院,天津300387;天津工业大学纺织学院,天津 300387;天津工业大学纺织学院,天津300387;天津工业大学纺织学院,天津 300387;康奈尔大学人类生态学院,纽约14850【正文语种】中文【中图分类】TS941.56;TS941.17暖体假人是一种从20世纪40年代逐步发展起来的生态学实验器械，到目前已经历了4代更新，最新一代暖体假人可模拟人体行走，攀爬等动作和出汗、呼吸等生理活动[1]。
家用纺织品保暖性能测试与评价-最新国标
家用纺织品保暖性能测试与评价1范围本文件规定了家用纺织品保暖性能的测试和评价方法。
本文件适用于覆盖类平面状家用纺织品（如：被、被芯、毯、绗缝制品等）。
2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T6529纺织品调湿和试验用标准大气GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定ISO15831服装生理舒适性基于暖体假人的热阻测定方法（Clothing－Physiological effects－Measurement of thermal insulation by means of a thermal manikin）3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
3.1热阻thermal resistanceRct试样两面的温差与垂直通过试样的单位面积热流量之比。
注1：该热流量可能包括传导、对流、辐射中的一种或多种形式。
注2：热阻以平方米开尔文每瓦（m2·K/W）为单位。
［来源：GB/T11048-2018,2.1，有修改］3.2固有热阻intrinsic thermal resistance由试样材料本身的传热性能决定的热阻（3.1）。
3.3综合热阻comprehensive thermal resistance人体使用覆盖类平面状家用纺织品时，包含枕头、床垫在内的综合隔热性能。
3.4暖体假人thermal manikin用于测量在稳态条件下通过被类试样的热传递，模拟人体体型和产热的人体模型。
［来源：GB/T38426-2019,3.5，有修改］3.5最低舒适使用温度minimum comfortable use temperature舒适使用温度的下限值。
3.6被（芯）quilt有两层织物与中间填充物以适当的方式缝制成，用于保暖的床上用品。
暖体假人的研究现状和应用概况
第41卷第1期Vol. 41 No.1 2020青岛理工大学学报JournalofQingdaoUniversityofTechnology暖体假人的研究现状和应用概况边春晓，童力**，王海英，徐曼殊,王英黎收稿日期2018-0530基金项目：国家自然科学基金资助项目(51678314))山东省高等学校科技计划项目(J16LGO5)作者简介:边春晓(1991-)，男，河南南阳人.硕士，研究方向为列车及建筑空调与节能技术.E-mail ： 937565240@ .* 通信作者(Coirespondin+ author):童 力，女，博士，讲师.E-mail ： tongli0220@ .(青岛理工大学环境与市政工程学院，青岛266033)摘要:暖体假人的研究和发展已经有70多年的历史，它们被广泛地应用于分析人体热边界层和周围环境变 化的测试之中，特别是服装热特性的测试以及人体在复合环境内的热通量分析.当前的暖体假人不仅可以模 拟实际人体出汗，有的还具备能够模拟人体的显热散热、潜热散热、肢体活动及可呼吸、出汗等功能，作为一种 近似模拟人体的实验装置•与实际人体相比较，不会像实际人体一样容易受到环境因素影响而产生的不同的 心理变化，其次暖体假人的测试可靠性高,测试重复性好，还能更加真实地模拟出人体面对外界环境改变所做 出的自我调整.关键词:暖体假人;模拟功能;性能研究#人体散热中图分类号:TU119+.5 文献标志码:A 文章编号：1673-4602(2020))1-0094-06Research situation and application of thermal manikinBIAN Chunxiao,TONG Li *，WANG Hai-ying,XU Man-shu,WANG Yingli(School of Environmental and Municipal Engineering ，Qingdao University of Technology ，Qingdao 266033,China)Abstract : The thermal manikin has developed and been studied and for more than 70 years , andhasbeenwidelyusedin8heanalysisofhuman8hermalboundarylayerand8hechangeof su r oundingenvironmen88es8"especia l y8heclo8hing8hermalproper8y8es8and8heanalysis of heat flux of the human body in the compound environment. The current thermal manikin can not only simulate the sweating of a human body , but also has a function capable of simu- latingthesensibleheatdissipation "latentheatdissipation "limb movement "breathability " perspiration, etc. ? as an experimental device that closely simulates the human body. Unlike the actual human body, it is not likely to be subject