[发明专利]用于火场环境中消防服抗热力冲击性能检测的装置及方法

权利要求书

1.一种用于火场环境中消防服抗热力冲击性能检测的装置，其特征在于，包括试验箱体、火场环境模拟系统、消防服固定装置、内环境模拟系统和数据显示系统，试验箱体上开设放置口和通风孔，放置口和通风孔处均装有密封门；

所述火场环境模拟系统包括热源模拟板、气体罐、第一气体输送管道和第二气体输送管道，热源模拟板固定在试验箱体内部的底板上，热源模拟板上设有多个红外石英灯管，气体罐设置在试验箱体外部，第一气体输送管道一端与气体罐连接、另一端伸入试验箱体内，第二气体输送管道处于试验箱体内，第二气体输送管道一端与第一气体输送管道另一端连接，第二气体输送管道与第一气体输送管道连接处装有第一喷嘴，第二气体输送管道另一端装有第二喷嘴；第一气体输送管道上装有控制阀门；所述气体罐内装有一氧化碳和二氧化碳混合气体；

所述消防服固定装置包括十字架试样固定板和四个数据采集装置Ⅰ，十字架试样固定板处于试验箱体内、且固定在第一喷嘴和第二喷嘴上方，消防服试样放置在十字架试样固定板上并被其夹持固定、且十字架试样固定板将消防服试样下表面划分成四个区域，四个数据采集装置Ⅰ分别装在四个区域中心；

所述内环境模拟系统包括模拟皮肤层、两个伸缩调节器、四个数据采集装置Ⅱ和循环水冷装置，模拟皮肤层处于消防服试样上方，模拟皮肤层和消防服试样之间形成空气层，四个数据采集装置Ⅱ装在模拟皮肤层下表面，所述每个数据采集装置Ⅰ和数据采集装置Ⅱ均由温度传感器、二氧化碳气体浓度检测器和一氧化碳气体浓度检测器组成；两个伸缩调节器设置在空气层内、且分别固定在试验箱体两侧内壁，伸缩调节器的伸缩端与模拟皮肤层下表面固定连接，用于调节空气层厚度；所述模拟皮肤层下表面设有多个弹簧、且各个弹簧的一端与模拟皮肤层下表面固定连接，弹簧的另一端与消防服试样上表面接触；每个弹簧上均设有振弦式压力传感器，用于实时监测弹簧的压力值；循环水冷装置固定在试验箱体顶部，循环水冷装置通过管路与模拟皮肤层内的循环水管连通，用于调节模拟皮肤的温度；模拟皮肤层内部装有T型热电偶，用于检测模拟皮肤层的实时温度；

所述数据显示系统包括数据收集器和计算机，数据收集器通过数据线分别与各个数据采集装置Ⅰ、数据采集装置Ⅱ和振弦式压力传感器连接，计算机通过数据线与数据收集器连接，用于显示数据收集器反馈的数据。

2.根据权利要求1所述的一种用于火场环境中消防服抗热力冲击性能检测的装置，其特征在于，所述控制阀门为具有流速计的调控阀门。

3.根据权利要求1所述的一种用于火场环境中消防服抗热力冲击性能检测的装置，其特征在于，所述气体罐内一氧化碳气体与二氧化碳气体以每摩尔1：14的比例混合。

4.一种根据权利要求1所述用于火场环境中消防服抗热力冲击性能检测的装置的检测方法，其特征在于，具体步骤为：

A、制作多个消防服试样，消防服试样测试前需进行调湿处理：在温度(20±2)℃，相对湿度(65±4)％的恒温恒湿箱中24h，拿出后3min内进行测试；

B、打开放置口处的密封门，选择其中一个消防服试样水平固定在十字架试样板上，并将消防服的外层正对热源模拟板，然后关闭放置口处的密封门；

C、打开通风口处的密封门以及控制阀门，此时气体罐内的一氧化碳和二氧化碳混合气体经过第一气体输送管道和第二气体输送管道，从第一喷嘴和第二喷嘴进入试验箱体内部，使试验箱体内的空气从通风孔排出，持续一段时间保证试验箱体内部为一氧化碳和二氧化碳混合气体氛围后，调小通风孔的开度，通过控制阀门处的流速计调节气体罐进气速度进而控制火场模拟环境中的气体压力场；

D、设定所需的辐射热量，开启热源模拟板使其辐射热量达到设定值，同时打开循环水冷装置，通过T型热电偶实时监测模拟皮肤层的温度值，从而对循环水冷装置的循环速度进行控制，使模拟皮肤层的温度保持在37.5±1℃的范围内；

E、设定模拟试验为20～40分钟，开启数据收集器，数据收集器从开始试验每分钟记录一次各个数据采集装置Ⅰ和数据采集装置Ⅱ反馈的温度值、一氧化碳浓度值和二氧化碳浓度值，同时记录各个振弦式压力传感器反馈的压力值的检测数据，直至完成一次试验，数据收集器将每次采集的数据反馈给计算机，试验完成后等待试验箱体冷却，待其温度降至30℃以下时再选择一个消防服试样，并重复步骤B至E再完成一次试验，如此进行多次试验；

F、计算机收集并计算每次试验所得消防服试样上下表面的温度差和气体浓度差的数据，并根据气体浓度的变化差值，得出每次消防服试样的透气量，同时计算得出每次试验中振弦式压力传感器反馈的最大压力值和最小压力值的差值；然后计算机对多次数据进行平均处理得出平均温度差平均压力差和平均透气量三个指标，并对三个指标数据进行标准化处理，确定各个指标的权重，最后计算出最终得分，根据综合评分确定消防服抗热力冲击性能的情况；具体评价过程为：设有m个评价对象，每个评价对象采用平均温度差、平均压力差、平均透气量进行综合评价，第i个评价对象的第j个指标为y_ij(i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,m)，即

1)确定最优指标集y_0j＝Optimum(y_ij)

2)构造原始矩阵，得

3)数据无量纲化处理，得

4)确定评价矩阵，即

ξ取值为0.5；

5)确定各评价指标的权重矩阵

W＝(w₁ w₂...w_n)，

6)平均值评价结果

A₁＝W₁×R^T

G、对多次试验所得的温度差、压力差、透气量的数据进行处理得出三个指标随时间的变化率K_ΔP、K_ΔT和K_ΔM，对这三个指标数据进行步骤F中的计算过程，得出变化率评价结果为

A₂＝W₂×R^T

H、对平均值及变化率赋予权重

(g h)，g+h＝1

则综合评判结果

最后根据综合评判结果得出该消防服的抗热力冲击性能的情况。