一种面罩阻塞测试设备及其测试方法

技术领域

本发明涉及面罩性能测试技术领域，具体涉及一种面罩阻塞测试设备及其测试方法。

背景技术

目前市场上根据实际需求的不同出现了各式各样的面罩，其中，过滤式防颗粒物面罩能为佩戴者的面部提供针对周围环境的充分密封，主要用于防止固体和液体气溶胶，空气进入过滤式防颗粒物面罩，并直接通向面罩的鼻子和嘴巴区域，呼出的空气直接通过面罩的过滤材料流向周围大气。

由于佩戴过滤式防颗粒物面罩在粉尘环境下使用一段时间后粉尘会部分阻塞面罩并增大面罩的呼吸阻力，这样就影响了面罩产品的使用性能，面罩阻塞测试设备能用于模拟测试过滤式防颗粒物面罩在粉尘环境下的阻塞情况，现有市场上的面罩阻塞测试设备常常由于结构设计不合理导致阻塞测试效果并不理想，无法很好地满足实际需求。针对上述缺陷，本发明作出了改进。

发明内容

为了克服背景技术的不足，本发明提供一种面罩阻塞测试设备及其测试方法，测试设备结构设计合理，能更好地对面罩进行阻塞测试，从而能更好地满足实际需求。

本发明所采用的技术方案是：一种面罩阻塞测试设备，包括有机体，所述机体内设有测试组件、粉尘输入组件、粉尘输出组件、呼吸模拟组件及用于控制和数据处理的控制器，所述测试组件包括有测试箱、头模和用于测试面罩呼吸阻力的压力传感器，所述测试箱的一侧连接所述粉尘输入组件，另一侧连接所述粉尘输出组件，所述测试箱内设有所述头模，头模上佩戴有面罩，面罩与头模之间形成呼吸区，所述呼吸模拟组件包括有呼吸机、第一连接管、第二连接管、第三连接管和温湿度控制系统，所述呼吸机的吸气口通过所述第一连接管连通至所述呼吸区，呼吸机的呼气口通过所述第二连接管连接至所述温湿度控制系统，温湿度控制系统通过所述第三连接管连通至所述呼吸区，所述压力传感器连接有采集管，所述采集管通过所述头模后伸入所述呼吸区，所述测试箱内设有用于检测测试箱内粉尘浓度的探头，测试箱外设有与所述探头相连的粉尘测定仪，所述粉尘输出组件包括有排风机和用于检测排气流量的流量计。

在上述技术方案中，测试箱能形成一个相对封闭的环境，粉尘输入组件能将混有粉尘的空气输送到测试箱，粉尘输出组件通过设置排风机可加快测试箱内空气的排出并能控制空气的排出速度，通过设置流量计能方便地检测排气流量，这样就能根据实际测试需求使测试箱内混有粉尘的空气具有合适的流速，有利于取得更好的测试效果，固定在测试箱内的头模能便于佩戴面罩，面罩能为头模的面部提供针对周围环境的充分密封，并在面罩与头模之间形成呼吸区，呼吸机的吸气口通过第一连接管连通呼吸区能模拟人的吸气过程，呼吸机的呼气口通过第二连接管连接至温湿度控制系统，温湿度控制系统通过第三连接管连通呼吸区，呼出的空气通过头模后直接进入呼吸区，通过设置温湿度控制系统能控制呼出空气的温度保持在37摄氏度左右，湿度保持在95%RH左右，这样能使呼出的空气更接近人呼出的空气，有利于提升测试效果，粉尘测定仪通过探头能方便地检测测试箱内粉尘浓度，有利于调整并确保测试箱内粉尘浓度的稳定性，采集管的一端伸入呼吸区能便于压力传感器采集并测定面罩的呼吸阻力，由此可知面罩阻塞测试设备结构设计合理，能更好地对面罩进行阻塞测试，从而能更好地满足实际需求。

优选的，所述温湿度控制系统包括外置式水箱，所述外置式水箱通过输水管向所述温湿度控制系统供水。

为了能更好地产生粉尘并输入测试箱，所述粉尘输入组件包括有粉尘箱、粉尘发生器、第一过滤器、进风管和进尘管，所述粉尘箱固设在所述机体内的底部，粉尘箱上设有所述粉尘发生器，粉尘发生器通过所述进尘管连通至所述测试箱，所述进风管的一端为进风口，另一端连通至所述进尘管，进风管上设有所述第一过滤器。

