防护性能检测系统及方法

    本发明涉及消防服热保护性能检测仪器，上下结构，辐射热源在下，样品在上，辐射热源温度位置可调，模拟火场热环境，将样品置于此环境中，在辐射热的作用下，样品温度逐渐升高，然后通过热通量传感器检测样品的热通量。根据生物医学工程，人体在标准热通量条件下达到二次烧伤所需时间，可以判断样品的优劣。具有精度高、重复性好、操作简单、结果清晰等特点。

 

    技术领域:

 

    本发明涉及一种检测技术，尤其是消防服热保护性能检测系统和方法。背景技术。

 

    消防服主要用于减少人体皮肤热量的积累，保护皮肤免受烧伤或烧伤，所以消防服不仅要求阻燃性好，还要求保温性能高。人体皮肤对温度非常敏感。当人体皮肤的热流密度达到2.68J/cm2，即皮肤温度达到45℃时，人们会感到灼痛；当热流密度增加到5.02J/cm2，即人体皮肤温度达到72℃时，皮肤会两次烧伤。TPP检测是在2.Ocal/cm2s(84Kff/m2)标准热源环境下，通过样品的能量积累，最终达到二度烧伤时间来评价消防服的热保护性能。这种方法最大的优点是通过测量穿过织物的能量来评价烧伤程度。

 

    消防服是消防战士火场防护装备中最基本、最重要的一类，是每个进入火场的消防战士必备的安全装备。这种防护装备的性能，尤其是热保护性能，直接关系到消防战士的生命安全。如何检测这些消防服的热保护性能是一个非常迫切的问题。

 

    发明内容:

 

    针对目前消防服性能检测仪器不足的问题，本发明提出了消防服热保护性能检测系统和方法，通过辐射热源模拟火场热环境，将样品置于环境中，在辐射热的作用下，样品温度逐渐升高，然后通过热传感器检测样品的热通量。根据生物医学工程，人体在标准热通量下达到二次烧伤所需时间，判断样品的优劣。

 

    本发明的技术方案是消防服热保护性能检测设备，分为上下两个箱体，下箱分为左、中、右三个箱体，左箱是检测设备的电气控制部分，中箱放置电炉加热装置，右箱放置水循环装置，上箱为防护罩，左、右、前为有机玻璃，上部设有通风口，通风口内设有排气扇，上箱内设有滑动检测车和导轨，滑动检测车上设有耐火砖，左边设有放置环境热通量传感器的小孔，滑动车右边设有放置样品的凹槽，凹槽内设有样品固定装置，在样品固定装置上设有放置样品热通量传感器的小孔，在导轨的左边设有放置环境热通量传感器的小孔，数据采集箱放置在检测设备的后面，数据采集箱内设有电源板，环境热通量传感器变换器、样品热通量传感器变换器和接线端子，变换器输出信号和行程开关接线信号，通过接线开关将数据采集箱输送到数据采集箱。

 

    它的加热装置包括一个电炉，一个升降机构，一个温度传感器和一个温度控制器。电梯位于电炉下部，可调节电炉高度。炉温传感器采集炉温输入温控器，温控器输出控制炉温电热丝。

 

    电控部分包括电炉温控器、恒温水浴温控器、行程开关、继电器、环境热传感器、样品热传感器、密封罩和排气扇、数据采集卡、计算机和液晶显示器。

 

    一种消防服热保护性能检测方法，包括消防服热保护性能检测仪器，具体步骤如下:00091)安全检查:检查电路是否正确，水循环系统是否正常，通风是否良好；

 

    二、测试准备:样品尺寸应为150毫米*150毫米，在20℃和65℃的相对湿度条件下保持24小时，然后放在汽车右侧，用样品固定装置压制，打开计算机，启动热保护性能测试系统；

 

    3)试验开始：

 

    a)工作环境温度设定:利用热源温度调节器的温度设定装置设定温度，一般设定在850?1050°C的范围内

 

    b)利用水循环装置的温度调节器设定循环水的水温，一般设定为31°C

 

    c)汽车的隔热部分面向电炉，接通电炉电源，开始加热；

 

    d)工作环境热通量校准:当加热源温度器上的温度显示值接近工作范围时，向右移动汽车，将环境热通量传感器(100kW/m2)对准电炉，观察测试系统界面上的环境热通量值，是否满足2.Ocal/cm2s士0.lcal/cm2ss，如果满足，进入下一步；如果不满足，调整温度控制器的设定温度，直到环境热通量值在1.9cal/cm2s2.lcal/cm2s范围内，记住工作环境热通量值满足时的相应温度；

 

    e)向左移动车辆，使装置再次保温。当电炉处于通电加热状态，观察工作环境热通量值满足时相应的温度时，向左移动车辆直到触发限位开关，启动二次烧伤，实时跟踪积分曲线。此时，被测材料面向电炉，观察实测曲线的变化。一旦积分曲线与理论上的人体二次烧伤曲线交叉，向右移动车辆，使装置处于保温状态，并记录测试结果；

