基于紡織材料的熱濕功能仿真系統(tǒng)設(shè)計

【摘 要】本文圍繞一種單獨對織物進(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。

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

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

一、簡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)的精密齒輪泵計量輸出樹脂和固化劑，具有精度高且連續(xù)注射的特點，保證了樹脂注射的連續(xù)性和穩(wěn)定性。設(shè)備易損件少，維護(hù)操作簡便。RTM設(shè)備還可對材料可進(jìn)行加熱、攪拌、除氣泡等預(yù)處理，在注射過程中對注射壓力、注射流量、注射量精確控制，特別適合環(huán)氧樹脂體系及其他高性能樹脂的復(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：手動和自動注射方式；真空泵抽速：4升/秒，真空度：2mbar。第二，設(shè)備要求。樹脂和固化劑在材料灌內(nèi)加熱，直接測量樹脂和固化劑溫度；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)混合器混合樹脂，無需清洗；脂混合比例電子調(diào)節(jié)，無需拆卸混合頭和計量泵。第三，成型模具設(shè)計與制備。提供可用于五種試驗件成型（平板、圓管、圓臺、圓錐、工字梁）的模具，成型后的試驗件浸膠均勻，無干癍，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)能夠檢測和糾正由于傳輸媒介問題帶來的信號誤差，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)過了CRC差錯檢測，Turbo編碼，交織，形成無線幀后再發(fā)射出去。（2）卷積碼。卷積碼是由k個信息比特編碼從而成n（n>k）個信息，編碼得出的n比特的碼組值不僅和當(dāng)前碼字中的k個信息比特值有聯(lián)系，還與前面N-1個碼字中的k個信息比特值有聯(lián)系，也就是當(dāng)前碼組內(nèi)的n個碼元中的值不僅取決于N個碼組內(nèi)的全部信息碼元，N可稱為卷積碼編碼的約束長度，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。因為信道的快衰落是成塊出現(xiàn)的，所以通過交織技術(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，這樣使信號所占的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必須的帶寬，同時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

（1）64kb/s電路交換承載業(yè)務(wù)DTCH上行鏈路編碼過程仿真。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用于承載專用控制信道（DCCH）信息和專用業(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，傳輸時間間隔為40ms，對應(yīng)4個無線幀（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，傳輸時間間隔為為20ms，對應(yīng)2個無線幀。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)頻符號相干檢測過程的仿真。頻分雙工的WCDMA系統(tǒng)中，時分復(fù)用是通過導(dǎo)頻符號和數(shù)據(jù)通道的。信號進(jìn)行相干檢測時需有相位信息，但時變的信道會讓傳輸信號在傳輸過程中，產(chǎn)生幅度和相位的改變，所以需要用導(dǎo)頻符號來檢測接收信號的幅度和相位。導(dǎo)頻符號用于在發(fā)送端以QPSK模式加入導(dǎo)頻信號，同時也在接收端產(chǎn)生本地8位QPSK模式的參考導(dǎo)頻序列。然后將本地導(dǎo)頻信號的復(fù)共軛乘以經(jīng)過時變信道的輸入信號，就可以檢測出輸入信號的相位。最后經(jīng)過平均處理后，就可以計算出信號的相位和幅度，最后利用估計得到的相位將接收信號的星座圖旋轉(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，多變的市場環(huán)境也為纖維紗線企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新帶來新動力和新空間。棉價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)最大的利潤增長點。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。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：防護(hù)性纖維（主要包括抗靜電、抗輻射、防紫外線、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)新功能推動了市場應(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，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，其在性價比上的優(yōu)勢也很明顯。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的應(yīng)用開發(fā)，滿足了服裝、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)軟件平臺上分別從電路交換承載業(yè)務(wù)DTCH上行鏈路編碼過程、基帶頻分雙工上行鏈路及導(dǎo)頻符號相干檢測過程三個方向仿真系統(tǒng)，驗證的可實行及在提高信號質(zhì)量方面的優(yōu)越性。

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