检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：王金凤东华大学

学位级别：博士

随着科技的进步,特别是信息技术的迅猛发展,智能纺织品已成为纺织技术领域的研究热点,它将纺织、服装、信息、计算机及微电子技术融合在一起,通常包含传感器、信息传输与处理及存储系统,能够按照不同的需求实时地采集与人体生理参数和... 详细信息

随着科技的进步,特别是信息技术的迅猛发展,智能纺织品已成为纺织技术领域的研究热点,它将纺织、服装、信息、计算机及微电子技术融合在一起,通常包含传感器、信息传输与处理及存储系统,能够按照不同的需求实时地采集与人体生理参数和舒适性相关的信号,并对信号进行相应地处理与反馈。其中传感器是智能纺织品实现智能化和舒适化的关键因素。目前,国内外穿戴式柔性传感器的研究正处于起步探索阶段,测试精度、灵敏度及重现性无法满足商业应用的要求,需要进一步的研究与开发。迄今为止,国内外研究的织物结构电阻式应变传感器基本上都是基于针织结构,但对于导电针织物的电-力学性能并没有系统的理论研究。作为贴身服装,特别是针织无缝内衣,一般都含有氨纶或其他弹性纱线,更需要按照人体不同部位的舒适压力来设计结构与加工工艺。但是无论采用哪种仪器测试内衣对人体的压力,压力传感器使内衣与皮肤之间总存在间隔,降低了测试的准确性和舒适性。本文以研制导电针织结构柔性传感器、分析与表征其电-力学性能、对集成该柔性传感器的针织无缝内衣压力进行测试为最终目标。建立了导电纬平针织柔性传感器的电阻模型并分析拉伸情况下影响其等效电阻的因素；选择合适的针织柔性传感器结构并优化参数设计；分析服装压力模型,确定针织柔性传感器等效电阻与服装压力的关系；采用局部添纱技术设计制作了集成多个针织柔性传感器的针织无缝内衣,测试了不同宽裕量的内衣穿着在模特身上各针织柔性传感器等效电阻的变化,评价了人体主要部位的内衣压力分布以及服装宽裕量对内衣压力的影响。本论文主要包括以下三部分工作。一、导电纬平针织柔性传感器的电-力学性能分析基于纬平针织物线圈结构,建立导电纬平针织物的电阻六角模型,并根据基尔霍夫定律和电流回路定律求解电路网得到其等效电阻。制备导电纬平针织柔性传感器,实测其等效电阻来验证此理论模型的可行性。研究结果表明：导电纬平针织物电路是综合串联和并联的复杂电路网；沿纵行方向,它是一个并联电路；沿横列方向,它是一个串联电路。为了简化计算过程,只需计算m横列×1纵列线圈的等效电阻。这一理论分析为可穿戴式传感器的设计提供理论基础。分别分析影响导电纬平针织物等效电阻的三个因素：纱线电阻、线圈纱段转移电阻及纱线间接触电阻。基于导线电阻定理分析纱线自身电阻与拉伸应变的关系；分析拉伸过程中针织物的几何形状变化对线圈纱段转移的影响,根据导电纬平针织物的电阻六角模型,并利用基尔霍夫电压定律和电流回路定律求解线圈纱段转移的影响；采用Kawabata和Popper针织力学模型探索线圈间接触力与拉伸应变的关系,并根据Holm接触电阻理论求解接触电阻与接触力的关系,从而探索接触电阻与拉伸应变的关系。研究结果表明：纱线电阻随拉伸应变的增加而增加；线圈纱段转移电阻影响了导电纬平针织物的等效电阻,使其等效电阻随横向拉伸应变的增加而线性增加；接触电阻随拉伸张力的增加而呈幂函数减小。依据忽略及考虑接触电阻对导电纬平针织物等效电阻的影响和导电纬平针织物电阻六角模型,分别设计了计算机程序预测横向拉伸变形下针织物的等效电阻变化情况,并实测等效电阻和应变关系,验证了分析计算的正确性。二、导电针织柔性传感器的选择及优化设计采用镀银导电锦纶丝与其它纱线编织了五种纬编针织结构柔性传感器,测试其单向拉伸时的导电性能,并比较其灵敏系数及电阻重现性,选择合适的针织物组织结构作为柔性传感器。通过对线圈长度l,单位长度纱线电阻ρ1,圈距w,线圈纵行数n及横列数m等参数的研究,分析应变灵敏系数的主要影响因素并选择最优参数水平组合来优化设计针织柔性传感器。为了系统地分析针织柔性传感器结构参数对应变灵敏系数的影响,我们采用响应曲面法(RSM)进行了实验设计。研究发现：对于针织柔性传感器,圈距和线圈长度是设计模型的显著因素。在一定范围内,较小的圈距和较大的线长度能够设计出应变灵敏系数较大的针织柔性传感器；另外,较高的单位长度纱线电阻率,较多的线圈纵行数和较少的线圈横列数能够设计出较大等效电阻的针织柔性传感器。因此,为了设计敏感度高且测量简易方便的针织柔性传感器,在一定范围内,应该选择较小的圈距、较大的线圈长度、较高的单位长度纱线电阻率、较多的线圈纵行数和较少的线圈横列数。此参数的研究可以指导针织柔性传感器的设计三、针织柔性传感器的电-压力性能分析及内衣压力测试由于直接在人体上测试服装压力比较困难,本文基于人体形态分析,建立了内衣在围度方向上的椭圆力学模型,分析了人体任意围度任意点的曲率半径；并以Laplace方程为基础建立内衣压力模型,依据针织面料在人体围度上的拉伸变形,分析了内衣对人体各部分的压力。为了模拟测试针织无缝内衣在穿着过程中的静态压力和动态压力,本文采用L