to psychological changes. Secondly, the thermal manikin has high test reliability and good test repeatability It can also more realisti- ca l ysimulatetheself-adjustmentmadebythehumanbodyinresponsetochangesintheex- ternalenvironment&Key words : thermal manikin ； simulation function ； performance research ； body heat dissipa tion假人模型在外部形态上基本都与实际人体相似,皮肤肌肉与人体等效•皮肤(肌肉)主要采用了高分子 材料，比如橡胶、塑料、纤维等;骨骼部分，一般采用一些金属材料，比如钢材,但也有新的研究进展中考虑第1期边春晓,等:暖体假人的研究现状和应用概况95采用更加轻质的复合材料来替代#传感器部分，因为所占比重较小,一般也是金属材料制定•在选择这些材 料时，一方面要使假人的力学响应尽可能接近实际人体的情况,另一方面还要使假人的体重与实际人体相 当•暖体假人可采用内表面和外表面加热方式，并通过控制表面温度来模拟人体散热，暖体假人主要是应 用于模拟实际人体的一种装置，在一定环境下可作为真实人体的替代实验体，它的出现为服装工效学研 究、空调设备性能及舒适性的评价提供了新的方式:1］，使得各个国家对暖体假人越发重视，越来越多的新 型暖体假人被制造和使用，这也促使了暖体假人在科研以及测试准则方面越来越规范具体.1暖体假人研究现状20世纪40年代由美国军方研制的单段式暖体假人，其制作材质为铜，但由于单段式暖体假人并不能 确切地模拟出人体实际的整体温度分布，故只能用于简单的服装测试2•随后在60年代，科学家们研发了 多段控制暖体假人，通过多段的方式分别控制暖体假人身体的发热部件,来近似模拟人体的散热状况，目 前几乎所有的暖体假人都提供至少15段以上的多段式控制方式3.70年代，法国研制了辐射暖体假人，它 被广泛地应用于防护服的热评估，其原理是在一定条件的环境下，通过将温度传感器安置在暖体假人表 面，使温度传感器暴露于强对流或辐射的热环境之中进行测量•这些测试只能依赖于假人静坐或站立于给 定的环境之下，单独的静、站暖体假人在测试中存在局限性，因此研究出了可活动的动态暖体假人,它是在 静态暖体假人的基础上安置活动关节，使假人具备一定具有灵活运动的能力4•截至目前，已经有100多 个暖体假人被研制出来并投入使用5，表1为一些国内外具有代表性的暖体假人发展历程.表1暖体假人发展历程序号控制形式材质实验方法其他国家年份1一段式铜模拟不可活动美国19452辐射假人铝模拟不可活动法国19723燃烧假人铝数控不可活动美国19864浸没式假人铝数控可活动加拿大19885女性假人塑料数控可活动丹麦1989塑料数控可活动，呼吸6呼吸假人金属丝数控可活动，呼吸丹麦19967一段式出汗假人透气织物数控，水加热可活动中国20018独立控制出汗假人金属数控关节美国20039出汗假人填充材料筛选空气加热不可活动中国201410多段式塑料空气加热不可活动中国201411一段式康铜合金模拟不可活动中国20172暖体假人的应用2.1模拟人体显热散热的暖体假人人体的显热散热量主要是皮肤通过对流和辐射向外散发的，身体表面积越大,人体向外的散热就越 快•当人体的体型变大时，体积和表面积并不是按照相同的比例增长的，体积的增长倍数要比表面积快得 多，其中体积按立方增大,而表面积按平方增大•由于人上身的面积除以体积的比要小于下身的面积除以 体积的比，因此散热较慢,温度分布为上肢温度比下肢温度高•常用的模拟人体显热散热的装置有:电加热 器、电热毯,也有以铁珞合金或镍珞合金作为内热源来做成与实际人体装置相接近的暖体假人等•列车环 境中模拟人体的显热散热多以加热器代替，电加热器体积小、占地空间小，应用较多,有些电加热器为了提 高散热效率，会增加风扇等辅助手段6•在有些测试中采用电热毯，如Velaro RUS 列车在测试模拟阶段96青岛理工大学学报第41卷图1丹麦女性暖体假人中，采用面热源加热毯替代列车实验中人体的散热，通过依靠在座椅或平放于座椅上来模拟人体静坐状态 的显热散热量'（用镍铬合金做成的暖体假人装置来模拟人体的显热散热时，其能够满足一般要求的替代 实验,而且操作简单,因为该装置成品样子类似于一件衣服,实验进行时只需将该装置套装在靠背上，接通 电源，通过控制开关设定模拟人体的表面温度即可，它体积可控、造价低廉，应用于实验效果显著.2.2模拟人体潜热散热的暖体假人人体可以通过热辐射、传导、对流的方式与外界环境进行换热"除此之外还能够通过自身表面汗液的蒸发来散失热量人体的辐射散热量主要是通过人体表面皮肤温度与环境温度之间的温度差产生的;传导是物体温度高的部分沿着物体传到温度低的部分;而对流换热则与人体与空气环境间的流动状态及换热系数息息相关•人体的散热方式有很多"一般是通过潜热和显热"单纯地考虑显热散热的暖体假人，不能够真实地模拟出人体的散热•丹麦科学家于1989年研制出了女性暖体假人,它不仅能够模拟女性的发热特性,还拥有出汗的功能，同时也具备 模拟人体呼吸通气的功能'（如图1所示.2・3模拟人体肢体活动、出汗及可呼吸的暖体假人当今人们对暖体假人的研究可分为2个方面"一方面是具有实验研究精度较高的暖体假人,20世纪 80年代,芬兰的MEINADER 采用硬质泡沫塑料研发出“Coppelius ”假人個2$其活动灵敏、全身布置多 个汗腺点来控制人体的皮肤温度'0（ #001年瑞士的RICHARDS 研发了出汗暖体假人“SAM ”11 （图3）, 这类假人不仅能够模拟人体出汗，同时还可以模拟人体的行走•范金土在2002年研发的“Wler ”可行走 织物暖体假人'2（图4$其通过内部高精密天平来实时监测水蒸气的变化程度,从而实现出汗.