纺织电极动态噪音评价仪器的制作方法

本实用新型涉及一种纺织电极动态噪音评价仪器。

背景技术：

为了实现纺织结构电极的性能评价，提高测量结果的稳定性和可重复性，研究人员开发出模拟纺织电极-皮肤界面的装置，用来评估纺织电极的性能。这些仪器可分为两类：静态仿真装置和动态仿真装置。现有的静态测量系统无法模拟电极与皮肤间压力的变化、相对运动等情况，研究主要集中在界面阻抗谱的测量和分析，未对其他参数进行研究, 如：电极与皮肤之间动态压力和相对运动等。现有的动态测量系统，较多的模拟电极相对皮肤水平方向运动，而在垂直于皮肤方向的电极运动情况较少涉及，在动态的开路电压变化量的测量中，导致噪音评价的准确性不高，可重复性和再现性都不佳。在实验测试过程中，有些模拟装置封装的液态电解质会出现渗漏情况，模拟皮肤的表面湿度也无法有效控制；数据的测量主要在于分析界面阻抗谱、开路电压及其变化量，未考虑到动态情况下纺织电极的的力学性能，特别是压缩性能，对纺织电极动态噪音的影响，模拟测试结果与人体真实皮肤上测试结果存在较大差异。

技术实现要素：

本实用新型的针对以上不足之处，提供了一种纺织电极动态噪音评价仪器。

本实用新型解决技术问题所采用的方案是，一种纺织电极动态噪音评价仪器，包括箱体，所述箱体内设置有架体，所述架体上设置有平台，平台经Z向驱动机构驱动相对架体升降，平台上设置有工作平台，工作平台上由上至下依次设置有固体电解质薄膜、对电极，参考电极设置于固体电解质薄膜旁侧，工作平台下侧面设置有压力传感器，所述固体电解质薄膜上方设置有夹具，夹具内设置有纺织电极，所述架体上设置有移动座，移动座经X向驱动机构驱动相对架体前后移动，移动座包括横部，横部两端对称设置有安装座，X向驱动机构安装在安装座上，所述横部上设置有滑动板，滑动板上设置有驱动滑动板相对横部左右移动的Y向驱动机构，所述滑动板上设置有安装块，安装块上设置有竖杆，夹具安装于竖杆下端，所述箱体上设置有信号采集器、运动控制器、电化学分析仪，所述的压力传感器与信号采集器相连，所述的纺织电极、对电极、参考电极、固体电解质薄膜构成的三电极体系与电化学分析仪相连，所述X向驱动机构、Y向驱动机构、Z向驱动机构均与运动控制器相连。

进一步的，所述箱体内设置有温湿度控制装置，所述温湿度控制装置包括加湿器、除湿器、加热器、制冷器以及温湿度传感器，所述温湿度传感器分布于箱体内一点或多点。

进一步的，所述机架上部左右两侧沿纵向对称设置有两个X向凹槽，所述横部上部沿横向设置有Z向凹槽。

进一步的，所述X向驱动机构包括X向电机，X向电机的输出轴上安装有X向主动轮，X向主动轮下方左右两侧对称设置有两个X向从动轮，X向主动轮经传送带或齿轮组件驱动两个X向从动轮同向转动，X向从动轮设置在X向凹槽内。

进一步的，所述所述Y向驱动机构包括Y向电机，Y向电机的输出轴上安装有Y向主动轮，Y向主动轮下方左右两侧对称设置有两个Y向从动轮，Y向主动轮经传送带或齿轮组件驱动两个Y向从动轮同向转动Y向从动轮设置在Y向凹槽内。

进一步的，所述Z向驱动机构包括左右对称安装在架体上的两个Z向电机，Z向电机的输出轴上连接有螺杆，螺杆两端对称设置有两个滑杆，平台上设置有螺孔，螺杆贯穿螺孔且与螺孔螺纹配合，平台上设置有通孔，滑杆贯穿通孔并与其滑动配合。

进一步的，所述夹具包括塑料绝缘外壳，塑料绝缘外壳内由上至下设置的塑料绝缘压块、弹性绝缘衬垫、金属垫圈、纺织电极，金属垫圈与纺织电极紧密接触，纺织电极下端贯穿塑料绝缘外壳下侧面，塑料绝缘压块上端贯穿塑料绝缘外壳上侧面，塑料绝缘压块上中部设置有套孔，竖杆下端设置于套孔内，套孔内设置有弹簧，弹簧位于竖杆与套孔底面之间。

