一种纤维压缩弯曲性能测量的方法，其特征在于： ①通过制样模板（４３）获取纤维试样－纤维针（４１）； ②在一个测量腔（１）里完成下列操作： ａ、选取压缩用上夹头（３２）、夹头膜（３３）表面模拟材料和调整夹持方式；下夹持器（５）完成纤维针（４１）握持； ｂ、通过测量腔（１）正面可开启的面板上镶有的放大镜（１３）的观察，粗略估计纤维针（４１）Ｘ轴的中心位置； ｃ、通过计算机处理（９）控制微电机（６１），经传动机构带动位于试样平台（６）上的下夹持器（５），沿垂直方向作上升、下降运动，完成纤维针（４１）轴向弯曲；通过下夹持器（５）水平方向的左、右移动，完成纤维针（４１）弯曲状态下的滑移摩擦； ｄ、通过手动转动和微调平移下夹持器（５），使纤维针（４１）轴线对中并与弯曲平面垂直于光路；同时，使光线由光源（７１）、纤维针（４１）、物镜（７４）或直接至ＣＣＤ摄像头（７５）在同一个轴线上，完成光路和试样纤维针（４１）的对中；通过模数转换（８２）将所成的纤维针（４１）压缩弯曲模拟图象转换成数字图象，经计算机处理（９）测量、计算弯曲变形和挠度； ｅ、通过力传感器（２１），动态测量纤维针（４１）自由接触端的微力值变化的模拟信号经采集和温度补偿、滤波和放大电路（８１）以及模数转换（８２），输入计算机处理（９）作数据处理； ｆ、计算机处理（９）依据给定的理论模型和算法进行数据处理，绘出纤维针（４１）压缩变形的压力－位移曲线和挠度－位移曲线；结合纤维针（４１）压缩过程中图象处理和上述曲线数值解出纤维针（４１）细度、握持长度、挠度、压缩、弯曲模量、临界压缩力值和应力分布。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及应用于纺织品舒适性能、纤维特性和生产质量控制的测量方法，特别适用于棉、毛、丝、麻、化纤及其它高性能纤维或纤维状物质的压缩、弯曲、拉伸性能测量的方法及装置。
技术介绍
纺织品的物触觉舒适性是服用舒适性重要因素，特别是对毛或麻类织物，在穿着时，消费者常会有刺痒或刺扎感，引起生理和心理不适，而改变选购和使用态度。由于人体的神经感觉的复杂性，目前主观评价法是企业和检测机构常用的主要方法有三种。①动物电极刺激实验其借助电极或金属针刺激作用对动物实验，此法是以动物的神经感觉小体与人体的神经感觉小体非常相似，作为实验评价的前提。但人体实验并未标定，即其间差别并未认定，而且人体电刺激与织物刺扎的相关性还是纯理论研究，还无实用结果。②前臂测试选取不同的织物试样，缝制成袖子穿于被测试者的前臂，测试者戴上橡皮手套在该织物上轻轻拍打或来回移动，被测试者针对不同织物的感受，给出刺痒感及程度的评价。实验数据证明前臂实验测试与穿着时产生的织物刺痒感具有很好的吻合性，但测试结果在一定程度上受到较多的外界条件影响和被测者的主观影响性大。③试穿评定在规定的时限范围内进行试穿，然后分别给出评价等级。该法理论上可行，但是实际操作难度很大，测试所需样品量大，测试成本高，测试周期长。国外对客观测试方法进行了有效尝试。①薄膜法在一定压力下，织物表面的纤维可以在聚四氟乙烯薄膜上留下压痕，研究人员认为这些压痕的深浅与纤维产生压痕所需的受力大小有关，根据薄膜压痕评价织物刺痒程度。理论上可以通过图象处理和分析来解决其客观评价，但未见实用报道。②采用激光计数器测量伸出的纤维WRONZ〔新西兰羊毛研究组织〕采用自己研制的激光计数器来测试从织物上伸出的毛羽。该方法只考虑了纤维的根数，忽略了纤维的粗细，因此起刺痒感的顺序常会发生矛盾。③改进的音频装置这种改进的音频装置类似于唱片机，剪成圆形的织物被放在圆盘上作匀速转动，探针与布面的相对线速度为12cm/s，当探针拨动纤维时感受纤维的弯曲作用力。探针的高低位置可以根据织物来调节。探针得到的脉冲信号通过放大器放大并被计数器记录。这种方法考虑的情况过于简单，因为织物表面的毛羽并不是根根都分离的，有些毛羽纠缠在一起，有些毛羽为圈状纤维，若探针从此类毛羽中间穿过，会造成误判。④拨动法日本的The University of Shga Prefecture采用单向点拨动纤维弯曲的方式测量纤维的抗弯刚度，因其拨动加载点的偏移使得测量数据值离散过大。而且施加载荷为侧向作用力，所以该方法仅能表达纤维弯曲，无法表征纤维的刺扎。单纤维轴向压缩性能是反映织物表面毛羽所引起刺痒最直接和最基本因素，织物与皮肤接触时，在小压力作用下，人体皮肤与织物的接触主要是具有一定刚度和硬度的毛羽作用；大压力时，毛羽倒伏，织物组织的经、纬浮点构成支持面。对前者，织物的毛羽是主要支撑物，产生四种接触形式。因此，模拟刺扎、刮擦过程及其作用力值是直接预测和有效评价纤维与人体皮肤接触所产生刺痒感的关键。