再例如美 国人制造的服务于汽车环境测试使用的假人“ADAM ”该假人可以通过电脑进行独立控制来进行各项实 验•另一方面是精度要求低，造价便宜，用于简单测试使用的假人，例如由DUKES 等所制作的织物假 人，该假人虽然仍沿用之前单段式控制方式，但是其特殊的控制方法，依然能够满足服装测试方面的需 要'415（ •由于假人能够近似模拟人体散热这一特性,NILSSON 等考虑到现代工作环境由于其复杂的热交 换途径，加之人体对各种环境适应性的差异，单纯地通过以填表的方式评价热环境优劣的方法并不系统 化，而暖体假人与人体相比较其优势是不像人那样会受到环境因素影响而产生的不同的心理变化，因此图2芬兰假人“Coppelius ”图3瑞士假人“SAM ”图4 "Walter-出汗假人第1期边春晓,等:暖体假人的研究现状和应用概况97NILSSON等将暖体假人模型作为研究基础通过计算机模拟等技术，广泛讨论了舒适气候条件下暖体假人的评估方法'5对于一些人类不宜进入的恶劣环境，暖体假人可以很好地替代人类进行实验.呼吸暖体假人被广泛地应用于室内空气品质的评估'7(.呼吸暖体假人的体型和正常人体一样，可以自由活动来更好地模拟实际人体在各种办公状态下的真实情况•呼吸暖体假人拥有一个可供呼吸的人工肺，它是由装有电动机驱动活塞的气缸组成，呼吸次数为10〜12次/min呼吸方式可采用口腔或鼻子呼吸，肺通气量为6L/min.2.4暖体假人的其他应用领域假人的应用领域十分广泛"如服装、汽车、医学等•在服装领域如服装和空调实验假人，其特点是:拥有活动关节，用于服装测试与研发,评价空调设备性能及舒适性•汽车碰撞假人，其特点是:有仿生骨架与活动关节,主要用于汽车安全设计及性能评价'8(.医用综合训练假人，其特点是：内部结构仿真，可以实施医疗救护、药物反应等操作，也可以用于放射设备研发与性能评价.在其他的应用领域也十分广泛，如超声波实验假人，其特点是:材料组织形态等效人体，拥有智能测试系统，可以监测超声波，用于爆炸产生的声波场的分布以及安全测评'叫高仿真智能服务机器人，其特点是:可活动且能够对外界环境进行探知与自适应，这类假人是光机电一体化，可以替代人体，且高仿真智能机器人是现代化科技结晶'1("可用于服务人类生活、科研、生产等需要，以上相关假人模型见图5.彳：—忸肿馳■土-集■■尖HT町倬IB即€■虫(a)汽车安全假人(b)医用综合训练假人(c)超声波实验假人A(d)服装及空调实验假人(e［高仿真智能服务机器人图5各类假人模型21世纪初期，计算机技术的快速发展,数值模拟假人被人们所注意，它多用于车辆内环境的模拟之中,TANABE以数值模拟的方法建立了一套完整的数值模拟假人模型'2(得到CFD仿真模拟假人，使用的模型范围从模仿简单工具将人类环境热交换成复杂的模拟这两者的热生理模型内部和外部传热和传质，包括通过(防护)衣服的相关过程•它与传统意义上的暖体假人的不同之处在于,传统假人的造价高昂98青岛理工大学学报第41卷对实验环境的要求苛刻,而这种计算机仿真假人,依赖于一系列偏微分方程便可以计算出人体的传热量，并预测人体局部皮肤温度和传热系数，从而可以做出对坏境以及服饰的评估.20世纪开发了大量用于评估人体热暴露的模型和指数，其中包括模拟人体与环境热交换的简单物理工具，以及模拟外部和外部环境的复杂热生理模型内部身体传热，并允许详细模拟不同的工作负荷，服装和气候情景•尽管计算能力的进步使得复杂的模型能够在手持设备上运行，但是简单的气候指标(如WB-GT)在该领域仍然是最受欢迎的，而更复杂的模型更受限制'3(而且人体传热系统的稳态数学模型已经开发出来•该模型包括以下因素:a)代谢产热的分布;b)组织中的热量传导；c)流动血液造成的热量对流；d)辐射热损失，表面对流和蒸发;e)通过呼吸道的热量损失#)大动脉和静脉之间的逆流热交换.3结论与展望随着暖体假人的发展，由一段式单纯模拟人体的干热假人、多段式的可活动假人、能够模拟人体出汗呼吸的运动假人以及计算机技术发展所带来的数值模拟假人，它的发展标志着相关领域科学技术的进步.同时也为开展环境测评等实验提供了有效的工具，面对真实人体无法接触或进入的恶劣环境，以及个体及主观影响对环境或服装测试导致的差异性等,暖体假人能够客观地、系统地进行热环境的评价，而且它能够解决由于测试人选所带来的问题，大大缩短了实验周期，它的可重复性大大降低了实验成本，因此假人被公认为人类工效学研究必不可少的先进设备.暖体假人虽然拥有诸多优点，但它终究要与人类真实实验作比较，才能够准确、全面的评价和测试，那么在今后暖体假人的发展之中，首先被提出的应该是如何解决真实人体与假人模型所存在的差异，因为对于人体而言,无论是发热亦或是出汗都并非均匀进行的，而暖体假人所能够模拟的，只是人体的平均发热量、散失量,并不能完全模拟人体的生理特性;再有，目前精准的暖体假人造价昂贵，动辄上百万元，甚至费用更高•探索低成本的假人制造技术，对于推广和应用具有重要的意义；其次对于数值模拟假人，虽然数值模拟假人较传统意义的假人节省了大量成本，但是依然存在不能够准确模拟出人体各项特性的问题，有些研究工作仍然需要结合实际人体实验,而且模拟假人只能作为一种预测来被使用,如何建立真实人体的数值假人仍然需要开展相关研究•同时目前的数值模拟假人模型均是针对某一类应用条件建立的,不一定适用于各种环境工况，要想建立满足各种条件的模拟假人,还需要结合生理学等不断地完善.参考文献(References):胡松月.暖体假人人工皮肤透湿性能的研究[D].天津:天津工业大学,2008.HU 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美国暖体假人技术研究发展
３ ０ ２ ０ ０ ７ 年第 ３ 期
中国个体 防护装 备
维普资讯
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美国暖体假人技术研 究发展
潘 进
（ 踏石 国际集 团上海 踏石 贸易 有 限公 司
上海 市
２ ０ ０ ３ ３ ６ ）
当常用的测量单层 或多层纺织品
热阻的工具 。
今天 ，假 人技术已在 世界范围
１ ９ ４ １ 年， Ｇ ａ ｇ ｇ ｅ 、 Ｂ ｕ ｒ ｔ ｏ ｎ和 Ｂ ａ ｚ ｅ ｔ ｔ