进一步的，所述塑料绝缘外壳包括上壳、下壳，上壳套设于下壳外，上壳与下壳螺接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：仪器相对简易便捷，有效模拟电极在真实皮肤上的运动情况，用固体电解质薄膜代替人体皮肤，湿度、温度可控制，提高纺织电极动态噪音测试的可重复性和再现性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型专利进一步说明。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为平台局部结构示意图；

图3为夹具的结构示意图；

图中：

1-架体；2-平台；3-夹具；4-竖杆；5-横部；6-安装座；7-X向电机；8-X向主动轮；9-X向从动轮；10-X向凹槽；11-滑动板；12-Y向电机；13-Y向主动轮；14-Y向从动轮；15-Z向电机；16-螺杆；17-滑杆；18-塑料绝缘压块；19-塑料绝缘外壳；1901-上壳；1902-下壳；20-纺织电极 21-固体电解质薄膜；22-参考电极；23-对电极；24-工作平台；25-压力传感器；26-弹性绝缘衬垫；27-金属垫圈；28-弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1-3所示，一种纺织电极动态噪音评价仪器，包括箱体，所述箱体内设置有架体，所述架体上设置有平台，平台经Z向驱动机构驱动相对架体升降，平台上设置有工作平台，工作平台上由上至下依次设置有固体电解质薄膜、对电极，参考电极设置于固体电解质薄膜旁侧，固体电解质薄膜优选Nafion® 117薄膜，工作平台下侧面设置有压力传感器，压力传感器可实现实时读取并记录纺织电极与固体电解质薄膜接触压力数据，所述固体电解质薄膜上方设置有夹具，夹具内设置有纺织电极，所述架体上设置有移动座，移动座经X向驱动机构驱动相对架体前后移动，移动座包括横部，横部两端对称设置有安装座，X向驱动机构安装在安装座上，所述横部上设置有滑动板，滑动板上设置有驱动滑动板相对横部左右移动的Y向驱动机构，所述滑动板上设置有安装块，安装块上设置有竖杆，夹具安装于竖杆下端，所述箱体上设置有信号采集器、运动控制器、电化学分析仪，所述的压力传感器与信号采集器相连，所述的纺织电极、对电极、参考电极、固体电解质薄膜构成的三电极体系与电化学分析仪相连，纺织电极、对电极、参考电极、固体电解质薄膜与电化学分析仪相连，所述X向驱动机构、Y向驱动机构、Z向驱动机构均与运动控制器相连。

在本实施例中，所述箱体内设置有温湿度控制装置，如：所述箱体内设置有温湿度控制装置，所述温湿度控制装置包括加湿器、除湿器、加热器、制冷器以及温湿度传感器，所述温湿度传感器分布于箱体内一点或多点，通过温湿度控制装置的控制调节，使得箱体内的温度接近皮肤温度，稳定在33±3℃，湿度控制则有三种，分别为干燥（35%±10%）、舒适（55%±10%）、潮湿（75%±10%）。

在本实施例中，所述机架上部左右两侧沿纵向对称设置有两个X向凹槽，所述横部上部沿横向设置有Z向凹槽。

在本实施例中，所述X向驱动机构包括X向电机，X向电机的输出轴上安装有X向主动轮，X向主动轮下方左右两侧对称设置有两个X向从动轮，X向主动轮经传送带或齿轮组件驱动两个X向从动轮同向转动，X向从动轮设置在X向凹槽内。

在本实施例中，所述Y向驱动机构包括Y向电机，Y向电机的输出轴上安装有Y向主动轮，Y向主动轮下方左右两侧对称设置有两个Y向从动轮，Y向主动轮经传送带或齿轮组件驱动两个Y向从动轮同向转动Y向从动轮设置在Y向凹槽内。

在本实施例中，齿轮组件包括设在主动轮后部的主动齿轮和设置在从动轮后部的从动齿轮，主动齿轮和从动齿轮啮合传动。

在本实施例中，所述Z向驱动机构包括左右对称安装在架体上的两个Z向电机，Z向电机的输出轴上连接有螺杆，螺杆两端对称设置有两个滑杆，平台上设置有螺孔，螺杆贯穿螺孔且与螺孔螺纹配合，平台上设置有通孔，滑杆贯穿通孔并与其滑动配合。

