專利名稱：新型變溫暖體假人的制作方法
技術領域：
本發明屬于人體功效學試驗設備-暖體假人的一種新型變溫暖體假人。
暖體假人或變溫暖體假人，作為一項研究人體(通過服裝)與環境間進行熱交換過程的重要模擬試驗手段，越來越受到各國人體功效學研究者的重視和采用。最早是美國納蒂克軍需裝備工程中心，稍后是加拿大皇家空軍和美國宇航局、日本神戶大學、德國霍恩斯泰服裝生理所，近年來丹麥技術大學也對暖體假人進行了研究試驗。至今暖體假人已有能模仿人體出汗、仿人活動、喘氣等具有多項功能的暖體假人。由于人們對暖體假人認識的提高，暖體假人的應用范圍在擴大，功能在不斷提高，制作技術亦在不斷的改進。
暖體假人由早期的應用銅殼、內部敷設電熱絲、電熱片、人工敲打成型發展到應用鋁合金作殼體，內部敷設電熱棒或采用向假人各部位的內部充液體技術，如美國AD報告(寒冷和浸水環境下檢定單人防護服的暖體假人)中提到的采用鋁質表面技術，英國專利GB-2191884(測試服裝絕熱用的假人)中提到的由軀干、頭、臂、腿給假人充液技術。上述技術的應用雖然改進了暖體假人但還都普遍存在有熱滯后現象及測試范圍窄狹(僅限于舒適狀態)、溫控單一，功能上僅能對服裝的熱阻值CLO值進行評價等缺陷。近來丹麥科技大學研究采用玻璃鋼制作暖體假人殼體，減輕了重量，且具有易加工的優點，但因加熱的電熱源仍在殼體內部，暖體假人的熱滯后現象等缺陷依然存在。
本發明的目的在于提出一種既能克服以往暖體假人的熱滯后現象又能進行模擬真人在冷應激條件下皮膚溫度變化，從而達到從舒適、功效、安全、耐受限度等不同水平進行服裝保暖功能研究結果準確的多功能新型變溫暖體假人。
本發明是這樣實現的應用玻璃鋼制成假人殼體，采用表面熱效應技術依據單位面積等功率分布原理用粘膠并聯熱電阻絲均勻的粘敷假人殼體外面，在熱電阻絲上粘敷測溫元件，而后在涂敷上一層導熱絕緣膠層，將熱電路正負極聯接于溫控系統上。該溫控系統由應用由大量真人群體冷應激實驗數據導出的變溫暖體假人模型Eh＝K(Tz-Ts)編制程序實施控制從而形成一閉合回路自動反饋系統。該變溫暖體假人模型Eh＝K(Tz-Ts)中的Eh＝干性散熱單位體表面積熱功率(W/M)Tz＝由人體試驗導出的終止供熱溫度(C);TS＝平均皮膚溫度(C)K＝溫差熱功率轉換系數(W/M.C)，由人體試驗導出。
關于本溫控系統的運行過程，現結合附圖2作以說明附圖2是應用上述變溫暖體假人模型EH＝K(Tz-Ts)的運行過程圖。
其中6.初始化，鍵入年、月、日、時等參數.
7.鍵盤鍵入選定的試驗方式，選定何種方式，生成何種控制任務.
8.生成變溫控制任務.
9.生成恒溫控制任務.
10.生成熱控制任務.
11.生成時鐘，采樣，鍵盤命令，計算，打印等任務.
12.等待時鐘定時鬧鈴訊號.
13.鍵盤命令任務，因人工干預要求鍵入的命令而啟動-終止.
14.叫醒采樣任務，進行采樣及標度變換.
15.采樣子程序.
16.叫醒控制任務，施實反饋控制.
17.反饋子程序.
18.判是否達到平衡.
19.未達平衡，叫醒打印任務，打印非平衡數據，返回12.
20.已達平衡，叫醒計算任務，計算并累計數據.
21.平衡期MXN周期計數器計數，先計M計數器，如M未滿，返回12。如M已滿，則N計數器計數，如N未滿，則轉向22。如N已滿滿，則轉向23.
22.叫醒打印任務，打印平衡期數據，返回12.
23.叫醒打印任務，打印最后一組平衡期數據，延時等待打完，打印試驗總結果，停機。
注M，N計數器的滿量限額，可用鍵盤命令人工設定，整數型，如不設定，系統自動定為7;9.
