线圈循环原理纬编针织织物电极电阻理论模型构建方法与流程

本发明涉及织物电极电阻模型构建
技术领域：
，特别是涉及一种线圈循环原理纬编针织织物电极电阻理论模型构建方法。
背景技术：
：由于采用导电纤维所制得的传感器织物具有柔软轻巧、携带方便等优点，在信息传感及传输方面已经成为智能服装开发的最佳材料之一，织物电极经常选用的织物类型有机织、针织、刺绣、非织造等，针织电极因与人体皮肤较好贴合可以减少相对摩擦引起的滑动伪迹，近年受到广泛重视。针织导电织物是由导电纱线弯曲成线圈并穿套而成的复杂串并联电路，其导电性能受电极原料、尺寸和组织结构等因素的影响，目前，国内外对织物电极导电性能的研究主要为定性比较一个因素不同水平的电极等效电阻，对于定量分析针织织物电极等效电阻方法极少，较难实现对生产实践的指导。因此，构建一种可用于定量分析并预测纬编针织织物电极等效电阻的电阻模块理论模型则十分必要。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是提供一种线圈循环原理纬编针织织物电极电阻理论模型构建方法，有利于定量分析并预测纬编针织织物电极的等效电阻，为生产最优方案的智能针织纺织品和个性化定制提供可能，对智能服装发展起到积极的促进作用。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种线圈循环原理纬编针织织物电极电阻理论模型构建方法，包括以下步骤：(1)测定导电纱线的等效电阻值；(2)对测试结果进行线性拟合，得到导电纱线的线性拟合方程及原料电阻系数r；(3)以普通纱线作为电极基底、导电纱线作为织物电极部位，采用纬编针织机制备试样；(4)测试试样上织物电极的等效电阻rt；(5)建立电阻模块理论模型，根据织物电极的纵横线圈数计算得到理论k值；(6)利用相关性分析和多元线性回归分析建立织物电极等效电阻预测模型。所述步骤(1)中采用万能电表等电阻测定计测量20cm内不同单位长度的导电纱线的等效电阻值。所述步骤(3)中将导电纱线作为添纱制作纬编针织织物电极，下机后将背面多余的导电纱线平均分配并股，并采用双面导电胶带固定。所述步骤(4)中对织物电极测试等效电阻时将电表正负极分别搭于织物电极最外侧线圈。所述步骤(5)具体为：假设导电纱线成圈过程中摩擦损耗均匀，将不同组织的单元线圈视作为一个电阻单元，电流横向通过时横列电阻串联、纵行电阻并联，根据设计的织物电极线圈图计算理论k值，计算方式为其中，x为织物电极的横列数，ni为第i列的线圈数。所述步骤(6)中建立织物电极等效电阻预测模型时，将针织织物等效电阻选为因变量，原料电阻系数r与纬编针织织物电极理论k值作为自变量。有益效果由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明基于线圈循环原理构建了一个纬编针织织物电极的电阻模块理论模型，有利于较为高效地定量分析和预测织物电极的等效电阻，特别是非矩形的复杂串并联电路，本发明探索一种织物电极等效电阻预测方法，为智能纺织品的个性化定制和产业化生产提供理论参考，使得智能服装得以迅速开辟和扩大市场，并以多样的智能方向满足人们的不同需求。附图说明图1是导电纱线等效电阻线性拟合图；图2a是平纹组织的组织结构图；图2b是1×1抽条的组织结构图；图2c是1×2抽条的组织结构图；图3是纬编针织织物电极电阻模块理论模型构建过程图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本发明的实施方式涉及一种线圈循环原理纬编针织织物电极电阻理论模型构建方法，包括以下步骤：(1)测定导电纱线的等效电阻值。本步骤中采用万能电表等电阻测定计，集中测量20cm内不同单位长度的导电纱线的等效电阻值，可通过多次测量减少人为误差。