伦 斯 市 气候 研 究 实验 室 也 开 展 了 织品表 面 ， 然被应用于评估防护服装。 再测量 同样蒸气 压力下 因为第二次世界大战接近 了尾 军事服装 的研究 。二战 以后 ，这个 的 最大 蒸 发 冷却 湿 球 温度 计 的 温 声 ，许多哈佛大学疲劳实验室的 成 实 验 室吸 收 了许 多来 自哈 佛大 学 度 。这个参数描绘 了服装材料的渗 员 。包括 Ｈａ ｒ ｗ ｏ ｏ ｄ Ｂ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ 和 他 的 疲 劳 实验 室 的 科 学家 和 为 改进 环 透性对水蒸气运动的影响 。
一
防护 服 的整 体进 行准 确 的评 估 热 依此类推 。这个绝热的概 念很通俗 有 一 台简 单 的 内部 加 热器 和 用 来 量和 热传递 。 易懂 ，不是专家也能够 明 白并 发展 散热 的风扇 。 １ ９ ４ ２年 ， Ｈａ ｒ ｗｏ ｏ ｄ Ｂ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ与 通用 电器公司合作 ，在康 涅狄格港 在２ ０ 世纪 ３ ０年代 ，一个带热 它 。它首次建立 了人体 、服装和环
抗高温专用服设计之假人实验
抗高温专用服设计之假人实验【摘要】本研究旨在探讨抗高温专用服设计的有效性，通过对假人进行实验验证。
实验设计包括设定不同高温环境条件下穿着抗高温专用服的假人，并观察其体温变化。
实验结果显示，在高温环境下，抗高温专用服能有效减少假人体温上升的速度，提高其耐高温的能力。
通过对实验结果的分析和讨论，揭示了抗高温专用服设计的优势和不足之处，并探讨了影响因素。
实验结论指出，抗高温专用服对提高高温环境下工作安全性具有重要意义。
展望未来，可以进一步完善抗高温专用服设计，以提高其适用范围和效果。
总结本研究为抗高温专用服设计提供了实验依据和参考，有助于提高工作环境下员工的安全保障水平。
【关键词】抗高温专用服、假人实验、研究背景、研究目的、研究意义、实验设计、实验过程、结果分析、讨论、影响因素、实验结论、展望、总结1. 引言1.1 研究背景随着全球气候变暖和高温天气频繁发生，人们在高温环境下工作和生活的需求越来越迫切。
特别是一些行业，如冶金、石油、建筑等，工作者长时间暴露在高温环境下，容易受到高温对人体的危害，例如中暑、热射病等。
设计一种能够有效抵御高温的专用服装对于保障工作者的安全和健康至关重要。
传统的高温防护服多为厚重、不透气的材料制成，穿着不舒适，且透气性差，影响工作者在高温环境下的工作效率。
有必要开展针对抗高温专用服的研究，通过科学设计和优化材料，提高服装的抗高温性能和舒适性。
本研究旨在通过对抗高温专用服进行设计和实验验证，探究其在高温环境下的效果和适用性。
通过实验数据的收集和分析，为今后的高温防护服设计和制造提供科学依据，为工作者在高温环境下的工作提供更好的保障和支持。
1.2 研究目的抗高温专用服设计是为了保护工作者在高温环境下的安全和舒适。
本次研究的目的是通过假人实验，测试抗高温专用服的性能和效果。
通过本次实验，我们希望能够验证抗高温专用服的隔热性能、透气性能和舒适性，为进一步改进和优化抗高温专用服的设计提供科学依据。
暖体假人表面温度的均匀性
暖体假人表面温度的均匀性王毅;王铭;邹钺;李书政;刘赟【摘要】Thermal manikin is equipped with heating wire which serves as internal heat source to simulate the human body heat dissipating, and mainly used for testing the thermal resistance of garments, whose surface temperature uniformity is critical. The aim of this study is to find out the main factors influencing the uniformity of the temperature on the surface of thermal manikin and how to meet the requirement of uniform distribution of the temperature. The arrangement of the heating wire and test method of the temperature are presented. Comparative experiments are conducted and temperature distribution rule on the surface of the thermal manikin is observed. The test results indicate that the laying interval of heating wire, thickness of thermal manikin's skin cover, and the side boundary conditions on the surface all have influence on the temperature uniformity to different extents.%暖体假人是以电热丝作为内热源来模拟人体散热的一种设备,主要用于测试服装热阻,对表面温度均匀性要求极高.为找出影响假人表面温度均匀性的主要因素,达到假人表面温度分布均匀的要求,提出假人表面电热丝的敷设方案和温度测试方案.通过对比实验,观察假人皮肤表面的温度分布规律.结果表明:电热丝的敷设间隔、假人皮肤的覆盖厚度以及侧面边界条件对假人表面温度均匀性都有不同程度的影响.【期刊名称】《纺织学报》【年(卷),期】2012(033)010【总页数】4页(P113-116)【关键词】暖体假人;电热丝;温度;均匀性【作者】王毅;王铭;邹钺;李书政;刘赟【作者单位】公安部第三研究所,上海200031;东华大学环境科学与工程学院,上海201620;东华大学环境科学与工程学院,上海201620;东华大学环境科学与工程学院,上海201620;东华大学环境科学与工程学院,上海201620【正文语种】中文【中图分类】TS941.17暖体假人是模拟人体与环境之间热湿交换的仪器设备，被广泛应用于纺织、环境、消防、石油、职业健康、交通安全、航空航天、建筑等领域，除此之外，还可以对空调系统的性能进行评价等[1-2]。