 

    f)更换被测材料，重复e)步骤

 

    g)三次测量同一材料，获得三次测量的TPP平均值。TPP值要求:TPP=F*T，TPP:热保护能力(cal/cm2)，f:环境热通量(cal/cm2.s)，t:二次烧伤的时间(s)，二次烧伤的时间正确到0.ls。如果测量结果平均值>28厘米/厘米，可以判断材料是否合格；如果平均值<28厘米/厘米，可以判断材料不合格；

 

    h)测试结束:关闭电源开关。

 

    本发明的有益效果是:本发明的消防服热保护性能检测系统和方法具有精度高、重复性好、操作简单、结果显示清晰等特点。

 

    根据中华人民共和国公共安全行业标准GA10-2002《消防员灭火防护服》的要求，在2.Ocal/cm2·s标准环境下，造成皮肤二度烧伤的时间应为14S，即热保护能力TPP值应大于28cal/cm2，如果二度烧伤时间<14S(TPP值小于28)，则为不合格。TPP试验告诉我们，模拟人体皮肤通过各种面料达到二次烧伤，需要吸收更多的能量，即TPP值越高，面料暴露在高温高热的火焰下，保护能力越强。图1显示了研究得到的二次烧伤曲线。

 

    在实际测量过程中，当样品热通量传感器(15kW/m2)的输出信号与理论上的人体二度烧伤曲线相交时，该交点是人体二度烧伤的临界点。相应的横坐标值是导致二度烧伤所需的时间；相应的纵坐标值是通过消防服在一定时间内作用于人体皮肤单位面积的热能。图2是实际测试中的测试曲线。

 

    从图3可以看出，消防服热保护性能检测系统结构的前视图，整体为钢架支撑结构1，分为上下两个箱体，左、中、右三个箱体：

 

    1.左箱是测试仪的电气控制部件12，主要包括电源开关、电炉温度控制器和4个继电器。(泵、电炉、恒温浴加热棒和排气扇)。

 

    2箱放置电炉加热装置3，主要由1500W(交流220V)的电炉组成，加热炉丝采用高温镍铬丝(耐1300°C?1400°C的高温)。炉体高度可通过下部升降机构13调整，改变炉体与样品及保温装置之间的距离，防止热量损失，提高炉体温度。炉体温度可由炉体温度传感器和温度控制器调整控制，以满足炉体温度为2.Ocal/cm2·s的标准强度，其作用是确保测量环境保持在相对平衡位置(温度)附近。

 

    右箱放置水循环装置2，由磁循环泵、水箱、恒温水浴加热棒、水浴温度传感器、水浴温度控制器等组成。磁循环泵，其作用主要是对15kW/m2材料的热通量传感器6进行水循环冷却，以确保其测量精度。浴室温度设定在31℃(模拟消防员皮肤温度)。

 

    上箱为保护罩，左右前部为有机玻璃，顶部设有通风口7，并设有排气扇8。其作用是排出试样燃烧产生的有毒气体，减少对试验操作人员的伤害和对环境的污染。里面有滑动测试车4和导轨。滑动测试车4配有耐火砖10，左侧设有环境热通量传感器9的小孔。滑动车4右侧设有放置样品的凹槽，增加样品固定装置5，样品固定装置5上设有放置样品热通量传感器6的小孔。导轨左侧设有行程开关11。如图5所示，滑动车4的结构图包括滑轮15、样品固定装置提手16、滑动车手柄17、滑动车手柄17、操作方便。

 

    数据采集处理和显示部分包括以下内容:数据采集箱14放在测试仪后面，如图4所示，数据采集箱主要包括电源板、环境热传感器转换器、样品热传感器转换器和接线端子。转换器输出信号和行程开关触发信号通过接线端子传输到数据采集卡。

 

    数据处理和显示部分包括数据收集卡、计算机、显示器和相应的数据处理软件。样品热传感器6和环境热传感器9的数据通过前置放大器到数据采集卡，数据采集卡可以将采集到的数据转换成模块，然后送到计算机处理。显示器可以实时显示样品获得的热量和二次烧伤的时间。打印机可以打印测试结果。

 

    下箱表面包括电炉温控器18和恒温水浴温控器19，控制系统包括电炉加热装置3、电炉温控器18、水循环装置2、恒温水浴温控器19、行程开关11、继电器、环境热传感器9、样品热传感器6、滑动测试车4、密封罩和排气扇8、数据采集卡、计算机、液晶显示器和打印机。在这种标准热通量环境下，炉温控制器18可以控制炉温，达到2.Ocal/cm2·s的标准火场热通量要求。显示器可显示测试样品在此标准热通量环境中，达到二次烧伤所需时间。0038滑动测试小车4有左、中、右三个工位。试验开始时，首先将滑动小车置于中间，小车中间的耐火砖可覆盖下箱中间，达到保温效果。