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

发布时间：2017-12-30 09:14

本文关键词：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　出处：《东华大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：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。
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【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TS941.7;TP212

【参考文献】