相变调温纺织品的热性能测试方法与指标(2)
展义臻，朱平，张建波，郭肖青（青岛大学化工学院，山东青岛２６６０７１）摘要：论述了相变调温纺织品热性能的测试方法（热分析法、ＴＲＦ测试法、暖体假人法、微气候仪法、步冷曲线法）以及表示指标（导热系数、相变温度与相变焓、循环性、保暖性、暖体假人热阻、ＡＣＲ值）．关键词：调温；相变材料；热性能；测试；指标中图分类号：ＴＳ１９７文献标识码：Ｃ文章编号：１００４－０４３９（２００６）１０－００４３－０４相变调温纺织品的热性能测试方法与指标Ｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｅｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｉｎｄｉｃｅｓｏｆｐｈａｓｅ－ｃｈａｎｇｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ－ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇｆａｂｒｉｃｓＺＨＡＮＹｉ－ｚｈｅｎ，ＺＨＵＰｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＪｉａｎ－ｂｏ，ＧＵＯＸｉａｏ－ｑｉｎｇ（Ｃｈｅｍ．Ｅｎｇ．Ｃｏｌｌ．，ＱｉｎｇｄａｏＵｎｉｖ．，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６０７１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｏｆｔｈｅｐｈａｓｅ－ｃｈａｎｇｉｎｇｔｅｍｐ．－ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇｔｅｘｔｉｌｅｓｗｅｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄ，ｓｕｃｈａｓｔｈｅｒｍａｌａｎａｌｙｓｉｓ，ＴＲＦｔｅｓｔ，ｗａｒｍｍａｎｉｋｉｎｔｅｓｔ，ｍｉｃｒｏｃｌｉｍａｔｅｔｅｓｔａｎｄｓｔｅｐｃｏｏｌｉｎｇｃｕｒｖｅｔｅｓｔ．Ｔｈｅｔｅｓｔｉｎｄｉｃｅｓｗｅｒｅａｌｓｏｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｅ．ｇ．，ｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ｐｈａｓｅｃｈａｎｇｉｎｇｔｅｍｐ．，ｐｈａｓｅｃｈａｎｇｉｎｇｅｎｔｈａｌｐｙ，ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｐ－ｅｒｔｙ，ｔｈｅｒｍａｌｉｓｏｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｍａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｎｗａｒｍｍａｎｉｋｉｎｓａｎｄＡＣＲｖａｌｕｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ－ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ；ｐｈａｓｅ－ｃｈａｎｇｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｔｈｅｒｍａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；ｔｅｓｔｓ；ｉｎｄｉｃｅｓ收稿日期：２００６－０４－０８作者简介：展义臻（１９８１－），男，山东青岛人，在读硕士，研究方向为新纤维材料的制备及其功能化改性．相变调温纺织品是将相变材料与纤维和纺织品制造技术相结合的一种高技术产品，具有自动吸收、存储、分配和放出热量的功能，在外部环境温度剧烈变化时，营造舒适的衣内微气候．［１］相变材料ＰＣＭｓ（ＰｈａｓｅＣｈａｎｇｅＭａｔｅｒｉａｌｓ）有一定狭窄明确的温度（相变点温度）范围．在相变过程中，它以潜热形式从周围环境吸收或向环境释放大量热量，而ＰＣＭｓ的温度保持恒定．［２］关于相变调温织物和服装的温度调节性能，至今还没有统一的测试方法与标准．通常用热分析法、Ｏｕｔ－ｌａｓｔ公司的方法和暖体假人法测试，指标大都为传统的热性能指标．１相变纺织品测试方法１．１热分析法热分析研究物质在受热或冷却过程中其性质和状态的变化，并将这种变化作为温度或时间的函数研究其规律的一种技术，使用自动化动态跟踪测量．与静态法相比，具有连续、快速、简单等优点．相变材料测试主要采用差热分析法（ＤＴＡ）、差示扫描量热法（ＤＳＣ）和热重分析法（ＴＧＡ）．１．１．１差示扫描量热法（ＤＳＣ）现阶段相变特征和行为的表征与测试主要采用ＤＳＣ，与ＤＴＡ相比，它在测定过程中，样品和参比物之间始终保持相同的温度．在程序升温过程中，记录样品温度和向样品输入的热流量与向参考样品输入的热流量的差值．ＤＳＣ可以得到相变温度、相变热．通过温度变化对空白样品和含相变物质的试样进行比较，当样品发生相变时，就会有热效应发生，并促使样品印染助剂ＴＥＸＴＩＬＥＡＵＸＩＬＩＡＲＩＥＳＶｏｌ．２３Ｎｏ．１０Ｏｃｔ．２００６第２３卷第１０期２００６年１０月印染助剂２３卷与参比物在升温或降温过程中温度变化速率发生变化，反应在ＤＳＣ谱图上就会有一个脉冲出现（图１）．根据图谱就可得到相变的有关信息，从而分析相变过程．ＤＳＣ是针对性的测量方法，用于测量相变材料吸热和放热的相转变点、熔点、结晶点和温度变化的范围，并可提供热转变中的能量损耗．［３］１．１．