为了便于更好地排出粉尘，所述粉尘输出组件还包括有排气管和第二过滤器，所述排气管的一端为排气口，另一端连通至所述测试箱，排气管上靠近所述测试箱的一端设有所述第二过滤器，排气管上靠近所述排气口的一端设有所述流量计，所述排气管上还设有所述排风机且排风机位于所述第二过滤器和流量计之间。

优选的，所述机体内的中部设有安装板，底部设有底板，所述测试箱固设在所述安装板的上方，所述第一过滤器和第二过滤器均固设在所述安装板上，所述外置式水箱、温湿度控制系统、呼吸机和粉尘箱均固设在所述底板上。

为了便于移动测试设备，所述机体的底部设有多个移动轮。

优选的，所述粉尘箱内的粉尘采用白云石粉末。

一种面罩阻塞测试方法，采用上述技术方案所述的面罩阻塞测试设备，包括如下步骤：

步骤一：安装面罩试样，将待测试的面罩安装到测试箱内的头模上；

步骤二：模拟粉尘环境，通过粉尘发生器发出粉尘，通过排风机抽取进行排气，粉尘测定仪通过探头检测测试箱内的粉尘浓度，并将粉尘浓度数据传输给控制器，控制器通过控制粉尘发生器改变粉尘的发出量来确保测试箱内粉尘浓度保持稳定，流量计检测排气流量并把流量数据传输给控制器，控制器通过控制排风机改变风力大小来确保测试箱内的空气流速保持稳定；

步骤三：模拟人体呼吸，呼吸机的吸气口通过第一连接管连通至呼吸区模拟人体的吸气过程，呼吸机的呼气口通过第二连接管连接至温湿度控制系统，温湿度控制系统通过第三连接管连通至呼吸区模拟人体的呼气过程，温湿度控制系统用于控制头模处呼出气体的温度和湿度接近人体呼出气体的温度和湿度；

步骤四：呼吸阻力检测，压力传感器通过采集管测试面罩整个呼吸过程中呼吸阻力的变化。

优选的，步骤三中温湿度控制系统控制头模处呼出气体的温度维持在（37±2）°C，湿度维持在（95±2）%RH。

优选的，步骤二中测试箱内的粉尘浓度控制在（400±100）毫克每立方米，连续流经测试箱的空气量控制在60 立方米每小时。

综上所述，本发明有益效果为：

1.通过设置排风机和流量计能根据实际测试需求使测试箱内混有粉尘的空气具有合适的流速，有利于取得更好的测试效果，呼吸模拟组件包括有呼吸机、第一连接管、第二连接管、第三连接管和温湿度控制系统，能更好地模拟人的真实呼吸过程，有利于提升测试效果，粉尘测定仪通过探头能方便地检测测试箱内粉尘浓度，有利于调整并确保测试箱内粉尘浓度的稳定性，采集管的一端伸入呼吸区能便于压力传感器采集并测定面罩的呼吸阻力，由此可知面罩阻塞测试设备结构设计合理，能更好地对面罩进行阻塞测试，从而能更好地满足实际需求；

2.粉尘输入组件包括有粉尘箱、粉尘发生器、第一过滤器、进风管和进尘管，能很好地将混有粉尘的空气输入测试箱；

3.粉尘输出组件包括有排风机、排气管、第二过滤器和流量计，不仅能很好地将空气从测试箱向外排出，还能有效地检测排气流量。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明头模上设置第一吸气管、第二吸气管和第三连接管的示意图；

图3为图1中A处的局部放大图；

图中标记:1-机体，2-测试箱，3-头模，4-压力传感器，5-面罩，6-呼吸区，7-呼吸机，8-温湿度控制系统，9-采集管，10-探头，11-粉尘测定仪，12-排风机，13-流量计，14-第一吸气管，15-第二吸气管，16-第二连接管，17-第三连接管，18-外置式水箱，19-输水管，20-粉尘箱,21-粉尘发生器，22-第一过滤器，23-进风管，24-进尘管，25-排气管，26-第二过滤器，27-安装板，28-底板，29-移动轮，30-控制器，31-吸气通道，32-封堵环。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的图1至图3，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

