Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

5.1 Общие требования к элементам конструкции «умной» антиэлектростатической одежды

С целью сбора полной информации о способах получения сведений об электризации одежды были рассмотрены основные методики измерения электризуемости текстильных материалов. Электризуемость, как физическая величина, определяется рядом показателей: напряженностью электрического поля, абсолютной величиной и поверхностной плотностью электрического заряда, полярностью заряда, удельными объемным и поверхностным электрическими сопротивлениями [90, 91, 10]. Однако наиболее характерные показатели электризуемости материала это удельное поверхностное электрическое сопротивление, измеряемое в Ом∙м [70], и напряженность электростатического поля, измеряемое в  В/м [90].

Для определения удельного поверхностного электрического сопротивления материалов применяется методика ЦНИИШП согласно ГОСТ 19616-74 «Ткани и трикотажные полотна. Метод определения удельного сопротивления» [70]. Для проведения испытаний полоску ткани накладывают на токопроводящую резину и на электрод прибора ИЭСТП-1. Прибор включают в сеть и, подавая напряжение на терроомметр, снимают показания по выбранной шкале.

К несовершенствам данного метода можно отнести следующие:

• условия испытания не соответствуют условиям динамической эксплуатации специальной одежды (исследуемый образец неподвижен);
• необходимость для каждой модификации пакета материалов изготавливать конкретные образцы для испытаний;
• измерения проходят в лабораторных условиях, так как экспериментальная установка имеет значительные габаритные размеры, ее невозможно транспортировать;
• кроме этого, удельное поверхностное электрическое сопротивление зависит от атмосферных условий, и в реальных условиях эксплуатации швейного изделия является изменяющимся параметром, а проведение измерений требует соблюдения особых условий.

В последние годы в лаборатории нормирования и гигиенической экспертизы Научного Центра Здоровья Детей РАМН совместно со специалистами Московского Инженерно-Физического Института была разработана современная методика измерения электризуемости материалов по величине напряженности электростатического поля на базе измерителя электростатического поля СТ-01 [92]. Методика распространяется на ткани и трикотажные полотна, вырабатываемые из натуральных, искусственных, синтетических нитей и пряжи, а также их сочетаний, и устанавливает метод измерения электризуемости материалов по величине накопленного статического электричества в процессе внешнего механического воздействия на поверхность материалов. При этом контролируется напряженность поля статического электричества на поверхности образца, который перед испытанием согласно методике выдерживается в подвешенном состоянии не менее 24 ч в атмосферных условиях по ГОСТ [93]. Сам прибор СТ-1 помещается в контейнер и может быть перенесен в любое место для проведения измерений. Однако размеры плоского металлического электрода - 400х400 мм, его толщина - не менее 1 мм и другие элементы в совокупности представляют собой громоздкое оборудование. Это приводит к тому, что такую чувствительную систему невозможно рассматривать как мобильную и работающую непрерывно.

Существует ряд разработок мобильных мини приборов для измерения характеристик электростатического поля, параметры которых представлены в таблице 5.1, а внешний вид - на рисунке 5.1.

Таблица 5.1 - Технические параметры приборов для измерения характеристик электростатического поля

Однако принципы работы представленных приборов, как правило, предполагают непосредственное отслеживание и контроль показаний шкалы прибора, отвлекаясь от производственного процесса. Методика измерений подразумевает разовый замер при поднесении прибора к наэлектризованной поверхности, а далее в течении некоторого времени происходит релаксация измерительной аппаратуры и, наконец, очередной подход для измерения параметра электростатического поля.

Во всех перечисленных случаях характеристики приборов таковы, что они не позволяют добиться:

• автоматического отслеживания степени электризуемости материалов;
• непрерывного или почти непрерывного (с малым периодом) измерения параметров электростатического поля наэлектризованной поверхности;
• автоматического предупреждения о возникновении электростатической опасности.

Для характеристики электризуемости многослойного пакета материалов необходимо использовать интегральную величину. Напряженность электростатического поля является наиболее подходящей для этой цели.

Одним из перспективных направлений совершенствования методик измерения электризации является применение устройства, способного автоматически диагностировать напряженность электростатического поля вблизи поверхности текстильного изделия непосредственно в процессе его эксплуатации и в реальных климатических условиях. Позиционирование такого прибора можно представить следующим образом.

Объект разработки: датчик, как элемент для контроля величины электростатического поля. На один антиэлектростатический костюм полный контролирующий комплекс составит несколько изолированных датчиков, работающих автономно и непрерывно.

Назначение объекта: устройство, относящееся к электроизмерительной технике и предназначеное для оценки электростатического поля, созданного накопленными на внешних и внутренний поверхностях пакета одежды электрическими зарядами.

Цель изобретения: создание компактного (негромоздкого и малогабаритного) устройства, позволяющего в режиме непрерывного действия вести оценку электростатического поля и своевременно оповещать о приближении степени электризации контролируемого образца к предельно допустимой величине.

Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей и области применения измерителей электростатического поля для диагностики электростатического поля вблизи поверхности специальной одежды работников предприятий повышенной электростатической, пожарной, искро- и взрывоопасности.

Краткое описание действия прибора. Предлагаемый прибор представляет собой элемент контролирующего комплекса - датчик.

Основные функции разрабатываемого прибора:

• измерение напряженности электростатического поля, возникающего вблизи поверхности покровного слоя одежды;
• регистрация измеренной физической величины;
• сравнение измеренного значения с критическим значением параметра;
• в случае превышения измеряемой характеристики поля критического значения вывод соответствующей информации потребителю.

Прибор содержит автономный источник питания, датчик электростатического поля, анализатор, управляющий блок и блок оповещения (источник звукового сигнала).

Упрощенное графическое представление датчика изображено на рисунке 5.2. Здесь:

1 - чувствительный элемент, воспринимающий электростатическое поле;

2 - анализатор, сравнивает измеренное значение контролируемого параметра с заданными критическим значением;

3 - управляющий блок, в случае превышения критического значения передает импульс на блок оповещения - 4;

4 - блок оповещения, в виде звукового сигнала предупреждает об опасности возникновения электростатического разряда;

5 - автономный источник питания;

6 - корпус прибора.