２热重分析法（ＴＧＡ）热重分析法（ＴＧＡ）用于测量微胶囊中相变材料的热应力，也是熔融纺丝必须的测试方法之一．常见的质量损失有２种：（１）１００℃时水分蒸发损失；（２）２８０￣３１０℃时微胶囊壁破裂释放出碳氢化合物．如果在２种温度下微胶囊的质量没有明显差异，就说明了微胶囊壁的完整性（见图２）．１．２温度调节因素（ＴＲＦ）测试法温度调节因素法（ＴＲＦ）是Ｏｕｔｌａｓｔ纤维纱线、织物性能的非生理检测方法．［４］这项新技术测量影响温度调节的各种因素，适用于在试验室模拟真实生活状况的生理测试．该系统使用连续的环境温度和能量，维持一种模拟皮肤的温度．测量皮肤温度随外界能量变化的波动状况，这种能量正是织物和纤维调节温度的决定因素．该程序的数字范围是０￣１．‘０’代表织物有能力适应连续的温度变化，‘１’意味着调节温度的能力很差．若该技术能够区分有无热能力的相似织物间的差别，将有助于织物的设计．ＴＲＦ测试在专门的测试仪上进行，每一个织物测试２次，一次测量稳定状态的温度调节参数Ｒ值，另一次测量ＴＲＦ．在Ｒ值试验中，通过热片的热流要保持连续，常为１５０Ｗ／ｍ２．冷片温度也要连续，常为１０℃；在ＴＲＦ测试中，热片温度的变化范围集中在被测织物相变材料使用温度区域的中点附近．经１５ｍｉｎ２次能量循环后，不同的能量输入热板，记录热板第二次循环的温度，在第二次循环中，可得到热板的温度变化量（Ｔｍａｘ－Ｔｍｉｎ，℃）和热量变化量（ｑｍａｘ－ｑｍｉｎ，Ｊ）．［５］ＴＲＦ决定于温度变化和热量变化（见式１），式（１）中，Ｒ为温度调节参数，℃／Ｊ．无相变微胶囊合成纤维的ＴＲＦ值是０．５２或０．７８，较小的峰值和谷值有好的温度调节．Ｏｕｔｌａｓｔ公司和其他研究机构在这种条件下作了生理测试，测试环境应与织物使用环境有很好的一致性和相似性．１．３暖体假人法暖体假人模拟真人群体的几何造型，符合真人群体统计数据的平均值；全身分为头、躯干、四肢等解剖段，至少６段；皮肤温度被加热到一恒定温度，其温度应与人体平均皮肤温度基本相近且皮肤表面安装温度传感器；能维持静止站立和动态步行２种姿势，步速为３０￣６０步／ｍｉｎ．［６］在暖体假人法中，气候调节仓内至少放置３只环境温度传感器、２只环境湿度传感器、２只环境风速传感器，分别放置在距假人周围０．５ｍ的非等高间隔位置处；温度传感器精度优于０．２℃；湿度传感器精度优于５％；风速传感器的精度优于０．０５ｍ／ｓ．暖体假人试验可分为静态和动态试验．动态试验时设定步速和步长．暖体假人达到动态热平衡后，至少每分钟检测一次皮肤温度、环境温度和调控加热功率，这种状态必须保持３０ｍｉｎ以上．暖体假人符合人体解剖生理特点，能模拟人体表面温度分布，可进行与人体有关的热学研究，也是进行服装隔热值试验研究的理想测试设备，它可以接受任何试验条件，由于没有生理、心理因素的影响，试验结果稳定，误差较小，测量精确合理．１．４微气候仪法通常织物微气候仪模拟外界环境中检测模拟皮肤与试样间的微气候变化及热湿传递状况，即检测人体热量和汗气通过织物内空气层、织物及织物外空气层与环境进行能量、质量交换的全过程，并用温度和湿度梯度法测试出织物能量交换和质量交换的状态变化，反应织物对能量流和质量流的阻力．［７，８］原田织物微气候仪、姚穆－Ｙａｓｕｄａ多功能织物微气候仪、Ｗｅｈｎｅｒ－Ｇｉｂｓｏｎ织物微气候仪、崔慧杰动态织物微气候仪等温度／℃图１标准ＤＳＣ曲线示意图吸热↑!Ｔ↓放热#相变温度温度／℃图２ＴＧＡ曲线示意图失重百分数／（％）ｗ２ｗ３ｗ１ｔ１ｔ２ｔ３失重温度Ｔ１失重温度Ｔ２ＴＲＦ＝Ｔｍａｘ－Ｔｍｉｎ（ｑｍａｘ－ｑｍｉｎ）×Ｒ（１）４４１０期一直致力于解决热湿传递多功能测试，传感技术和计算机技术的应用使这种目标成为可能，并能简化操作程序，实现由稳态测试向动态测试的发展．［９］１．５步冷曲线法分别将含和不含相变材料的试样放入圆筒保温仪中，同时升温到一定温度（如４６℃），并稳定一定时间（如１５ｍｉｎ）后同时移出，开动秒表，在一定时间间隔（如１０ｓ）下记录试样在不同时间所对应的温度．以时间为横坐标、温度为纵坐标，绘制步冷曲线．［１０］从图３中可看到，在温度下降到相变点之前，２个试样均为显热放热，温度下降趋势大体相同．但温度下降到相变点之后，相变材料变为潜热放热，温度变化趋于缓和，温度下降的速度明显低于空白试样．比较二者的步冷曲线可以看出，含相变材料试样有调节温度和延缓温度变化的作用．２相变纺织品测试指标２．１导热系数按照傅利叶导热定律，服装在人体与环境之间的导热量与服装内外表面的温度差、时间及传热面积成正比，与服装的厚度成反比（见式２）．因此，导热系数可理解为单位面积、单位时间内通过的热量．而热阻Ｒ＝Ｌ／λ，其含义正好与导热系数相反．织物的热阻大或导热系数小，则织物的隔热性能好．因相变纤维需要灵敏地感应温度而激发相变，提供或吸收热能，同时又要低热阻的传导热量，所以它的热传导系数应偏小．［１１，１２］式（２）中，Ｑ为服装的导热量，Ｊ；Ｓ为服装面积，ｍ２；Ｔ为时间，ｓ；λ为导热系数，Ｗ／ｍ・℃；△ｔ为服装内外表面温度差，℃；Ｌ为服装厚度，ｍ．２．２相变温度与相变焓由相变纤维的功能可知，相变发生点和终止点温度以及整个相变过程的总焓是相变纤维的最主要性质（图４），起、止点温度反映材料的可使用性，相变焓反映其温度调节能力．ＰＣＭｓ应用中的关键是有合适可控的相变激发点，能保证应用时舒适与有效；较大的相变能可有效持久地调控温度．［１３］２．３循环性相变的循环性表示ＰＣＭｓ的反复可使用性和有效性，Ｖｉｇｏ等在织物表面涂层ＰＥＧ，经过１５０次冷热交换循环后发现，织物的蓄放热性能仍很好．［１４］此性能不仅是材料温度波动响应能力的体现，也是材料反复有效使用的关键．在可控温度调节室内进行相变服装的循环性测试，可用反复升降温方法对热焓变化的测定来确定循环性好坏（图５）．２．４保暖性将试样覆盖在平板式织物保暖仪的试验板上，试验板、底板以及周围的保护板都用电热控制相同的温度，并通过通、断电保持恒温，使试验板的热量只能随试样的方向散发．通过测定试验板在一定时间保持恒温所需要的加热时间来计算织物的保暖指标（保暖率、传热系数和克罗值）．［１５］２．４．１保暖率Ｑ保暖率Ｑ是指无试样时的散热量Ｑ０（Ｗ／℃）和有试样时的散热量Ｑ１（Ｗ／℃）之差与无试样时的散热量Ｑ０之比的百分率（式３）．