关键词：导电纤维电阻六角模型电-力学性能针织柔性传感器服装压力针织无缝内衣

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不同材料导电纱线针织柔性传感器的传感性能

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东华大学学报（自然科学版） 2017年第6期43卷 791-797页

作者：郭秋晨龙海如东华大学纺织学院上海201620 东华大学纺织面料技术教育部重点实验室上海201620

为满足集成针织柔性传感器的智能无缝内衣对于传感性能的要求,结合提花添纱编织技术,采用不同导电纱线作为原材料制备了不同传感区尺寸的针织柔性传感器.通过定伸长拉伸试验考察了针织柔性传感器的电阻-应变关系及重现性,并采用正交试... 详细信息

为满足集成针织柔性传感器的智能无缝内衣对于传感性能的要求,结合提花添纱编织技术,采用不同导电纱线作为原材料制备了不同传感区尺寸的针织柔性传感器.通过定伸长拉伸试验考察了针织柔性传感器的电阻-应变关系及重现性,并采用正交试验分析了影响传感器灵敏系数的因素.结果表明,当针织柔性传感器的应变小于15%时,不同线密度的镀银锦纶丝、镀铜锦纶丝针织柔性传感器的电阻与应变均呈线性关系,其重现性良好,适宜作为编织针织柔性传感器的导电材料.影响镀银锦纶丝传感器灵敏系数的显著性因素依次为:镀银锦纶丝线密度、横列数、横列数与纵行数的交互作用,在设计传感区尺寸时,横列数比纵行数更为重要.含铜腈纶纱和含铜腈纶/涤纶混纺纱针织柔性传感器的电阻与应变只在小应变(≤2%)时才能满足线性关系,因此不能作为导电材料用于针织柔性传感器的编织.

关键词：针织柔性传感器导电纱线灵敏系数重现性

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基于双面无缝机集成针织柔性传感器的鞋面织物制备与性能研究

基于双面无缝机集成针织柔性传感器的鞋面织物制备与性能研究

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作者：杨瑒东华大学

学位级别：硕士

双面无缝针织机编织的半成形鞋面织物,具有优异的耐磨透气性、轻便柔软性等特点,其生产效率高成本较低,因此受到消费者和制造商的喜爱。但是目前对这一半成形鞋面织物的性能探讨较少,因此关于这一半成形鞋面的编织、性能测试及后期应用... 详细信息

