基于紡織材料的熱濕功能仿真系統設計

【摘 要】本文圍繞一種單獨對織物進行仿真以獲取某一織物在某一具體環境條件下熱濕情況的仿真系統，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通過收集織物的材料屬性、環境條件等信息，然后根據已經建立的數學模型進行仿真計算，最后將織物的仿真結果用圖像處理技術和數值分析手段形象地模擬出來。

【關鍵詞】紡織材料；熱濕功能；仿真系統設計

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

一、簡述紡織材料熱濕功能的設備應用

（1）設備介紹。RTM注射設備是精密RTM注射設備，適合高性能環氧樹脂的RTM成型。RTM注射設備采用當前先進的精密齒輪泵計量輸出樹脂和固化劑，具有精度高且連續注射的特點，保證了樹脂注射的連續性和穩定性。設備易損件少，維護操作簡便。RTM設備還可對材料可進行加熱、攪拌、除氣泡等預處理，在注射過程中對注射壓力、注射流量、注射量精確控制，特別適合環氧樹脂體系及其他高性能樹脂的復合材料產品的生產和研發。本系統具備五種三維織物的成型模具和成型用編織物。（2）主要技術指標。第一，注射系統指標。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，設備要求。樹脂和固化劑在材料灌內加熱，直接測量樹脂和固化劑溫度；管路混合頭加熱保溫；精密齒輪泵連續輸出樹脂；齒輪泵由變頻器控制；注射壓力、流量可設定；靜態混合器混合樹脂，無需清洗；脂混合比例電子調節，無需拆卸混合頭和計量泵。第三，成型模具設計與制備。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的原理

（1）信道編碼.信道編碼的意思是，為了使接收機能夠檢測和糾正由于傳輸媒介問題帶來的信號誤差，在原數據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據傳輸速率。以WCDMA的上行數據流為例，分別經過了CRC差錯檢測，Turbo編碼，交織，形成無線幀后再發射出去。（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前碼字中的k個信息比特值有聯系，還與前面N-1個碼字中的k個信息比特值有聯系，也就是當前碼組內的n個碼元中的值不僅取決于N個碼組內的全部信息碼元，N可稱為卷積碼編碼的約束長度，卷積碼的標記法采用（n，k，N-1），編碼效率為k/n。

（3）交織技術。交織技術主要是靠打亂原來的數據排列規則，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的，所以通過交織技術可以把成塊的誤碼給分散，減小信道快衰落帶來的影響。

（4）擴頻技術。擴頻通信技術原理：在發端采用了擴頻碼調制，這樣使信號所占的頻帶寬度遠大于所傳信息必須的帶寬，同時在收端采用相同的擴頻碼序列進行相關解調，用來解擴以恢復所傳信息數據。其理論基礎為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的帶寬在較低信噪比的條件下獲得比較滿意的傳輸質量。

三、探討基于紡織材料的熱濕功能仿真系統設計

（1）64kb/s電路交換承載業務DTCH上行鏈路編碼過程仿真。64kb/s電路交換承載業務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）信息和專用業務信道（DTCH）信息。DCCH：所需的傳輸信道數為1，傳輸塊大小為96位，傳輸時間間隔為40ms，對應4個無線幀（每幀10ms），所需的傳輸信道數為2，使用編碼率為1/3的卷積碼，靜態速率匹配參數為1.0。DTCH：傳輸塊大小為1280位，傳輸時間間隔為為20ms，對應2個無線幀。采用了編碼率也是1/3的Turbo碼。靜態速率匹配參數為1.0。（2）導頻符號相干檢測過程的仿真。頻分雙工的WCDMA系統中，時分復用是通過導頻符號和數據通道的。信號進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，產生幅度和相位的改變，所以需要用導頻符號來檢測接收信號的幅度和相位。導頻符號用于在發送端以QPSK模式加入導頻信號，同時也在接收端產生本地8位QPSK模式的參考導頻序列。然后將本地導頻信號的復共軛乘以經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回原有位置。（3）創新技術的運用模式。面對生存與發展，紡織企業積極尋找各種拓展渠道，多變的市場環境也為纖維紗線企業的產品創新帶來新動力和新空間。棉價上漲使得功能性纖維的發展空間擴大，新型仿真功能性纖維的研發與應用成為企業最大的利潤增長點。以滌綸、錦綸為代表的仿真、功能性纖維成為行業的風向標，充分反映行業科技與創新的新趨勢。按照功能性纖維的主要屬性可將其分為物理性功能纖維、化學性功能纖維和生物適應性功能纖維。按照功能性纖維的主要功能可將其分為六大類：防護性纖維（主要包括抗靜電、抗輻射、防紫外線、阻燃纖維）；物質分離纖維（主要包括離子交換、吸附纖維及中空纖維分離膜）；生物醫學纖維（主要包括甲殼素、聚乳酸等纖維，中空纖維膜）；衛生保健纖維（主要包括抗菌、防臭、調溫、遠紅外、負離子等纖維）；傳導纖維（主要包括超導、導電、光導纖維）；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新功能推動了市場應用。在纖維的應用性能上，天然纖維具有健康、舒適、環保等特點，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，又能達到功能性、安全性和環保性。而且，其在性價比上的優勢也很明顯。隨著人們生活品質和消費觀念的發展，功能性、環保、健康、舒適的功能性纖維和紗線的應用開發，滿足了服裝、面料、產業用及裝飾用等各領域的發展需求，從而使其市場地位越發穩固，一些纖維企業已經把握住了這一先機。

本論文利用基于紡織材料的熱濕功能系統進行仿真，不僅可以熟悉基本技術、也可以了解各種主要參數、信道特征，還能熟悉系統軟件的使用。本論文可以在系統軟件平臺上分別從電路交換承載業務DTCH上行鏈路編碼過程、基帶頻分雙工上行鏈路及導頻符號相干檢測過程三個方向仿真系統，驗證的可實行及在提高信號質量方面的優越性。

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