如图1至图3所示，本实施例公开的一种面罩阻塞测试设备，包括有机体1，所述机体1内设有测试组件、粉尘输入组件、粉尘输出组件、呼吸模拟组件及用于控制和数据处理的控制器30，所述测试组件包括有测试箱2、头模3和用于测试面罩5呼吸阻力的压力传感器4，所述测试箱2的一侧连接所述粉尘输入组件，另一侧连接所述粉尘输出组件，所述测试箱2内设有所述头模3，头模3上佩戴有面罩5，面罩5与头模3之间形成呼吸区6，所述呼吸模拟组件包括有呼吸机7、第一连接管、第二连接管16、第三连接管17和温湿度控制系统8，所述呼吸机7的吸气口通过所述第一连接管连通至所述呼吸区6，呼吸机7的呼气口通过所述第二连接管16连接至所述温湿度控制系统8，温湿度控制系统8通过所述第三连接管17连通至所述呼吸区6，所述压力传感器4连接有采集管9，所述采集管9通过所述头模3后伸入所述呼吸区6，所述测试箱2内设有用于检测测试箱2内粉尘浓度的探头10，测试箱2外设有与所述探头10相连的粉尘测定仪11，所述粉尘输出组件包括有排风机12和用于检测排气流量的流量计13。

在上述技术方案中，测试箱2能形成一个相对封闭的环境，粉尘输入组件能将混有粉尘的空气输送到测试箱2，粉尘输出组件通过设置排风机12可加快测试箱2内空气的排出并能控制空气的排出速度，通过设置流量计13能方便地检测排气流量，这样就能根据实际测试需求使测试箱2内混有粉尘的空气具有合适的流速，有利于取得更好的测试效果，固定在测试箱2内的头模3能便于佩戴面罩5，面罩5能为头模3的面部提供针对周围环境的充分密封，并在面罩5与头模3之间形成呼吸区6，呼吸机7的吸气口通过第一连接管连通呼吸区6能模拟人的吸气过程，呼吸机7的呼气口通过第二连接管16连接至温湿度控制系统8，温湿度控制系统8通过第三连接管17连通呼吸区6，呼出的空气通过头模3后直接进入呼吸区6，通过设置温湿度控制系统8能控制呼出空气的温度保持在37摄氏度左右，湿度保持在95%RH左右，这样能使呼出的空气更接近人呼出的空气，有利于提升测试效果，粉尘测定仪11通过探头10能方便地检测测试箱2内粉尘浓度，有利于调整并确保测试箱2内粉尘浓度的稳定性，采集管9的一端伸入呼吸区6能便于压力传感器4采集并测定面罩5的呼吸阻力，由此可知面罩阻塞测试设备结构设计合理，能更好地对面罩5进行阻塞测试，从而能更好地满足实际需求。本实施例中的压力传感器4采用setra 266微差压变送器，粉尘测定仪11采用TSIDUSTTRAK II 粉尘测定仪11，流量计13采用CAFS4000，呼吸机7采用MN-1A模拟呼吸器，均属于现有技术。具体实施时，粉尘测定仪11检测的粉尘浓度数据传输给控制器30处理后，控制器30会控制粉尘发生器21改变粉尘的发生量，从而确保测试箱2内的粉尘浓度保持稳定，进而有利于提升测试效果，流量计13能方便地检测排气流量并把流量数据传输给控制器30进行处理，控制器30会控制排风机12改变风力大小，从而确保测试箱2内的空气流速保持相对稳定，进而有利于提升测试效果。本实施例中压力传感器4通过将采集管9的一端伸入呼吸区6来测定面罩5的呼吸阻力，主要是通过面罩5内与大气之间压力的差值来进行评测。本实施例的呼吸机7能对面罩5进行正弦呼吸模拟，正弦呼吸模拟属于现有技术。所述的头模3、压力传感器4、面罩5、呼吸机7、温湿度控制系统8、采集管9、探头10、粉尘测定仪11、排风机12、流量计13和控制器30均属于现有技术，在此不做具体说明。

