两种插针方式对织物透湿电阻法测试的影响

李莹+++贾高鹏

摘 要：利用設计的织物透湿电阻测试仪来研究不同插针方式对电阻法测试织物水分单向蒸发的影响，通过实验发现等长度等间距排列侧向插针中的探针之间干扰较小，测得的数据较为稳定，测试结果能反映出织物不同层面上水分蒸发的情况。

关键词：织物透湿；电阻；含水率；插针

织物的湿舒适性是织物服用性能的重要研究内容，很多研究者从事相关的研究工作并提出了热舒适性的评价方法和指标。因此为了便于研究[1]重点关注织物吸湿后尤其是吸收液态水后，织物的散湿度或者织物蒸发情况来研究织物的湿舒适性。研究者大多通过织物表面相对湿度的变化或者织物回潮率的变化来研究织物对液态水的传输和扩散能力。由于织物中纤维之间存在空隙，因此液态水在其中的含量多少可以由材料的电阻来间接反应，因此电阻法[2]可以用来间接研究织物的液态水散发情况。有研究者利用插针方式来研究一般织物，一般织物厚度较薄，可以忽略其影响。本文设计不同插针方式垂直插针和侧向插针对较厚非织造材料传湿过程中利用电阻法测试而产生的影响。希望研究结论能给有关湿热舒适性研究提供参考。

1 实验材料与实验方法

1.1 实验材料

本实验选择了纯毛非织造布。在实验前首先将该块织物裁剪成6.5cm×5cm的试样，具体测试样品的规格参数见表1。

1.2 实验方法

1.2.1 实验原理

干态下的织物是高阻材料，当织物浸润后，织物内部存在液态水，水是导体，织物中水分随着时间不断蒸发而减少（即含水率减小），电阻值逐渐增大，从而引起电压的变化，用一定的电压信号采集和转换系统，便可直观的获得织物中水分蒸发的变化情况。具体的做法是在润湿织物上按一定的分布规律插入测试探针，并将探针与检测电路连接起来，利用检测电路测定探针之间织物的电阻值，从而根据电阻值的变化来间接反映织物中的水分蒸发情况。

1.2.2 实验方法

垂直插针电阻测试极板示意图如图1，测试探针长度依次增大，其插针深度从小到大为0.5mm、1mm、3mm、4mm、6mm、8mm、10mm、12mm，不同的插针深度测试的是织物在不同厚度层面的电阻值；侧向插针电阻测试极板等间距布置，针与针之间水平距离为2cm，垂直距离为2mm，测试时，将探针从织物侧向插入，根据织物的厚度决定用几组探针，插身示意图如图2所示。

在温度为25℃，湿度85%时，对多孔介质材料C6采用两种插针方式：垂直插针和侧向插针，分别采集润湿多孔介质材料不同层面上的电阻值，在利用标定将电阻值转化为含水率，比较两种方法的优劣，实验时，将润湿织物用透明胶带包裹，仅留一蒸发面，测试时间为120分钟。

2 结果与分析

在采用垂直插针的方式进行实验时，共有8组测试探针和一组铜片，采集了9个通道的数据。铜片采集的是织物表面电阻，即4通道采集的数值，0通道至8通道的插针深度依次增加，每个通道分别采集不同插针深度的电阻值。在采用侧向插针方式的实验中，织物共插入9组探针，第一组探针插在织物表面，第二组探针插在距离织物表面2mm处，依次插入其余7组探针，每组探针分别采集不同通道即不同织物层面的电阻值。在图例中，数字代表第几通道，R代表织物电阻值，MC代表织物含水率，例： 0R代表0通道采集的电阻值，0MC代表0通道所对应的织物含水率。

从图上可以看出，无论采用垂直插针方式还是采用侧向插针方式，得到的结果都应具有一定的规律性，即不同通道的含水率由表及里应依次增大，具有一定的浓度梯度分布特征。由图3可以看出，虽然采用垂直插针方式得到的曲线图分布具有一定的层次性，部分通道的数值波动过大。各通道信号之间叠加比较严重，这反映出垂直插针方式中探针的不同高度的排列方式导致探针电场之间的相互影响比较大。图4可以看出采用侧向插针方式得到的曲线图波动较小，实验用织物中各层间的浓度梯度的变化从图上能比较清晰的反映出来。从探针的电场强度分布情况来看，对于垂直插针，各对探针等间距，但长度依次递增，各探针之间电场之间相互叠加，使得不同高度探针之间场强分布不均匀不对称因此，测试时，各通道测试结果干扰比较严重，而侧向等间距等长度这种侧向排列的探针之间，由于基本是均匀对称分布因此各探针之间的场强相互影响叠加之后，也是基本是对称分布，各对探针之间的影响较小，因此织物各层面在测试过程中，各通道电场之间干扰较小，测试结果比较稳定。

3 结束语

本研究设计了不同插针方式的电极，来研究侧向插针和垂直插针方式对织物水分蒸发过程中不同层面电阻变化的影响。通过实验发现，侧向等间距等长度排列的探针之间，各层面间电场干扰比较小，等长度等间距侧向插针测试比较稳定，能反映织物不同层面湿蒸发的浓度梯度变化。

参考文献

[1]渭源.服装舒适性与功能[M].北京：中国纺织出版社，2005.

[2]Wehner J A. Dynamic of water vapor transmission through fabrics barriers[J].Text. Res. J，1988，58（10）：581-592.