嵌入式感温织物的研究

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为了解决体温传感器在织物中容易滑移而对测试结果的精确性和稳定性产生影响的问题,本文提出了一种新型的感温织物织造方法。首先设计特殊的织物物理结构和织物组织,完成织物对体温传感器的封装。在此基础上,共织造了28块试样,以此来探究纱线原料、纱线线密度、织物经密、织物组织、织物层数、测温时间以及外界环境温度对感温织物测试温度值的影响。织物织造完成后,利用局部热处理装置对织物进行热处理,使得体温传感器被织物完全包裹,这样可以极大提高体温测量的准确性和稳定性。以对织物局部热处理前后感温传感器织物中包裹体温传感器处织物宽度变化来评价其包裹效果,织物经过局部热处理后,其包覆率从57.1%上升到92.3%,基本实现体温传感器完全包裹。在极小的时间内,假设织物的热传递过程为稳态。在此基础上,建立了一个模拟感温织物热传递的数学模型,这个模型过程包括热量从人体皮肤到外界环境的整个传热过程。在织物的热传递分析中提出了一个新型的概念“接触热阻”。推导出了完整描述这类织物的热传递数学模型。设计出了感温织物的测温系统,其包括人体皮肤模拟系统,测温电路系统、测温数据采集存储系统的设计。所有这些设计将旨在提高测温系统的稳定性和精确性,并考虑其装置制备方便和便宜。最后,进行了相关实验测试,结果表明:随着感温织物所用材料的导热系数越大;织物的纱线线密度越小;织物经密度越大;当织物第二基础单元块多层织物的基础组织为平纹织物时;织物中传感器与外界之间的层数越多时,感温织物所感知的温度值越接近于实际值;在一定测试范围内,随着测温时间的不断增加,感温织物测量的温度值逐渐增加,而且当外界测试温度增加时,感温织物所感知的温度值也越接近于人体的实际值。织物热传递数学模型推导出来后,通过具体的实验来检验理论推导的正确性,从测试结果中可以清楚地看出测试值与理论值的相关系数均大于0.8,说明它们之间有很好的吻合性。在一定程度上说明了该感温织物热传递数学模型分析的正确性。
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