基于镀银纤维的防电磁辐射纺织品开发与测试研究

论文摘要

论文的主要内容,是在建立纺织材料防电磁辐射性能测试仪以及其性能研究的基础上,搭建了织物仿真模型;并制作了系列织物仿真模型试样,研究了不同镀银混纺纱、长丝及其赛络菲尔纱模型试样屏蔽效能的影响因素及其防辐射机理;建立了不同镀银混纺纱、长丝及其赛络菲尔纱交织排列模式下防辐射效果与排列密度的相关关系;进行了短纤混纺纱防辐射效果评估,并建立了织物镀银纤维含量与防辐射效果相关关系;设计与开发了不同电磁辐射强度环境下防辐射纺织品,并对其屏蔽效能进行了测试与分析。论文首先介绍了织物屏蔽效能测试方法的研究现状,了解到国内对织物防电磁辐射性能评价还以定性为主,国外同类仪器也只能用于成品织物的测试。因此根据现有测试方法存在的缺陷搭建了具有相当优势的纺织材料防电磁辐射性能测试仪,其既能对软、硬质平面材料进行屏蔽效能、反射率的精确定量测试,也能对不同排列密度、不同排列方式的防电磁辐射纱线进行模拟织物仿真测试,可以用来指导不同辐射环境要求的防电磁辐射织物的开发。该测试仪的成功研制,使得防电磁辐射功能纺织品开发领域中摆脱了研发的盲目性和滞后性、建立了研发的“预测-设计-优化-实现”快速反应机制。这种高速高效低成本的研发特性使之有了广泛的应用前景。目前,论文设计的测试仪器已申请了国家发明专利和实用新型专利,专利申请号分别为200910074176.0、200920102167.3,其中实用新型已授权。论文对所设计的纺织材料防电磁辐射性能测试仪的测试方法、测试要求、测试性能等做了系统地研究,得出了以下重要的结论:本测试仪测试过程快速简便,根本不需要建立昂贵的屏蔽室和其他辅助设备,而且测试过程能量损失小;测试仪测试次数为6次,大大减小了测试者的工作,方便快捷;本测试仪的测试误差主要来自随机误差,可以通过增加测试次数来减小测试误差。系统误差较小,仪器测试的准确度较高,重复性较好;测试仪测试的动态范围较宽,可以高达80dB,适应的测试频率范围为303000MHz;与上海测试中心测试仪器的测试数据进行对比,二者的测试数据一致性较好,说明了本纺织材料电磁辐射测试仪测试数据的准确性较高,权威性较高。论文根据自制测试仪器建立了单向平行排列织物仿真模型、双向垂直交叉交点相接织物仿真模型和双向垂直交叉交点不相接织物仿真模型三种织物仿真模型,并进行了试样的制作和屏蔽效能测试与分析,研究了影响织物屏蔽效能的各种因素。经方差分析,得出单向平行排列密度、网格分布密度和镀银纤维/棉纤维混纺纱织物的镀银纤维含量都对试样的屏蔽效能有显著的影响,并经origin工具拟合建立了关系式,为符合某屏蔽要求的具有特定屏蔽效能的织物的快速设计提供了前提;通过对各种拟合曲线的分析,得出了频率为2430MHz下各织物模型试样的经济实用的网格对角线长度范围。论文设计织造了系列镀银纤维织物,通过将织物屏蔽效能测量值与模拟试样的理论值进行对比得知辐射频率相同的条件下,织物的测量值随镀银长丝密度变化的趋势与理论值随镀银长丝密度变化的趋势相符;一定的频率和密度（或对角线长度）下,对测量值有时大于理论值有时小于理论值的现象进行了分析。此外通过实验证明了由仿真模型试样屏蔽效能来指导防电磁辐射织物设计与开发的理念是可以实现的。论文通过方差分析得出镀银纤维含量对混纺纱织物的屏蔽效能有显著的影响,建立了镀银纤维含量与屏蔽效能的散点图及关系式,分析了可应用的屏蔽效能所对应的镀银纤维含量范围。论文对镀银纤维织物通过双氧水退浆进行了退浆处理,工艺为90℃水煮30min,然后水洗至中性,最后100℃烘干。通过对退浆前后的织物的屏蔽效能比较得出:退浆前的屏蔽效能几乎略大于退浆后织物的屏蔽效能,但相差不多,可忽略双氧水退浆工艺对屏蔽效能的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 电磁辐射的来源及其危害
• 1.1.1 电磁辐射的来源
• 1.1.2 电磁辐射的危害
• 1.2 电磁屏蔽原理