该值越大，试样的保暖性越好．２．４．２传热系数Ｕ传热系数Ｕ为纺织品表面温差为１℃时，通过单位面积的热流量（见式４）．传热系数越小，保暖性越好．ｔ／ｓ图３步冷曲线示意图Ｔ／℃"相变点温度含ＰＣＭｓ试样Ｔ１Ｔ２ｔ１ｔ２ｔ３ｔ４"无ＰＣＭｓ试样Ｑ＝→!＝!ＳＴ!ｔＬ（２）ＱＬＳＴ!ｔ温度／℃图４ＤＳＣ曲线测相变温度和相变焓示意图热焓／ｍＷ"内推基线（试样基线）零线（空白样基线）相变温度相变焓循环次数／次图５相变材料循环性能热焓／Ｊ热焓／Ｊ相变材料循环性好相变材料循环性差Ｑ＝×１００％Ｑ０－Ｑ１Ｑ０（３）Ｕ＝Ｕ０ｇＵ１／（Ｕ０－Ｕ１）（４）展义臻等：相变调温纺织品的热性能测试方法与指标４５印染助剂２３卷式（４）中，Ｕ为试样的传热系数，Ｗ／ｍ２・℃；Ｕ０为无试样时试验板的传热系数，Ｗ／ｍ２・℃；Ｕ１为有试样时试验板的传热系数，Ｗ／ｍ２・℃．２．４．３ＣＬＯ值ＣＬＯ值是目前国际上最常用的测试服装保暖性能的指标，该指标１９４１年由Ｇａｇｇｅ和Ｂｕｒｔｏｎ提出．其定义是：室温２１．１℃，相对湿度５０％以下，气流为１０ｃｍ／ｓ（无风）条件下，试穿者静止不动，基础代谢为５８．１５Ｗ／ｍ２感觉舒适并保持其体表温度在３３．３℃时所穿服装的保暖量（隔热值）为１ＣＬＯ；服装表面滞留空气层的热阻为０．７８ＣＬＯ；１ＣＬＯ＝０．１５５（℃・ｍ２）／Ｗ．隔热值可按式（５）计算：式（５）中，Ｕ为试样的传热系数，Ｗ／ｍ２・℃．２．５暖体假人热阻应用暖体假人测试服装热阻的基本原理是在模拟人体－服装－环境之间热交换的过程中，从暖体假人皮肤表面温度与环境温度之间的温差、体表单位面积的非蒸发散热率等物理参数之间的关系，导出服装热阻的量值，其基本方程如式（６）所示［６］：式（６）中，Ｉ为热阻，ＣＬＯ；Ｔｓ为假人皮肤温度，℃；Ｔａ为环境温度，℃；Ｈ为单位体表面积的非蒸发散热率，Ｗ／ｍ２；０．１５５为热阻单位换算系数．２．６ＡＣＲ值ＡＣＲ值（ＡｄａｐｔｉｖｅＣｏｍｆｏｒｔＲａｔｉｎｇ）是Ｏｕｔｌａｓｔ纤维的温度调节功能舒适性级别，用来衡量产品吸收、储存以及适时释放能量的能力．该等级反映了ＰＣＭｓ的密度、类型以及可供储存和释放热量的ＰＣＭｓ总量（即热敏变相材料的微胶囊）．产品ＡＣＲ等级越高就越舒适，传统纤维的ＡＣＲ值接近于零，很难储存热量．Ｏｕｔ－ｌａｓｔ产品的ＡＣＲ等级高达５０００，层叠后的ＡＣＲ值可超过１１０００，使产品倍感舒适；例如Ｏｕｔｌａｓｔ席垫ＡＣＲ达到５０００、枕头则为１０００．ＡＣＲ的计算方法（按Ｏｕｔｌａｓｔ公司的专家解释）：“在试验室内，每单位ＡＣＲ按２．５Ｊ对其舒适度的测量”计算公式如式（７）所示：式（７）中，ＣＯｕｔｌａｓｔ为Ｏｕｔｌａｓｔ材料的比热，即Ｏｕｔｌａｓｔ材料的吸热能力，Ｊ／ｍ２；ＳＯｕｔｌａｓｔ为Ｏｕｔｌａｓｔ材料的面积，ｍ２；λ为材料的接近系数，即相变材料在产品中接近人体的程度．３结论相变调温纺织品是继防水透湿织物后新的舒适性织物品种，在美国、欧洲和日本得到了飞速发展，中国科研工作者也从２０世纪末开始了探索研究并取得了重大成果，现今，对相变调温纺织品的测试方法与指标确定十分迫切．现用的方法与指标都有局限性，如何结合各自的优点及在此基础上创新已成为纺织工作者迫切需要解决的问题，本文仅能提供一些借鉴．参考文献：［１］ＧｈａｌｉＫ，ＧｈａｄｄａｒＮ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｍａｔｅｒｉａｌｓｏｎｃｌｏｔｈｉｎｇｄｕｒｉｎｇｐｅｒｉｏｄｉｃｖｅｎｔｉｌａ－ｔｉｏｎ［Ｊ］．ＴｅｘｔｉｌｅＲｅｓ．Ｊ，２００４，７４（３）：２０５－２１４．［２］ＦａｒｉｄＭＭ，ＫｈｕｄｈａｉｒＡＭ，ＲａｚａｃｋＳＡ．Ａｒｅｖｉｅｗｏｎｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｅｎ－ｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅ：ｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＥｎｅｒｇｙＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎａｎｄＭａｎ－ａｇｅｍｅｎｔ，２００４（４５）：１５９７－１６１５．［３］蔡正千．热分析［Ｍ］．北京：高等教育出版社：１９９３．１１８－１３２．［４］ＢｅｎｄｋｏｗｓｋａＷ，ＴｙｓｉａｋＪ，ＧｒａｂｏｗｓｋｉＬ．Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅｇｕ－ｌａｔｉｎｇｆａｃｔｏｒｆｏｒａｐｐａｒｅｌｆａｂｒｉｃｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｍａｔｅｒｉａｌ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｌｏｔｈｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００５，１７（３－４）：２０９－２１４．［５］Ｒ．Ｃｏｘ著，徐鹏译．Ｏｕｔｌａｓｔ热量调节纤维［Ｊ］．国外纺织技术，２００１，１９０（１）：４－６．［６］ＧＢ／Ｔ１８３９８－２００１．服装热阻测试方法暖体假人法［Ｓ］．［７］ＳｐｅｃｋｍａｎＫＬ，ＡｌｌａｎＡＥ，ＳａｗｋａＭＮ．Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓｉｎｍｉｃｒｏｃｌｉｍａｔｅｃｏｏｌｉｎｇｉｎｖｏｌｖｉｎｇｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｃｌｏｔｈｉｎｇｉｎｈｏｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａ－ｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＥｒｇｏｎｏｍｉｃｓ，１９８８，３（２）：１２１－１４７．［８］ＳａｒｉＨ，ＢｅｒｇｅｒＸ．