双面无缝针织机编织的半成形鞋面织物,具有优异的耐磨透气性、轻便柔软性等特点,其生产效率高成本较低,因此受到消费者和制造商的喜爱。但是目前对这一半成形鞋面织物的性能探讨较少,因此关于这一半成形鞋面的编织、性能测试及后期应用都有待研究。针织柔性传感器作为智能化纺织品中的关键因素,但是目前将之应用于圆编半成形鞋面织物上,对人体脚部的压力进行监测的研究还未见报道。因此将双面无缝针织机编织的鞋面织物与针织柔性传感器相集成,并探讨其物理和力-电等性能,将会为智能鞋面织物的开发提供参考。本文主要做了以下几方面的研究工作。基于双面无缝针织机的编织原理和人体脚部结构特点,设计五种组织结构的织物来满足鞋面功能分区的要求。编织了带弹性纱且织入导电纤维传感器的织物、带弹性纱织物以及不带弹性纱织物,经过后整理后,制备了织入传感器弹性鞋面织物、黏贴传感器弹性鞋面织物和黏贴传感器非弹性鞋面织物三类试样。对有弹性织物和无弹性织物试样的相关物理性能测试与分析,探讨了不同结构和是否添加弹性纱对织物性能的影响。弹性织物的顶破性能优于非弹性织物,不同结构织物顶破强力顺序为衬纬>双罗纹>空气层>小网眼>大网眼。织物中添加弹性纱增强其耐磨性能,网眼类织物的耐磨性能较差,易产生孔洞破损,双罗纹与空气层织物的耐磨性能较好。弹性鞋面织物的透气性略逊于无弹性鞋面织物,孔隙较大的网眼类织物上具有优异的透气性,空气层和双罗纹织物的透气性能较差。分别对织入传感器弹性鞋面织物、黏贴传感器弹性鞋面织物和黏贴传感器非弹性鞋面织物进行了压-电性能测试,考察传感器与织物集成形式、是否添加弹性纱以及织物结构对织物压力-电阻的影响。随着顶压测试进行,织物压力增大,相应的电阻也增大。双罗纹和空气层织物上织入传感器的灵敏度较其他传感器高,黏贴传感器间灵敏度差异性较小。织入传感器弹性织物的压力大小顺序为衬纬>双罗纹>小网眼>大网眼>空气层,黏贴传感器弹性织物的压力大小顺序为衬纬>双罗纹>大网眼>空气层>小网眼,黏贴传感器非弹性织物的压力大小顺序为空气层>大网眼>双罗纹>衬纬>小网眼,不同结构的弹性织物的压力值普遍低于非弹性鞋面织物。经过15次顶压测试,织物的压力和电阻都呈减小趋势,但是其衰减量大小与是否添加弹性纱有关。

关键词：双面无缝针织机鞋面织物针织柔性传感器织物物理性能压-电性能

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集成不同导电材料针织柔性传感器的智能无缝服装的研发

集成不同导电材料针织柔性传感器的智能无缝服装的研发

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作者：郭秋晨东华大学

学位级别：硕士

随着服饰、电子、医疗等领域的飞速发展,对于同一产品多元化需求日益增多,智能无缝服装的出现改变了传统产品的功能单一化,针织柔性传感器作为智能无缝服装的核心,其研究仍处于初期阶段。目前国内用于针织柔性传感器的研究材料比较单一... 详细信息