• 1.3 防电磁辐射织物的研究现状
• 1.3.1 纺织品功能整理开发屏蔽织物的研究进展
• 1.3.2 功能纤维开发屏蔽织物的研究进展
• 1.4 本课题的目的意义及主要的研究内容
• 第2章 纺织材料防电磁辐射性能测试仪的设计
• 2.1 表征防电磁辐射织物屏蔽性能的指标
• 2.2 电磁辐射防护的相关标准
• 2.2.1 国内电磁防护标准
• 2.2.2 国外电磁防护限值
• 2.3 织物电磁辐射测试仪的研究现状
• 2.4 纺织材料防电磁辐射性能测试仪的设计
• 2.4.1 矢量网络分析仪的选择
• 2.4.2 织物架及纱线架的设计
• 2.4.3 法兰同轴两对接腔体端面试样槽的设计
• 2.4.4 法兰同轴接口的改进
• 2.4.5 法兰同轴支架的设计
• 2.5 设计仪器的测试回路
• 2.6 本章小结
• 第3章 纺织材料防电磁辐射性能测试仪的性能评价
• 3.1 实验方法的确定
• 3.1.1 测试条件要求
• 3.1.2 测试样品要求
• 3.1.3 设计仪器的操作过程
• 3.2 仪器的测试误差分析
• 3.2.1 系统误差分析
• 3.2.2 随机误差分析
• 3.2.3 粗大误差分析
• 3.3 仪器测试数据的统计分析与试验次数确定
• 3.3.1 测试样品的选用
• 3.3.2 测试数据的正态性检验
• 3.3.3 测试数据的离散性检验
• 3.3.4 试验次数的确定
• 3.4 实验对比测试数据修正
• 3.4.1 实验样品
• 3.4.2 测试数据处理
• 3.5 本章小结
• 第4章 镀银纤维织物模型的建立与试样测试
• 4.1 镀银纤维织物仿真模型的建立
• 4.1.1 单向平行排列模型
• 4.1.2 双向垂直交叉且交点相接模型
• 4.1.3 双向垂直交叉且交点不相接模型
• 4.2 镀银长丝织物模型试样测试
• 4.2.1 单向平行排列模型测试
• 4.2.2 双向垂直交叉且交点相接模型测试
• 4.2.3 双向垂直交叉且交点不相接模型测试
• 4.3 镀银混纺纱织物模型试样测试
• 4.3.1 实验方案设计
• 4.3.2 实验数据与分析
• 4.3.3 对角线长度与屏蔽效能相关关系分析
• 4.4 镀银长丝赛络菲尔纱织物模型试样测试
• 4.4.1 单向平行排列织物模型测试
• 4.4.2 双向垂直交叉交点相接织物模型测试
• 4.5 影响织物屏蔽效能的其它因素
• 4.5.1 辐射源类型
• 4.5.2 辐射源与防护织物的距离
• 4.5.3 电磁屏蔽技术
• 4.5.4 织物的组织结构和紧度
• 4.5.5 织物厚度
• 4.5.6 经纬向纱线的差异及纱线结构
• 4.6 本章小结
• 第5章 镀银纤维织物开发与测试分析
• 5.1 电磁辐射防护织物的要求与应用
• 5.1.1 电磁辐射防护织物的要求
• 5.1.2 电磁辐射防护织物的应用
• 5.1.3 日常生活中的电磁辐射环境
• 5.1.4 镀银纤维织物的应用前景
• 5.2 镀银长丝机织物的开发与测试分析
• 5.2.1 织物的设计与开发
• 5.2.2 织物的测试与分析
• 5.3 镀银混纺纱机织物的开发与测试分析
• 5.3.1 织物的设计与开发
• 5.3.2 特定频率下的测试与分析
• 5.3.3 特定对角线长度下的测试与分析
• 5.4 赛络菲尔纱机织物的开发与测试分析
• 5.4.1 织物的设计与开发
• 5.4.2 织物的测试与分析
• 5.5 镀银混纺纱单向织物的测试与分析
• 5.5.1 镀银混纺纱单向机织物的设计
• 5.5.2 镀银混纺纱织物的测试结果分析
• 5.5.3 镀银纤维含量与织物屏蔽效能的关系建立
• 5.6 退浆工艺对屏蔽效能的影响
• 5.7 织物设计的问题与展望
• 5.8 本章小结
• 结论
• 附录
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的论文
• 攻读硕士学位期间所获得的科研成果
• 致谢