閉環回路自動反饋的控溫系統計算機應用程序是按下式編制的Ui =K(TZ-TS) ※ Si ※ Ri-----------(1)]]>式中Ui＝該段應反饋的電壓(V)Si＝該加(散)熱面積(M2)Ri＝該段熱電路電阻(Ω)為了更好的分區測試、研究人體各部位散熱和服裝絕熱特點及進行動靜體態的變化，將假人本體區分為手、頭、胸、左右小腿、左右大腿、足、腳、左右臂及臀等12個區段，并配模擬步行的動力設備。各區段熱電路的正負電極并聯于按變溫暖體假人模型Eh＝K(TZ-TS)編制程序控制閉環回路自動反饋的溫控系統上。假人各段表面的熱電路按下式計算Ri=U2maxE max ※ Si---------(2)]]>Ni =δρ.Si2E maxφπr2U2max----------(3)]]>Li =δSiNi φ---------(4)]]>式中Umax＝選定供熱電原最大電壓(V)Emax＝設計范圍中供熱功率最大值(W/m)ρ＝選定熱電阻絲電阻比(mm/m)φ＝熱電阻絲(含絕緣被復層)直徑(mm)r＝熱電阻絲裸線半徑(mm)Ni＝該段熱電阻絲并聯根數(根)Li＝該段熱電路電阻絲的并聯長度(m)δ＝線性單位數量級轉換系數(mm/M)
應用本發明于服裝功能測定取得了近似真人青年群體實驗的模擬實驗結果，下表是隨機抽取的幾組裸體熱平衡皮溫的平衡控制結果。
表1變溫暖體假人模擬試驗結果及人體試驗比較區分氣溫(Ta)熱阻(I)穩定加權平全程算術平全程不冷均皮溫(Tsq)均皮溫(Ts)CCLOCC%人體試驗13.912.8033.0732.96100模擬試驗14.012.8133.0132.8099.0比較-0.06-0.16-1.0人體試驗7.602.8031.7031.6075.3模擬試驗7.632.7931.8231.8078.9比較+0.12+0.20+3.6人體試驗1.372.8030.6530.6854.5模擬試驗1.222.8230.6930.8659.8比較+0.04+0.18+5.3人體試驗7.634.0033.0533.00100模擬試驗7.554.0333.2233.04100比較+0.17+0.040人體試驗-3.934.0031.5731.5678.6模擬試驗-3.874.0131.6631.7376.2比較+0.09+0.17-2.4人體試驗-10.254.631.2431.7585.0模擬試驗-10.484.5931.5031.8773.5比較+0.26+0.12-11.5人體試驗-15.204.6031.1331.5859.00模擬試驗-14.984.6231.0031.2165.1比較-0.13-0.37+6.1由于本發明采用了新的變溫控制模型和表面熱效應技術，按單位面積等功率分布原理設計熱電路及分區段制作等技術，使假人具有了變溫、恒溫、恒熱控制的動靜二種體態變化，從而得到了模擬真人群體實驗結果，表明本發明有效的克服了以往暖體假人存在的熱滯后現象擴大了應用范圍和實驗功能，提高了控溫精度及測溫結果的可靠性。受到了用戶的好評。
現結合附圖對本發明作進一步的說明。


圖1是變溫暖體假人本體。其中1是假人玻璃鋼殼體，1是熱電阻絲，2是測溫傳感器，3是導熱絕緣膠層，4是假人玻璃鋼殼體、5是變溫暖體假人本體。
實施例1、暖體假人的制作1)、以玻璃鋼為材料制作一分為12區段的假人。
2)、計測假人各區段的體表面積，下表是本發明12區段的表面積計測結果如下表2表二變溫暖體假人各段體表面積計測結果部位頭胸腰左臂右臂臀計測面積0.13010.17420.16130.12140.12170.2430m部位左大腿右大腿左小腿右小腿腳手計測面積0.11530.11000.10670.11880.12080.0848m3)、暖體假人表面敷設熱電路的計算按上述計算公式(2、3、4)計算各區段應敷設熱電路的電阻、并聯根數及并聯長度。
4)、敷設熱電路，依據設計計算求得的各段電阻絲并聯根數(Ni)、并聯長度(Li)，用粘膠粘敷密排并聯熱電阻于各區段上，其端點聯于溫控系統的相應供熱端子上。
5)、測溫傳感器的敷設。
將測溫傳感器用粘膠粘敷于熱電阻絲上，同時聯接于溫控系統的相應測溫端子上。
6)、涂敷導熱絕緣膠層。
依照上述方法步驟實施即可制得一新型變溫假人本體。
2、按變溫暖體假人模型EH＝K(TZ-TS)運用高級計算機語言編程(部分匯編語言)按上述計算公式(1)編制自動反饋控溫系統運行程序進行運行。
3、服裝測試。
權利要求
1.一種能能模擬真人群體在不同冷應激條件下皮膚溫度變化的新型變溫暖體假人，其特征在于應用假人控溫模型Eh=K(Tz-Ts)于變溫暖體假人系統的閉合回路自動反饋過程，該變溫暖體假人系統是由假人殼體(4)表面密布有熱電阻絲(1)和散點測溫原件(20及表面涂敷熱絕緣膠層(3)的新型假人本體(5)和與其相聯的溫控系統組成。
2.根據權利要求1所述的變溫暖體假人，其特征在于區分為頭、手、足、左右臂、胸、腰、臀、左右大腿、左右小腿十二個區段。
全文摘要
新型變溫暖體假人，是用于人體與環境間熱交換過程的自控模擬試驗設備。假人本體采用表面熱效應技術，有效的克服了國外同類假人普遍存在的熱滯后現象，通過按變溫暖體假人模型Eh＝k(Tz-Ts)編制程序由微機控制的閉合回路自動反饋系統控制，提高了溫控系統的敏感性及精度。用于服裝保暖性能的精確測定，可以從更近似仿真的程度上實現對真人群體冷應激的模擬，可以從舒適、工效、安全、耐受限度等不同水平來研究服裝的保暖功能，比國外單從舒適性研究更實際，應用范圍更廣。
文檔編號G09B23/28GK1071021SQ9210906
公開日1993年4月14日 申請日期1992年8月8日 優先權日1992年8月8日
發明者吳志孝, 姜志華, 楊廷欣, 孫本亮, 曾長松, 周國泰 申請人:中國人民解放軍總后勤部軍需裝備研究所