技术实现思路
鉴于现有对纺织品的舒适性评价无论是主观评价法还是客观测试法都存在不足。为此，本专利技术提供一种用于纤维压缩弯曲性能的测量方法及系统装置，使其能模拟不同织物表面毛羽刺扎过程和平动刮拉过程，以及与皮肤接触过程中的力值变化。本专利技术解决了微小力的测量并在实现精度、纤维形态准确同步观察的同时，解决了由于纤维的细小和有效纤维针制备的困难以及其组合技术与计算机采样、计算和分析软件等问题。根据上述“模拟刺扎过程，直接预测纤维对人体皮肤接触所产生力值是能有效评价的关键”分析的结论。据此，本专利技术装置主要用来测量纤维在轴向力作用下的压缩、弯曲及其组合性能测量。有关纤维轴向压缩力、挠度形态组合和动态测量原理及方法如下(1)在纤维轴向压缩弯曲过程中，不仅测量压缩力值和轴向位移，同时通过对纤维形态变化的图象分析，完成挠度测量和各点曲率与横向位移测量。(2)通过对纤维在轴向压缩弯曲过程中压缩力值与挠度连续变化的分析，计算出压缩模量、抗弯刚度、弯曲屈服点等反映纤维压缩弯曲性能的指标。(3)调整对纺织纤维压缩弯曲的作用时间和作用方式，完成纤维的静态和动态刺扎测量和拉、压、弯组合测量。(4)采用定压力或定压缩位移时的纤维水平移动，完成纤维刮、擦作用测量。本专利技术的一种用于纤维压缩弯曲性能测量的方法及装置的基本构思(1)为了便于装样和测量，采用开窗式纸质制样模板。根据所需纤维针的长度，用双面胶粘贴在模板的横档上，再将纤维平行伸直地粘贴于双面胶上，按平行于双面胶方向沿虚线剪开，得长度相等的一组纤维针；或与双面胶成一定角度剪开，得长度梯度变化的一组纤维针；也可分两次剪开，得长度台阶变化的一组纤维针；或再沿与纤维轴平行方向虚线剪开，即获得单纤维针。(2)通过由高精度微力传感器、悬臂梁、多功能上夹头和下夹持器构成的微力测量机构，完成微力测量。多功能上夹头可更换。下夹持器可作水平、垂直移动和转动，获取纤维轴向压缩力值和位移等数据。(3)通过由光源、聚光镜、光阑、物镜和CCD摄像头及点光源组成的形状测量机构，完成照明、成象纤维的对中、对焦和测量，获取单纤维轴向压力下纤维弯曲静态图象和纤维平动变形动态图象，以及手工测量和自动计算纤维细度、握持长度、挠度和各点曲率等变化参量。(4)信号处理系统中，测力系统由力传感器和位移传感器(即角位移或时间记录器)输出信号及其相应的采集、放大、模数转换、预处理、存储、输出部件和功能块组成；通过由图象采集卡和基本图象处理单元构成的成象系统，完成压力—位移曲线和挠度—位移曲线的数据传输与计算机连接。(5)通过由数据采集与计算模块、参数设置与控制模块及控制与传动模块组成的计算机处理系统，完成测量动作过程的控制、调节和压力—位移曲线和挠度—位移曲线的处理、显示与保存，图象观察处理和图象保存，点、线、距离的测量与分析。本专利技术的一种纤维压缩弯曲性能测量的方法及装置的主要构成一是制样为了便于装样和测量，采用开窗式纸质制样模板。根据所需纤维针的长度，用双面胶粘贴与模板的横档上，再将纤维平行伸直地粘贴于双面胶上，按平行于双面胶方向沿虚线剪开，得长度相等的一组纤维针；或与双面胶成一定角度剪开，得长度梯度变化的一组纤维针；也可分两次剪开，得长度台阶变化的一组纤维针；或再沿与纤维轴平行方向虚线剪开，即可获得单纤维针。采用这种方法也可在长度一定的条件下，用以比较不同细度的纤维的压缩。二是纤维握持端设计单纤维的下端采用插入方式竖直握持的方法，其小螺丝作固定用；上夹头表面膜可以更换不同材料，以模拟皮肤表面微孔作用，如选用高聚物或砂纸。三是精密试样台升降系统通过计算机的设定程序和驱动电路，控制微电机及传动机构，确保试样台作垂直和水平的精确移动，以及变化移动速度，达到有效控制纤维变形量和纤维加负荷与减负荷的速度。四是光学成象及图象采集测量系统包括光源、聚光镜、光阑、物镜、CCD摄像头和辅助点光源及带有图象处理软件的计算机。通过数字摄像头直接将放大的纤维头端模拟形态图象转换成数字图象，最大限度地减少图象信号的失真；采用IEEE1394接口用于数字式CCD信号和计算机的数据传输数字图象；通过计算机对获取图象进行处理，并进行纤维头端形态测量和计算。五是力测量系统力传感器因受力所得缓慢变化的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：于伟东，刘宇清，韩露，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：
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