在本实施例中，所述夹具包括塑料绝缘外壳、塑料绝缘外壳内由上至下设置的塑料绝缘压块、弹性绝缘衬垫、金属垫圈、纺织电极，金属垫圈与纺织电极紧密接触，纺织电极下端贯穿外壳下侧面，塑料绝缘压块上端贯穿塑料绝缘外壳上侧面，塑料绝缘压块上中部设置有套孔，竖杆下端设置于套孔内，套孔内设置有弹簧，弹簧位于竖杆与套孔底面之间，弹簧具有缓冲压力的作用。

在本实施例中，所述塑料绝缘外壳包括上壳、下壳，上壳套设于下壳外，上壳与下壳螺接。

在本实施例中，采用Nafion® 117薄膜代替人体皮肤，该膜具有机械强度更高、化学稳定性更好和良好的质子导电率，Nafion® 117薄膜的使用模拟电极在人体皮肤上的运动，可避免真实人体皮肤测量时人的主观因素和生理因素的影响，以及人体真实皮肤变形产生电信号的干扰，从而客观的分析纺织电极动态噪音产生的机理。

在本实施例中，运动控制器能通过控制X向驱动机构、Y向驱动机构的电机转速，控制夹具按设定轨迹运动，如：直线、圆形、曲线等；Z向驱动机构驱动平台升降，Z向驱动机构驱动平台上下往复运动可进行织物压缩性能测试、控制纺织电极与Nafion® 117膜之间的接触压，以及进行织物厚度测试等。

在本实施例中，电化学分析仪为一种通用的电化学分析仪，用来采集实验过程中的界面阻抗、开路电位等数据。压力传感器量程为1000g，最小分辨率为0.01g，数据采样率为10-1000Hz，当电极垂直或平行在膜上运动时，实时测得纺织电极与膜的压力变化。通过电化学分析仪、压力传感器、运动控制装置进行动态下纺织电极与Nafion® 117膜界面阻抗、动态开路电压、二者接触压力等数据。

在本实施例中，电极在Z轴方向上的运动，是依靠Z平台的升降运动实现的。使电极模拟上下方向循环往复压缩运动，该测试过程可获得评价织物压缩性能；另外，根据GB/T 3820-1997标准，控制施加在纺织电极上的压力，测试纺织电极的厚度测试。

使用方法如下：

静态测试：设置箱体内温湿度待其达到平衡状态，将纺织电极放入夹具内锁紧，并将夹具套设在竖杆上,Z向驱动机构驱动平台上升，使夹具内的纺织电极与工作平台上的固体电解质薄膜接触，当接触压力达到设置值时平台停止运动，然后电化学分析仪测试纺织电极的静态性能。改变箱体内的温湿度、纺织电极与固体电解质薄膜的接触压力等参数可获得不同测试条件下纺织电极的静态性能数据。

动态测试：设置箱体内温湿度待其达到平衡状态，将纺织电极放入夹具内锁紧，并将夹具套设在竖杆上,Z向驱动机构驱动平台上升，使夹具内的纺织电极与工作平台上的固体电解质薄膜接触，当接触压力达到设置值时平台停止运动，X向驱动机构和Y向驱动机构联合作用带动夹具按照设定的线迹和速度移动，然后电化学分析仪测试纺织电极的动态性能。改变箱体内的温湿度、纺织电极与固体电解质薄膜的接触压力、夹具的移动速度等参数可获得不同测试条件下纺织电极的动态性能数据。

压缩性能测试：设置箱体内温湿度待其达到平衡状态，将纺织电极放入夹具内锁紧，并将夹具套设在竖杆上,Z向驱动机构驱动平台上升，使夹具内的纺织电极与工作平台上的固体电解质薄膜接触，当接触压力达到5kPa时Z向驱动机构驱动平台下降至接触压力为0.05kPa，测试时，平台在0.05kPa-5kP5kPa范围内上下往复运动1-5个循环；同时，运动控制器获得Z向驱动机构往复运动位移，进而得到纺织电极的压缩应力应变曲线，即：压缩性能。

上列较佳实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。