Ａｎｅｗｄｙｎａｍｉｃｃｌｏｔｈｉｎｇｍｏｄｅｌ．Ｐａｒｔ２：Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｕｎｄｅｒｃｌｏｔｈｉｎｇｍｉｃｒｏｃｌｉｍａｔｅ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｈｅｒｍａｌＳｃｉ－ｅｎｃｅｓ，２０００，３９（５）：６４６－６５４．［９］周小红，王善元．织物热湿传递性能测试仪器的研究进展［Ｊ］．现代纺织技术，２００４，１２（１）：４３－４６．［１０］ＩｌａｎｇｏｖａｎＲ，ＲａｖｉＧ，ＳｕｂｒａｍａｎｉａｎＣ，ｅｔａｌ．Ｇｒｏｗｔｈａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａ－ｔｉｏｎｏｆｐｏｔａｓｓｉｕｍｔａｎｔａｌａｔｅｎｉｏｂａｔｅｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌｓｂｙｔｈｅｓｔｅｐ－ｃｏｏｌ－ｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｒｙｓｔａｌＧｒｏｗｔｈ，２００２（２３７－２３９）：６９４－６９９．［１１］ＳｈｉｉｎａＹ，ＩｎａｇａｋｉＴ．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｈｅｒｍａｌｃｏｎ－ｄｕｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｎｍｅｌｔｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｌａｔｅｎｔｈｅａｔｓｔｏｒａｇｅｃａｐｓｕｌｅｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｅａｔａｎｄＭａｓｓＴｒａｎｓｆｅｒ，２００５（４８）：３７３－３８３．［１２］张华，刘维．防寒服保暖性能的测试和评价指标［Ｊ］．中国个体防护装备，２００３（２）：２１－２３．［１３］ＢｏＨ，ＧｕｓｔａｆｓｓｏｎＥＭ，ＳｅｔｔｅｒｗａｌｌＦ．Ｔｅｔｒａｄｅｃａｎｅａｎｄｈｅｘａｄｅｃａｎｅｂｉ－ｎａｒｙｍｉｘｔｕｒｅｓａｓｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｍａｔｅｒｉａｌｓ（ＰＣＭｓ）ｆｏｒｃｏｏｌｓｔｏｒａｇｅｉｎｄｉ－ｓｔｒｉｃｔｃｏｏｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．Ｅｎｅｒｇｙ，１９９９（２４）：１０１５－１０２８．［１４］ＶｉｇｏＴＬ，ＢｒｕｎｏＪＳ，ＧｏｙｎｅｓＷＲ．ＥｎｈａｎｃｅｄｗｅａｒａｎｄｓｕｒｆａｃｅＣｈａｒａｃ－ｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｐｏｌｏｌ－ｍｏｄｉｆｉｅｄｆｉｂｅｒｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉ－ｅｎｃｅ：ＡｐｐｌｉｅｄＰｏｌｙｍｅｒＳｙｍｐｏｓｉｕｍ，１９９１（４７）：４１７－４３５．［１５］余序芬．纺织材料试验技术［Ｍ］．北京：中国纺织出版社．２００４．３０４－３１２．１ＣＬＯ＝１０．１５５Ｕ（５）Ｉ＝Ｔｓ－Ｔａ０．１５５Ｈ（６）ＡＣＲ＝ＣＯｕｔｌａｓｔ×ＳＯｕｔｌａｓｔ×!２．５（７）４６。
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暖体假人的测试原理分析
暖体假人是模拟人体与环境间热交换过程的仪器设备,是从20世纪40年代逐渐发展起来的一种新的生物物理试验方法,被广泛地应用于服装、职业健康、环境、消防、石油、交通安全、航空航天、建筑等领域。
应用暖体假人测试服装的保暖性能是现代服装功效学科领域的先进技术,它综合考虑了服装材料、服装层次配套、服装的适体性、服装款式等性能,可对服装进行全面的评价。
暖体假人的开发与应用,是服装功效学实验手段的革命,它丰富了服装功效学的研究内容,扩大了该学科的研究领域,为服装功效学的发展提供了可靠的依托。
一、暖体假人研发情况：
近年来,美国、加拿大、瑞典、芬兰、德国、丹麦、日本等国家的有关研究单位相继开发了干热暖体假人、出汗暖体假人、可呼吸暖体假人、可浸水暖体假人以及(出汗)暖体假头、假手、假脚等测试设备,避免了人体实验中个人生理、心理因素和个体差异的影响,实验结果准确,可重复性好,并可在真人无法试验的极端条件下进行服装的热学性能测试实验。
我所从70年代在国内率先开始暖体假人的研究工作,先后开发了781暖体假人、87变温暖体假人、BW系列服装保暖测试系统,为我军冬服结构工艺设计、服装材料选择、新材料的应用以及服装整体配套研究,确保我军冬季服装防寒保暖,有效减轻单兵负荷,提高部队战斗力和机动能力作出了贡献。
本文就暖体假人的测试原理、系统构成及在服装测试与评价中的应用作一简要概述。
二、暖体假人测试原理
暖体假人的测试原理是将假人置于人工气候仓中,以一定的功率加热假人本体,并通过控制机构使其表面温度稳定在33C左右,根据其表面温度与环境温度的差及为保持假人表面温度恒定所需的供热量计算服装的热阻(单位:。
lo),据此评估服装的保暖性能工b协11其中:I、为着装假人系统测得的总热阻值(elo),I。
为裸体假人测得的边界空气层热阻值(c10);T、为假人皮肤表面温度(C);T。
为环境温度(’C);则服装的热阻值Ic,一I,一I。
f/clfc(,为着装假人体表面积与裸体假人体表面积之比)。
则服装的热阻值Ic,一I,一I。
f/clfc(,为着装假人体表面积与裸体假人体表面积之比)。
w(H/Z);则服装的热阻值Ic,一I,一I。
f/clfc(,为着装假人体表面积与裸体假人体表面积之比)。
三、暖体假人测试系统构成
暖体假人测试系统一般由计算机、接口电路、过程输入通道、过程输出通道、程控电源、显示器、打印机、检测电路、暖体假人(包括假人本体、加热电路、假人皮肤表面温度传感器)和环境温度传感器构成。