基于紡織材料的熱濕功能仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)

【摘 要】本文圍繞一種單獨(dú)對(duì)織物進(jìn)行仿真以獲取某一織物在某一具體環(huán)境條件下熱濕情況的仿真系統(tǒng)，包括前處理模塊和后處理模塊。所述織物濕熱傳遞的仿真系統(tǒng)通過(guò)收集織物的材料屬性、環(huán)境條件等信息，然后根據(jù)已經(jīng)建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真計(jì)算，最后將織物的仿真結(jié)果用圖像處理技術(shù)和數(shù)值分析手段形象地模擬出來(lái)。

【關(guān)鍵詞】紡織材料；熱濕功能；仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于紡織材料的熱濕功能仿真系統(tǒng)，與其它同類(lèi)軟件系統(tǒng)相比，其最大特點(diǎn)在于提供了單獨(dú)對(duì)織物的熱濕傳遞過(guò)程，其優(yōu)點(diǎn)在于仿真精確度高，速度快，用戶(hù)操作方便，仿真結(jié)果直觀形象，軟件可重用度高。因此，通過(guò)程序設(shè)計(jì)的整體運(yùn)用，將能收到更好的效果。

一、簡(jiǎn)述紡織材料熱濕功能的設(shè)備應(yīng)用

（1）設(shè)備介紹。RTM注射設(shè)備是精密RTM注射設(shè)備，適合高性能環(huán)氧樹(shù)脂的RTM成型。RTM注射設(shè)備采用當(dāng)前先進(jìn)的精密齒輪泵計(jì)量輸出樹(shù)脂和固化劑，具有精度高且連續(xù)注射的特點(diǎn)，保證了樹(shù)脂注射的連續(xù)性和穩(wěn)定性。設(shè)備易損件少，維護(hù)操作簡(jiǎn)便。RTM設(shè)備還可對(duì)材料可進(jìn)行加熱、攪拌、除氣泡等預(yù)處理，在注射過(guò)程中對(duì)注射壓力、注射流量、注射量精確控制，特別適合環(huán)氧樹(shù)脂體系及其他高性能樹(shù)脂的復(fù)合材料產(chǎn)品的生產(chǎn)和研發(fā)。本系統(tǒng)具備五種三維織物的成型模具和成型用編織物。（2）主要技術(shù)指標(biāo)。第一，注射系統(tǒng)指標(biāo)。混合比例：100：5到100：50；最高注射溫度：100℃；最高注射壓力：2Mpa；流量：50～500g/min；樹(shù)脂罐和固化劑罐容量7升，配有攪拌器和真空接口；注射方式：手動(dòng)和自動(dòng)注射方式；真空泵抽速：4升/秒，真空度：2mbar。第二，設(shè)備要求。樹(shù)脂和固化劑在材料灌內(nèi)加熱，直接測(cè)量樹(shù)脂和固化劑溫度；管路混合頭加熱保溫；精密齒輪泵連續(xù)輸出樹(shù)脂；齒輪泵由變頻器控制；注射壓力、流量可設(shè)定；靜態(tài)混合器混合樹(shù)脂，無(wú)需清洗；脂混合比例電子調(diào)節(jié)，無(wú)需拆卸混合頭和計(jì)量泵。第三，成型模具設(shè)計(jì)與制備。提供可用于五種試驗(yàn)件成型（平板、圓管、圓臺(tái)、圓錐、工字梁）的模具，成型后的試驗(yàn)件浸膠均勻，無(wú)干癍，空隙率小于1%。

二、分析基于紡織材料的熱濕功能仿真系統(tǒng)的原理

（1）信道編碼.信道編碼的意思是，為了使接收機(jī)能夠檢測(cè)和糾正由于傳輸媒介問(wèn)題帶來(lái)的信號(hào)誤差，在原數(shù)據(jù)流中加入了冗余信息，這樣不僅可以降低差錯(cuò)還可以提高數(shù)據(jù)傳輸速率。以WCDMA的上行數(shù)據(jù)流為例，分別經(jīng)過(guò)了CRC差錯(cuò)檢測(cè)，Turbo編碼，交織，形成無(wú)線(xiàn)幀后再發(fā)射出去。（2）卷積碼。卷積碼是由k個(gè)信息比特編碼從而成n（n>k）個(gè)信息，編碼得出的n比特的碼組值不僅和當(dāng)前碼字中的k個(gè)信息比特值有聯(lián)系，還與前面N-1個(gè)碼字中的k個(gè)信息比特值有聯(lián)系，也就是當(dāng)前碼組內(nèi)的n個(gè)碼元中的值不僅取決于N個(gè)碼組內(nèi)的全部信息碼元，N可稱(chēng)為卷積碼編碼的約束長(zhǎng)度，卷積碼的標(biāo)記法采用（n，k，N-1），編碼效率為k/n。

（3）交織技術(shù)。交織技術(shù)主要是靠打亂原來(lái)的數(shù)據(jù)排列規(guī)則，然后按照再一定的順序重新排列。因?yàn)樾诺赖目焖ヂ涫浅蓧K出現(xiàn)的，所以通過(guò)交織技術(shù)可以把成塊的誤碼給分散，減小信道快衰落帶來(lái)的影響。

（4）擴(kuò)頻技術(shù)。擴(kuò)頻通信技術(shù)原理：在發(fā)端采用了擴(kuò)頻碼調(diào)制，這樣使信號(hào)所占的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必須的帶寬，同時(shí)在收端采用相同的擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行相關(guān)解調(diào)，用來(lái)解擴(kuò)以恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。其理論基礎(chǔ)為Shannon定理：C=B*log2