(2)对测试结果进行线性拟合，得到导电纱线的线性拟合方程及原料电阻系数r；(3)以普通纱线作为电极基底、导电纱线作为织物电极部位，采用纬编针织机制备试样。本步骤中将导电纱线作为添纱制作纬编针织织物电极，下机后将背面多余的导电纱线平均分配并股，并采用双面导电胶带固定。(4)测试试样上织物电极的等效电阻rt，在测量过程中为避免多余浮线接触织物电极部位，将电表正负极分别搭于织物电极最外侧线圈。(5)建立电阻模块理论模型，根据织物电极的纵横线圈数计算得到理论k值。具体为：假设导电纱线成圈过程中摩擦损耗均匀，将不同组织的单元线圈视作为一个电阻单元，电流横向通过时横列电阻串联、纵行电阻并联，根据设计的织物电极线圈图计算理论k值，计算方式为其中，x为织物电极的横列数，ni为第i列的线圈数。(6)利用相关性分析和多元线性回归分析建立织物电极等效电阻预测模型。本步骤中将针织织物等效电阻选为因变量，原料电阻系数r与纬编针织织物电极理论k值作为自变量，并注意检验模型统计学意义。下面通过一个具体的实施例来进一步说明本发明。(1)导电纱线等效电阻测试本实施例选用具有代表性的导电纱线222dtex镀银纱线和111dtex/2不锈钢线，各裁剪两种导电纱30cm，顺直放置于绝缘木板上并在两端用绝缘胶带固定，用lcr-meter电阻测定计分别测定20cm内不同单位长度的电阻值。每种纱线每单位长度分别测试10次取平均值。采用origin对测量结果进行线性拟合，结果如图1所示。得到222dtex镀银纱线和111dtex/2不锈钢线电阻系数r分别为5.0366和0.3665。(2)织物电极试样设计与制作使用photon软件绘制dis组织结构图并用quasar软件进行编程，使用santonigoal615d圆机制作试样，电极部位分别选用平针(图2a)、1×1抽条(图2b)、1×2抽条(图2c)组织；同时设计4种圆形电极尺寸，纵行数×横列数分别设计为12×24、16×32、20×40、24×48。(3)理论模型建立如图3所示过程建立纬编针织电极电阻模块理论模型，假定导电纱线成圈过程中摩擦损耗均匀的前提下将不同组织的单元线圈视作一个电阻单元，并分别命名平纹、1×1抽条、1×2抽条组织的电阻单元为rp、r1、r2。计算不同组织不同纵横线圈数的理论k值并分别命名kp、k1、k2，如12纵行×24横列的平纹组织的横向理论电阻表达式为r＝kp(12×24)*rp。各组织不同纵横线圈数的理论k值计算结果如下。表1各组织不同纵横线圈数的织物电极电阻理论k值纵行×横列数kpk1k212×240.68650.41440.268916×320.70110.40230.218920×400.73290.42180.330524×480.76000.44060.2870(4)建立纬编针织电极电阻线性拟合模型将试样电极背面两侧多余的导电纱线并股，在温度(20±2)℃、相对湿度为(65±5)％的恒湿恒温条件下，使用lcr-meter电阻测定计分别测定不同试样电极部位的横向与纵向电阻。测试结果为6次平均值，采用spss偏相关分析和回归分析建立针织电极线性拟合模型。表2不同组织织物电极电阻值偏相关系数及回归模型注：*表示在0.05水平上显著相关。通过偏相关分析发现，在剔除原料的影响后，织物电极的电阻实测值与理论k值在0.05水平上显著相关。经检验，回归模型及回归系数具有统计意义，模型中的自变量对应变量影响显著。从表2中可以看出原料电阻系数r与理论值k均对织物电极的电阻有显著正向影响，且三种组织的织物电极电阻拟合方程调整r2系数均大于0.9，表明回归模型拟合效果较优。由此可见，本发明构建的电阻模块理论模型可用于纬编针织织物电极等效电阻的定量分析和预测，有利于为智能针织纺织品的个性化定制和产业化生产提供理论参考，带动智能服装向多领域发展，以多样的智能方向满足人们的不同需求。当前第1页12