CN101708076A - 光纤光栅温度传感器植入服装的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于智能服装中对人体温度进行检测的光纤光栅温度传感器植入服装的方法，属于智能服装技术领域。现有的传统电类温度传感器易受外界电磁干扰影响，而利用光纤光栅传感器进行人体温度的检测存在易断、易受外界应力影响。本发明提出为了把光纤光栅温度传感器植入织物，同时不损伤光纤和传感器，不受弯折，且保证与织物经纬纱运动协调一致，采用大管与小管相结合的织造方法。本发明研究了适合光纤光栅进行编织的方法以提高其植入过程中的成功率，避免光纤光栅的折断，为在智能服装中植入更多种类型传感器提供了指导方法。

Description

光纤光栅温度传感器植入服装的方法
技术领域
本发明属于智能服装技术领域，具体涉及到用于智能服装中对人体温度进行检测的光纤光栅温度传感器植入服装的方法。
背景技术
智能服装是电子信息学科、材料学科、纺织学科及其它相关学科结合与交叉的产物。它能够监测人体外部环境或内部状态的变化，具有携带方便、实时监测等特点。智能服装不仅能够感知人体外部环境或内部状态的变化，而且通过反馈机制，能实时地对这种变化做出反应。感知、反馈和反应是智能服装的三大要素。
目前人体温度的检测主要有接触式和非接触式测量两种方法。接触式测温主要包括利用玻璃水银体温计及电子体温计。水银体温计利用水银遇热膨胀的物理特性进行机体的温度检测；电子体温计则采用热敏电阻原理测量温度。由于水银体温计价廉且性能稳定，因此在我国是目前医院及家庭使用最为广泛的测温器材。但由于它存在测温时间长、易破碎、有汞中毒危险等不安全因素的缺点，已被欧盟决定从2005年起以后的4年内，将使其从欧洲市场上消失。
非接触式测温主要采用红外温度计。红外温度计通常用来测量额头的温度，一般是便携式，俗称手枪式红外温度计，它具有一个激光瞄准系统，激光束所指的地方就是温度的测量部分。
光纤光栅传感器是可以埋覆在被测物体和材料内部对压强、温度、应力、应变、流速、流量等诸多物理量进行接收转换成电信号输出的一种器件。本发明利用光纤光栅温度传感器对人体温度进行检测，在实现此目的之前如何将光纤光栅温度传感器植入智能服装中是一个需要解决的问题。
2000年美国麻省理工学院E.R.Post在论文“E-broidery：Design and fabrication oftextile-based computing”介绍了集成电路植入服装中的一种方法(如图1所示)，它是用缝纫线将植入物的管脚缝合在服装的衬底上，上面覆盖一层绝缘层，最外层是服装表面，形成类似三明治的结构，但该结构中集成电路植入处理不是太好，显得很累赘，另外密封性也差。
光纤光栅温度传感器与传统的传感器相比有其特殊点，如直径小(125μm)、耐腐蚀、光路可弯曲到一定程度等，但是裸光纤光栅机械强度还是非常低的。因此，需用探索一种适合光纤光栅进行编织的方法以提高其植入过程中的成功率，避免光纤光栅的折断。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于智能服装中对人体温度进行检测的光纤光栅温度传感器植入服装的方法，解决了适合光纤光栅进行编织的方法以提高其植入过程中的成功率，避免光纤光栅的折断。
本发明所采用的技术方案是：为了把光纤光栅温度传感器植入织物，同时不损伤光纤和传感器，不受弯折，且保证与织物经纬纱运动协调一致，采用大管与小管相结合的织造方法。把织物分为三部分，如图2所示。植入的具体做法是，第一部分为普通织物部分采用平纹组织，第二部分为实现大管的一部分，采用管状组织与平纹组织相结合，第三部分实现大管和小管，采用大管套小管组织结构，在第三部分织造结束同时保持管的开口，形成圆筒形空心袋状，此时植入光纤光栅温度传感器，改变纹板图，继续织造第二和第一部分，从而完成织物包裹光纤光栅温度传感器。