（1+S/N），即在信道容量C不變的情況下，可以通過(guò)增大傳輸系統(tǒng)的帶寬在較低信噪比的條件下獲得比較滿(mǎn)意的傳輸質(zhì)量。

三、探討基于紡織材料的熱濕功能仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）64kb/s電路交換承載業(yè)務(wù)DTCH上行鏈路編碼過(guò)程仿真。64kb/s電路交換承載業(yè)務(wù)上行鏈路的物理信道由DPDCH和DPCCH組成。DPDCH用于承載專(zhuān)用控制信道（DCCH）信息和專(zhuān)用業(yè)務(wù)信道（DTCH）信息。DCCH：所需的傳輸信道數(shù)為1，傳輸塊大小為96位，傳輸時(shí)間間隔為40ms，對(duì)應(yīng)4個(gè)無(wú)線(xiàn)幀（每幀10ms），所需的傳輸信道數(shù)為2，使用編碼率為1/3的卷積碼，靜態(tài)速率匹配參數(shù)為1.0。DTCH：傳輸塊大小為1280位，傳輸時(shí)間間隔為為20ms，對(duì)應(yīng)2個(gè)無(wú)線(xiàn)幀。采用了編碼率也是1/3的Turbo碼。靜態(tài)速率匹配參數(shù)為1.0。（2）導(dǎo)頻符號(hào)相干檢測(cè)過(guò)程的仿真。頻分雙工的WCDMA系統(tǒng)中，時(shí)分復(fù)用是通過(guò)導(dǎo)頻符號(hào)和數(shù)據(jù)通道的。信號(hào)進(jìn)行相干檢測(cè)時(shí)需有相位信息，但時(shí)變的信道會(huì)讓傳輸信號(hào)在傳輸過(guò)程中，產(chǎn)生幅度和相位的改變，所以需要用導(dǎo)頻符號(hào)來(lái)檢測(cè)接收信號(hào)的幅度和相位。導(dǎo)頻符號(hào)用于在發(fā)送端以QPSK模式加入導(dǎo)頻信號(hào)，同時(shí)也在接收端產(chǎn)生本地8位QPSK模式的參考導(dǎo)頻序列。然后將本地導(dǎo)頻信號(hào)的復(fù)共軛乘以經(jīng)過(guò)時(shí)變信道的輸入信號(hào)，就可以檢測(cè)出輸入信號(hào)的相位。最后經(jīng)過(guò)平均處理后，就可以計(jì)算出信號(hào)的相位和幅度，最后利用估計(jì)得到的相位將接收信號(hào)的星座圖旋轉(zhuǎn)回原有位置。（3）創(chuàng)新技術(shù)的運(yùn)用模式。面對(duì)生存與發(fā)展，紡織企業(yè)積極尋找各種拓展渠道，多變的市場(chǎng)環(huán)境也為纖維紗線(xiàn)企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新帶來(lái)新動(dòng)力和新空間。棉價(jià)上漲使得功能性纖維的發(fā)展空間擴(kuò)大，新型仿真功能性纖維的研發(fā)與應(yīng)用成為企業(yè)最大的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。以滌綸、錦綸為代表的仿真、功能性纖維成為行業(yè)的風(fēng)向標(biāo)，充分反映行業(yè)科技與創(chuàng)新的新趨勢(shì)。按照功能性纖維的主要屬性可將其分為物理性功能纖維、化學(xué)性功能纖維和生物適應(yīng)性功能纖維。按照功能性纖維的主要功能可將其分為六大類(lèi)：防護(hù)性纖維（主要包括抗靜電、抗輻射、防紫外線(xiàn)、阻燃纖維）；物質(zhì)分離纖維（主要包括離子交換、吸附纖維及中空纖維分離膜）；生物醫(yī)學(xué)纖維（主要包括甲殼素、聚乳酸等纖維，中空纖維膜）；衛(wèi)生保健纖維（主要包括抗菌、防臭、調(diào)溫、遠(yuǎn)紅外、負(fù)離子等纖維）；傳導(dǎo)纖維（主要包括超導(dǎo)、導(dǎo)電、光導(dǎo)纖維）；智能及其它纖維（主要包括仿生、超高吸水纖維等）。仿真功能性纖維的多種創(chuàng)新功能推動(dòng)了市場(chǎng)應(yīng)用。在纖維的應(yīng)用性能上，天然纖維具有健康、舒適、環(huán)保等特點(diǎn)，但在功能性和安全性上尚存差距。而新型仿真功能性化學(xué)纖維則貌似天然卻勝似天然，在外觀、健康、舒適性方面可媲美天然纖維，又能達(dá)到功能性、安全性和環(huán)保性。而且，其在性?xún)r(jià)比上的優(yōu)勢(shì)也很明顯。隨著人們生活品質(zhì)和消費(fèi)觀念的發(fā)展，功能性、環(huán)保、健康、舒適的功能性纖維和紗線(xiàn)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)，滿(mǎn)足了服裝、面料、產(chǎn)業(yè)用及裝飾用等各領(lǐng)域的發(fā)展需求，從而使其市場(chǎng)地位越發(fā)穩(wěn)固，一些纖維企業(yè)已經(jīng)把握住了這一先機(jī)。

本論文利用基于紡織材料的熱濕功能系統(tǒng)進(jìn)行仿真，不僅可以熟悉基本技術(shù)、也可以了解各種主要參數(shù)、信道特征，還能熟悉系統(tǒng)軟件的使用。本論文可以在系統(tǒng)軟件平臺(tái)上分別從電路交換承載業(yè)務(wù)DTCH上行鏈路編碼過(guò)程、基帶頻分雙工上行鏈路及導(dǎo)頻符號(hào)相干檢測(cè)過(guò)程三個(gè)方向仿真系統(tǒng)，驗(yàn)證的可實(shí)行及在提高信號(hào)質(zhì)量方面的優(yōu)越性。

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