本实施例在具体实施时，所述第一连接管包括第一吸气管14和第二吸气管15，所述第二连接管16和第三连接管17均为呼气管，所述头模3上设有安装通道，所述第一吸气管14穿过安装通道并固定在头模3上，第一吸气管14的一端连通呼吸区6，第一吸气管14的直径大于第三连接管17的直径，第三连接管17穿过第一吸气管14的中部并连通呼吸区6，第三连接管17与第一吸气管14之间形成吸气通道31，第一吸气管14远离呼吸区6的一端设有封堵环32，封堵环32既能支撑第三连接管17，也能封堵第一吸气管14的端部，有利于形成吸气通道31，第二吸气管15连接第一吸气管14且第二吸气管15与吸气通道31连通，所述第二吸气管15、第三连接管17和采集管9均穿过测试箱2，本实施例中采集管9穿过头模3上的安装通道并伸入到呼吸区6，能使压力传感器4方便准确地测定面罩5的呼吸阻力。吸气时呼吸区6的气体通过吸气通道31后进入第二吸气管15，并通过第二吸气管15通入呼吸机7，呼气时经过温湿度控制系统8的空气直接通过第三连接管17通入呼吸区6，由此就能很好地模拟人的自然呼吸过程。所述的封堵环32、第一吸气管14、第三连接管17均可参考现有技术，在此不做进一步说明。

作为优选的一种技术方案，所述温湿度控制系统8包括外置式水箱18，所述外置式水箱18通过输水管19向所述温湿度控制系统8供水。在本实施例中，温湿度控制系统8采用外置式水箱18进行供水，外置式水箱18能便于实际的加水工作，在实际实施时温湿度控制系统8也能采用内置式水箱。

为了能更好地产生粉尘并输入测试箱2，所述粉尘输入组件包括有粉尘箱20、粉尘发生器21、第一过滤器22、进风管23和进尘管24，所述粉尘箱20固设在所述机体1内的底部，粉尘箱20上设有所述粉尘发生器21，粉尘发生器21通过所述进尘管24连通至所述测试箱2，所述进风管23的一端为进风口，另一端连通至所述进尘管24，进风管23上设有所述第一过滤器22。在本实施例中，粉尘箱20用于存放粉末，通过粉尘发生器21能发出粉尘，在排风机12的排风作用下，外界空气经过第一过滤器22过滤成洁净空气并与粉尘发生器21发出的粉尘混合稀释后进入测试箱2，由此可知粉尘输入组件能很好地将混有粉尘的空气输入测试箱2。所述的粉尘箱20、粉尘发生器21和第一过滤器22均属于现有技术，在此不做具体说明。

为了便于更好地排出粉尘，所述粉尘输出组件还包括有排气管25和第二过滤器26，所述排气管25的一端为排气口，另一端连通至所述测试箱2，排气管25上靠近所述测试箱2的一端设有所述第二过滤器26，排气管25上靠近所述排气口的一端设有所述流量计13，所述排气管25上还设有所述排风机12且排风机12位于所述第二过滤器26和流量计13之间。在本实施例中，排气管25为排气通道，在排风机12的作用下，测试箱2内的空气依次通过第二过滤器26、排风机12和流量计13，设置第二过滤器26能起到过滤作用，既对排风机12和流量计13起到保护作用，也能使排出的空气更环保。本实施例中的第一过滤器22和第二过滤器26均采用无隔板高效过滤器，属于现有技术，在此不做具体说明。

作为优选的一种技术方案，所述机体1内的中部设有安装板27，底部设有底板28，所述测试箱2固设在所述安装板27的上方，所述第一过滤器22和第二过滤器26均固设在所述安装板27上，所述外置式水箱18、温湿度控制系统8、呼吸机7和粉尘箱20均固设在所述底板28上。在本实施例中，机体1内的中部设置安装板27能将机体1分割成上安装区和下安装区，分区设置结构合理，能便于实际的装配工作，上安装区安装有测试箱2、第一过滤器22和第二过滤器26，下安装区安装有外置式水箱18、温湿度控制系统8、呼吸机7、粉尘箱20和粉尘发生器21。