随着服饰、电子、医疗等领域的飞速发展,对于同一产品多元化需求日益增多,智能无缝服装的出现改变了传统产品的功能单一化,针织柔性传感器作为智能无缝服装的核心,其研究仍处于初期阶段。目前国内用于针织柔性传感器的研究材料比较单一,并且没有系统地研究不同导电材料针织柔性传感器的传感性能。现有的智能无缝服装均结构单一,几乎都是基于平针添纱组织进行研究,从外观上看处于劣势,同时影响了其监测性能,而且信号处理部分的美观化、便携化、可穿戴化等方面仍需改进。目前监测人体生理信号的针织柔性传感器设计部位局限在胸部及腹部,监测过程中呼吸与心跳信号相互影响;为提高测量的准确度,本文将智能无缝服装发展到智能护腕,可以有效分离监测位置。为满足集成针织柔性传感器的智能无缝服装对于传感性能的要求,结合提花添纱编织技术,本课题采用六种不同导电纱线作为原料制备不同传感区尺寸的针织柔性传感器。对比分析六种不同导电纱线是否符合针织柔性传感器的要求后,进行智能无缝内衣及智能护腕的编织,并将智能无缝内衣及护腕用于监测人体心跳、呼吸和脉搏跳动。本文的主要内容如下:(1)研究不同导电纱线编织的针织柔性传感器的传感性能。采用六种不同材料的导电纱线以局部添纱的形式将传感器嵌入到无缝试样中,通过对不同传感区尺寸的试样进行定伸长拉伸回复试验模拟人体呼吸及心跳引起的皮肤形变,分析不同材料针织柔性传感器的传感性能,如线性度、灵敏系数和重复性等,找到适合智能无缝服装编织的可用于监测人体生理信号的导电纱线。通过试验得出如下结论:只有三种不同线密度的镀银锦纶丝及镀铜锦纶丝满足针织柔性传感器的电阻与应变的线性、灵敏系数及重现性要求;并采用正交试验分析了影响镀银锦纶丝传感器灵敏系数的显著性因素依次为:镀银锦纶丝线密度、横列数、横列数与纵行数的交互作用;在设计传感区尺寸时,横列数的选择比纵行数更为重要。(2)将符合针织柔性传感器传感性能的导电纱线以局部添纱的形式编织传感器嵌入到智能无缝内衣及护腕中,并改进智能无缝内衣的组织结构、外观形态,对其进行数据线的连接与排布,进一步提高其美观性及穿着过程中的便利性。(3)通过对传感性能不同的智能无缝内衣监测人体的呼吸及心跳信号,分析不同传感区尺寸对智能无缝内衣的监测数据准确性的影响。考察集成不同材料导电纱线传感器的智能无缝内衣的准确数据对应的传感区尺寸。结合针织柔性传感器的电阻-应变关系及灵敏系数分析可知,当针织柔性传感器的灵敏系数为1左右时,其监测心跳数据准确性最高。(4)为了排除监测时呼吸对心跳信号的影响,将符合传感性能要求的针织柔性传感器集成到智能护腕上,用以监测脉搏跳动情况并分析其监测数据的准确性。对于传感器材料为镀银锦纶丝的智能护腕而言,不同线密度下灵敏系数越高,监测脉搏跳动信号的数据准确越好。而传感器采用镀铜锦纶丝的智能护腕对应的灵敏系数虽然较小,但其有效避免了外界干扰带来的电阻波动,监测脉搏跳动的数据准确性良好。

关键词：针织柔性传感器导电纱线灵敏系数重现性智能无缝内衣智能护腕

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针织结构温度传感器用镀银纱线的性能

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丝绸 2024年第4期61卷 87-96页

作者：郭明靖王利君浙江理工大学服装学院杭州310018 浙江理工大学服装数字化技术浙江省工程实验室杭州310018 浙江理工大学丝绸文化传承与产品设计数字化技术文化和旅游部重点实验室杭州310018

为了保证针织结构温度传感器的传感性能,文章运用FLUKE289数字万用表、V-2030T微电脑加热平台等设备测试了10种典型镀银纱线在伸直与模拟线圈弯曲状态下的电阻值,分析了光照氧化和水洗条件对纱线导电性能的影响,并得到了线密度、纱线状... 详细信息

为了保证针织结构温度传感器的传感性能,文章运用FLUKE289数字万用表、V-2030T微电脑加热平台等设备测试了10种典型镀银纱线在伸直与模拟线圈弯曲状态下的电阻值,分析了光照氧化和水洗条件对纱线导电性能的影响,并得到了线密度、纱线状态、温度、光照氧化时间、水洗次数与电阻之间的关系。结果表明:10种镀银纱线的单位电阻在1.245~18.788Ω,温度电阻关系拟合R 2在0.89425~0.99040,具有良好的导电性和感温性,复丝越多的纱线电阻越小,线密度适中偏小的纱线感温性能更好;纱线的弯曲状态不会改变温度电阻规律,但会略微降低其感温线性度和导电性;光照氧化和水洗都会导致纱线导电性能变差;综合分析可设计复丝数适中偏少、捻丝结构的镀银纱线制备针织结构温度传感器。

