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耐静水压测试仪,耐水静压测试仪解析
耐静水压测试仪主要用于户外运动服装防水测试,雨伞测试,防水面料测试;冲锋衣、医用防护服 防护材料透液性,透血性测试。采用动态测试,静态测试和自定义程序法测试,用来检测纺织品在一定压 力下的拒水性能。试样被固定在标准规定面积的测试区域上,通过空压机将 0-5bar 的空气加入一个充满蒸 馏水的水罐中,水罐连接测试头,将一定的压力传递给试样。压力曲线实时显示在操作屏幕上,内置各种 测试标准,方便用户使用。
一、测试原理
土工膜在一定水力压差作用下将产生微小渗流。在规定水力压差(一般为 100kPa)下,测定一定时间内 通过试样的渗变量,然后即可根据试样厚度计算出渗透系数及透水率。渗透系数和透水率可按(1)式、(2) 式分别计算。
K=v·T/(t·A·Δp)
ψ=v/(t·A·Δp)
式中,K 为渗透系数;ψ 为透水率,单位为 m2/s;v 为时间 t 内的渗流量,单位为 cm3;T 为试样厚度(实 验压力 Δp 下),单位为 cm;t 为测定时间,单位为 s;A 为有效流流面积,单位为 cm2;Δp 为试样两侧的水 力压差,单位为 cm。
在测试装置的高压仓中注满水,放上经过充分浸泡湿润的土工膜试样,并利用网络使试样保持一定形 状,连接低压仓,注入一定量的水。在高压仓中有一个和加压气源相通的气囊,通过调节气源的压力,使 气囊膨胀,在高压仓产生压力,使试样两侧建立起一定的压差。
试样测试直径为 φ=16cm,有效测试面积为 201cm2,压力在 0~1.6MPa 之间连续可调。上述加压装置 在试样两侧建立一定的压差,通过高压仓上安装的压力传感器检测出压力信号送入下位机。在一定压差情
况下,用标准的细计量管及光栅位移传感器测量出时间 t 内的渗流量 V,求出渗透系数。通过改变压差来测 定不同水力压差条件下的渗透系统。在土工膜两侧的压差达到一定值后,土工膜就会破裂。耐水静压的测 定是通过逐级增加试样两侧的水力压差并保持一定时间实现的,当渗透急速增加时,表明试样受到破坏, 通过下位机采助记歌到这时的压差值,那么前一级压差值就是试样的耐水静压值。如果只需判定试样是否 能达到某一规定耐静水压值,则可直接加压到此压差值,并保持两小时。如果土工膜没发生破裂,就判定 试样符号此耐静水压值的要求。
根据国标 GB/T17642-1998 规定,有效渗流面积 A≥200cm2。把高低压仓的口径及网络的有效渗流面积 设计为 A=201cm2,符合国标 GB/T17642-1998 的要求。
二、系统组成
该系统由三部分组成:测试装置、下位机、上位机。
1、测试装置
测试装置包括:高压仓、低压仓、气囊、气源、进气孔、注水口、网络、加压装置、水量、压力检测 等。其功能主要是放置土工膜试样、调节压力、建立压差、输出压差信号、检测渗透水量及水量突变等。 根据国标 GB/T17642-1998 的要求,渗透水量测定范围为 0~3.7ml,精度为 1/1000;压差值测试面积为 201cm2, 压差在 0~1.6MPa 之间连续可调;压力传感器工作电压为 6V,量程为 0~1.6MPa,精度为 1/1000。
2、下位机
以单片计算机 89C52 为核心,并配置由 10 位 A/D 转换器 MC14433、功能按键、MAX487 组成的 RS-485 接口等,实现对测试系统状态的设定,对压力、水量、时间的测定和与上位机进行数据通讯。按键用来进 行系统状态设定以及启、停等功能控制,压力传感器用来检测压力,电动调压阀用来控制加压装置以使压 力保持恒定,位移传感器用来检测渗水量。其中,电动调压阀的控制采用光电耦合器,以提高系统的抗干 扰性能。
3、上位机
利用 PC 机自带的标准串行接口,通过专用的 RS-232/RS-485 转换器,形成 RS-485 总线与下位机的连 接,可实现对下位机测量过程的监控,并对测试数据进行处理、制表打印、绘制曲线。
三、通讯协议
通讯协议采用半双工异步通讯方式。数据格式为:1 位起始位,8 位数据位,1 位停止位。帧格式包含 呼叫帧和数据帧。呼叫帧由上位机发出,其格式为:起始字符,下位机地址,停止字符等。数据帧是下位 机对上位机呼叫的响应,上位机呼叫地址与下位机地址一致时,下位机才发送数据帧,每一时刻只有一台 下位机和上位机通讯。
为了保证数据传送的准确性,对两种情况采用如下的差错处理方法:
1、上位机发出呼叫帧 4 秒内没有收到下位机发送的数据帧,则上位机连续发 4 次呼叫帧;如下位机仍 没有响应,则认为通讯故障,上位机报警。
2、下位机发送数据帧,上位机收到后如果累加和有误,则要求重新发送;如果连续四次仍有错误,则 上位机报警。
四、软件设计
1、下位机软件
根据测试原理及工艺过程,先设系统工作状态和参数,再判断是渗透系数测定还是耐静水压测定。采 用压力传感器检测压力变化,用位移传感器检测水量,用 89C52 的定时器 T0 计时,通过 RS-485 接口响上 位机发送数据。改变压差,测不定期不同水力压差条件下的值,其间实时采集压力信号,经过数字滤波后, 与该压力的给定值比较得到偏差信号,该偏差信号经 PI 运算后,控制电动调节阀,得到所需压力值。
2、上位机软件编程技术
本系统上位机软件基于 WINDOWS 操作系统,编程软件为 VB6.0,主要实现菜单/画面显示,接收下位机 传送过来的信号及数据,根据式(1)求出渗透系数或耐静水压值,算出五台下位机测试结果的平均值,绘制 测试曲线,打印测试报表。
3、测试结果
利用该仪器对某厂生产的短纤针刺土工膜 CGA1B1 800/0.35 进行测试,