为了便于移动测试设备，所述机体1的底部设有多个移动轮29。在本实施例中，机体1底部设置的移动轮29采用万向轮，通过设置万向轮能使面罩阻塞测试设备便于移动，可更好地满足实际需求。所述的万向轮属于现有技术，在此不做具体说明。

作为优选的一种技术方案，所述粉尘箱20内的粉尘采用白云石粉末。在本实施例中，粉尘箱20内的粉尘采用白云石粉末，有利于很好地模拟实际的粉尘环境，具体实施时粉尘箱20内存放的粉尘包括但不限于白云石粉末，可根据实际测试需求采用其他粉末。具体测试时白云石粉末的粒径需满足测试要求。

一种面罩阻塞测试方法，采用上述技术方案所述的面罩阻塞测试设备，包括如下步骤：

步骤一：安装面罩试样，将待测试的面罩安装到测试箱内的头模上；

步骤二：模拟粉尘环境，通过粉尘发生器发出粉尘，通过排风机抽取进行排气，粉尘测定仪通过探头检测测试箱内的粉尘浓度，并将粉尘浓度数据传输给控制器，控制器通过控制粉尘发生器改变粉尘的发出量来确保测试箱内粉尘浓度保持稳定，流量计检测排气流量并把流量数据传输给控制器，控制器通过控制排风机改变风力大小来确保测试箱内的空气流速保持稳定；

步骤三：模拟人体呼吸，呼吸机的吸气口通过第一连接管连通至呼吸区模拟人体的吸气过程，呼吸机的呼气口通过第二连接管连接至温湿度控制系统，温湿度控制系统通过第三连接管连通至呼吸区模拟人体的呼气过程，温湿度控制系统用于控制头模处呼出气体的温度和湿度接近人体呼出气体的温度和湿度；

步骤四：呼吸阻力检测，压力传感器通过采集管测试面罩整个呼吸过程中呼吸阻力的变化。

作为优选的一种技术方案，步骤三中温湿度控制系统控制头模处呼出气体的温度维持在（37±2）°C，湿度维持在（95±2）%RH。具体测试时温湿度可根据实际的测试标准进行调整。

作为优选的一种技术方案，步骤二中测试箱内的粉尘浓度控制在（400±100）毫克每立方米，连续流经测试箱的空气量控制在60 立方米每小时。具体测试时粉尘浓度和流经测试箱的空气流速可根据实际的测试标准进行调整。

在通过上述测试方法进行测试时，先将白云石粉末装入粉尘箱20，经过粉尘发生器21发出粉尘，通过排风机12抽取，外界空气从进风口进入，经过第一过滤器22过滤成洁净空气与粉尘混合稀释并进入测试箱2，测试箱2内的空气在经过第二过滤器26过滤后能向外排出，此过程在整个测试过程中持续进行，持续时间1-2小时，呼吸机7动作时呼气经过温湿度控制系统8，使呼出的空气保持37摄氏度左右的温度和95%RH左右的湿度再从佩戴面罩5的头模3呼出，再由佩戴面罩5的头模3吸入，设置的粉尘测定仪11有利于确保测试箱2内粉尘浓度稳定在一定值，设置的压力传感器4通过采集管9能测试面罩5在1-2小时呼吸过程中呼吸阻力的变化。由此可知，通过控制粉尘浓度和流经测试箱的空气流速能更好地模拟真实的粉尘环境，通过呼吸机和温湿度控制系统配合能更好地模拟真实的呼吸过程，通过压力传感器和采集管能方便有效地测试面罩呼吸阻力的变化，进而就能更好地对面罩进行阻塞测试。

在实际的测试过程中，如果检测到的面罩呼吸阻力超过试验预先设置的界限，控制器30会控制试验提前终止，如果检测到的呼吸阻力处于正常的范围内，则阻塞测试试验能持续进行，一般一个试验过程可持续大概两个多小时。

本实施例中未作说明的固定方式或固定连接方式可以根据具体位置采用现有技术中的连接方式，在此不做进一步的具体说明。

各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利权保护范围内。