关键词：镀银纱线针织柔性传感器导电性能感温性能力学性能耐用性能

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评估用数据手套的制备与性能研究

评估用数据手套的制备与性能研究

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作者：满翠萍东华大学

学位级别：硕士

脑卒中,是一种比较常见的脑血管类疾病,伴随着人们生活质量的不断提高,脑卒中患者的康复治疗与评估已经受到人们愈来愈多的关注。数据手套,作为基于穿戴式传感器的识别系统,能够实时的获取手势数据,从而对脑卒中患者手指进行康复跟踪监... 详细信息

脑卒中,是一种比较常见的脑血管类疾病,伴随着人们生活质量的不断提高,脑卒中患者的康复治疗与评估已经受到人们愈来愈多的关注。数据手套,作为基于穿戴式传感器的识别系统,能够实时的获取手势数据,从而对脑卒中患者手指进行康复跟踪监控与评定,已经成为研究热点。但是制备数据手套所用的传感器大多是高技术传感器或电子元件,要么价格较贵,要么为刚性材料,很难与生物组织形态相贴合,从而影响人体穿戴的舒适程度。因此,导电针织物柔性传感器作为数据手套的重要组成部分已备受关注,但是目前,国内将针织柔性传感器应用到针织手套上制备出数据手套的研究还处在实验探索阶段。为了研发出一种用于脑卒中患者手部康复评定的数据手套,以便能随时对患者的康复情况作出评定,同时降低医疗成本,扩展针织在医疗领域中的应用,本课题在国产的电脑横机上编织出了全成形针织手套,同时采用四种导电丝和两种锦氨包覆纱组合制备八种传感器,并通过热熔胶粘合以及弹力纱缝合的方式将传感器应用在针织手套上制得数据手套,用于监测手指的弯曲情况。主要内容如下: (1)利用L-ONE花型设计系统进行两种规格的全成形针织手套的设计与制版,采用国产龙星LXC-352SCV型电脑横机进行编织。针对手套成形过程的问题和断纱与破洞等织疵,通过不断的调节与尝试,确定了优化的张力、速度以及密度等编织工艺参数,并经下机的后处理,制备出了弹性较好的全成形针织手套。 (2)将四种导电丝和两种锦氨包覆纱相互组合,编织得到八种不同规格的针织柔性传感器试样,并进行加热粘合等后处理,通过定伸长拉伸试验,研究加热粘合等后处理前后传感器拉伸应变与电阻的关系,从而比较各种传感器的线性度、灵敏度以及重复性之间的差异以及探索后处理对传感器性能的影响规律。结果表明:八种规格的传感器试样都能满足传感器线性度、灵敏度以及重复性的要求。相比之下,对于镀铜锦纶丝而言,以44dtex/33dtex弹力锦纶/氨纶包覆纱为地纱时线性度更好,达到0.9917;以33dtex/22dtex弹力锦纶/氨纶包覆纱为地纱时灵敏系数更高,达到1.93;对于镀银锦纶丝而言,以44dtex/33dtex弹力锦纶/氨纶包覆纱为地纱时线性度和灵敏度都相应较高,分别为0.9874和2.93。而粘合加热等后处理会使传感器的线性度有所降低、灵敏度稍微加大,但整体影响不大。 (3)利用粘合以及缝合的方式将传感器应用到针织手套上,制备出数据手套,用于测试手指弯曲过程中电压或者电阻的变化,进而探究比较各种数据手套的灵敏度及实用性,选择出灵敏度较高的数据手套应用于脑卒中患者手部康复的评估。结果显示:采用缝合和粘贴两种方式制得的数据手套弯曲变化时电压或电阻的变化规律一致,同时以33dtex/22dtex弹力锦纶/氨纶包覆纱为地纱时,电压或电阻的变化程度较大,即灵敏度更好。

关键词：针织柔性传感器数据手套全成形灵敏系数脑卒中

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