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口罩综合性能测试装置研制
来源:未知     发布时间:2020-04-09 11:19    次浏览    大小:  16px  14px  12px
雾霾，特别是其中空气动力学当量直径小于或者等于2.5μm的细颗粒物(即PM2.5)对人体的伤害近年来已得到公认。
雾霾，特别是其中空气动力学当量直径小于或者等于2.5μm的细颗粒物(即PM2.5)对人体的伤害近年来已得到公认。口罩是人们日常必备的雾霾防护用品。然而，市场上口罩品种繁杂，消费者对口罩的防霾效果并不十分了解。为此，本文发展了一套具有演示效果的口罩防护性能测试装置，能够尽可能真实地模拟人体使用口罩的实际工况，通过仪表测试，直观演示口罩对环境大气中PM2.5的去除效果，并能够同时进行口罩吸气阻力和呼气阻力测试。
为规范口罩检测标准，我国于1992年发布实施《过滤式防微粒口罩》(GB/T9914-1988),1992年发布实施《自吸过滤式防尘口罩通用技术条件》(GB/T2626-92)，同年发布了行业规范《防尘口罩》(LD29-92)，1997年实施《自吸式过滤式防微粒口罩》(GB/T6223-1997)。2003年，在举国上下与SARS艰苦斗争的紧急情况下，国家紧急制定了《医用防护口罩技术要求》(GB19083-2003)，2005年实施了《医用外科口罩技术要求》(YY0469-2004)。为了扩大标准的适用范围，我国2006年实施了新标准《呼吸防护用品自吸过滤式防颗粒物呼吸器》(GB2626-2006)，2010年实施了《医用防护口罩技术要求》(GB19083-2010)。
为尽可能真实地模拟人体使用口罩的实际工况，并同时测得口罩对PM2.5的去除效果以及口罩的吸气阻力和呼气阻力，需要发展一种新型的口罩防护性能测试装置，该装置既能模拟人工呼吸以及口罩与面部的闭合性，又能测量气体经过口罩前后PM2.5数值，以及吸气过程和呼气过程的流阻。
为实现上述功能，我们设计了图1所示SJZEZ型口罩综合性能测试装置，其实物照片见图2。
 
SJZEZ型口罩综合性能测试装置通过以下方式模拟口罩使用的实际工况：
(1)采用头部模型佩戴口罩的方式，模拟人体佩戴口罩时口罩与面部的闭合程度；
(2)通过电机带动活塞往复运动模拟人工呼吸，通过吸气和呼气管路上的单向阀控制吸气和呼气时的气体流向；
(3)通过测量活塞腔体内径及活塞最大行程，可以计算得到腔体体积，该数值等于人体呼吸肺活量。通过调节连杆在电机转盘上的固定位置，可以调整活塞行程，从而可以模拟不同状态下的人工呼吸(如平静时、轻微运动时、剧烈运动时)；
(4)通过调整直流电机转速，可以调节活塞运动频率，从而模拟人体不同状态下的呼吸频率(如平静时、轻微运动时、剧烈运动时)；
(5)通过呼气管路增加水洗槽的方式，模拟人体呼气气流中的水分。
SJZEZ型口罩综合性能测试装置的测试方法如下：
(6)在吸气管路设置PM2.5测试仪，测量吸气管路的PM2.5浓度；
(7)在呼吸总管路上设置压差计，测量吸气时和呼气时的压差，从而获知口罩的吸气阻力和呼气阻力。
 
SJZEZ型口罩综合性能测试装置具有如下特征：测试环境为真实大气环境，而非某种模拟颗粒物；能够模拟人体佩戴口罩时口罩与面部的闭合程度；能够模拟人工呼吸，包括吸气过程和呼气过程，以及呼气中含有的水份；能够模拟人体不同状态(平静、轻微运动、剧烈运动)时的呼吸强度和频率；集口罩除尘效果、吸气阻力和呼气阻力测试于一体；具有良好的演示功能。
该装置的工作流程为：电机通过传动齿轮带动活塞后退，活塞腔体压强减小，环境大气经头模吸入，吸气管路单向阀开启，呼气管路单向阀闭合，环境大气经由吸气管路单向阀，通过PM2.5测试仪读取吸气管路的PM2.5浓度，
通过吸气管路微压表读取吸气管路的压力值，再经单向阀进入活塞腔体。接下来，电机通过传动齿轮带动活塞前进，吸气管路单向阀关闭，呼气管路单向阀开启，活塞内气体经由呼气管路单向阀，进入水洗槽，给呼出气体加湿，以模拟人体真是呼气中的水分，再经过呼气管路微压表读取呼气管路的压力值。
本项目研制了SJZEZ型口罩综合性能测试装置，可以模拟人体在不同状态(平静、轻微运动、剧烈运动)时的呼吸过程，以及佩戴口罩时口罩与面部的闭合程度，还可以同时测得口罩在真实大气环境的PM2.5去除效率、吸气阻力和呼气阻力，且具有良好的演示功能。