本发明的效果和益处是：研究了适合光纤光栅进行编织的方法以提高其植入过程中的成功率，避免光纤光栅的折断，为在智能服装中植入更多种类型传感器提供了指导意义。
附图说明
图1是集成电路植入服装中的一种方法示意图；
图2是织物结构分布示意图；
图3是小管部分经向截面示意图；
图4是大管部分经向截面示意图；
图5是第三部分上机示意图；
图6是第二部分上机示意图；
图7是第一部分上机示意图。
其中：
1：外层        2：绝缘层
3：电路层      4：集成元件
5：缝合处      6：第一部分
7：第二部分    8：第三部分
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的最佳实施例。
本发明提出的光纤光栅温度传感器植入服装的织物结构分布示意图如附图2所示。植入的具体做法是，为了把光纤光栅温度传感器植入织物，同时不损伤光纤和传感器，不受弯折，且保证与织物经纬纱运动协调一致，采用大管与小管相结合的织造方法。把织物分为三部分，如图2所示。
图2中第一部分为普通织物部分采用平纹组织，第二部分为实现大管的一部分，采用管状组织与平纹组织相结合，第三部分实现大管和小管，采用大管套小管组织结构，在第三部分织造结束同时保持管的开口，形成圆筒形空心袋状，此时植入光纤光栅温度传感器，改变纹板图，继续织造第二和第一部分，从而完成织物封装光纤光栅温度传感器。
图3是管状结构设计，数字①～⑧代表纬纱，1～4代表经纱。纬纱③、④、⑤、⑥形成的空间植入光纤。①、②、⑦、⑧采用的是平纹组织，形成单层普通织物。
图4中数字的表达方法同上，纬纱③、④、⑤、⑥循环24次，形成的大管植入传感器。从该截面图可以看出，经纱3、4、5和6位于大管的上层，这样可以使传感器接触人体的部分，经纱密度小，经纱稀疏，便于传感器有效地接触人体。而对于传感器不接触人体的部分，经纱密度大，可以隐藏传感器的存在。同样，①、②、⑦和⑧采用的是平纹组织，形成平纹织物。
本发明中的织造采用自行开发编程电脑程序控制的小样织机CSW-03电脑织样机。设定1、2、3、4片综循环15次，每筘2入；5、6、7、8片综循环24次，每筘4入；然后1、2、3、4片综循环50次，每筘2入。
根据上述植入方法及织物结构分析，该织物的三个部分分别为平纹组织部分、大管组织与平纹组织部分和大管套小管组织。
1、大管套小管组织设计
根据上述织造理论方法，最复杂的部分是第三部分，所以首先应该考虑和分析第三部分。此部分分为大管部分与小管部分，设计如图5所示，左边的1、2、3和4实现小管部分，采用每筘2入。5～16是大管部分的2个循环。大管部分一个循环是6根经纱，为了增加传感器外部的经密，采用每筘4入，所以大管部分的经纱根数必须是4和6的倍数。采用照图穿法，使用8片综。
2、大管组织与平纹组织部分
这一部分亦包括大管部分，将其与平纹组织结合，设计如图6所示，其中1、2、3和4是普通织物部分，为平纹组织，5～16是大管部分的2个循环。
3、平纹组织设计
这一部分为完全普通织物，无光纤无传感器，采用平纹组织设计，为了协调第三部分和第二部分的提综规律，设计图如图7所示。采用的大管套小管的设计形成的圆筒形空心袋状植入方法，一定程度上满足了与经纬纱运动相协调的一致性，而且不影响织物的外观。

Claims (5)

1.一种光纤光栅温度传感器植入服装的方法，其特征在于，采用大管与小管相结合的织造方法，把织物分为三部分：第一部分(6)、第二部分(7)和第三部分(8)。
2.根据权利要求1所述的光纤光栅温度传感器植入服装的方法，其特征在于，第一部分(6)为普通织物部分采用平纹组织，第二部分(7)为实现大管的一部分，采用管状组织与平纹组织相结合，第三部分(8)实现大管和小管，采用大管套小管组织结构，在第三部分(8)织造结束同时保持管的开口，形成圆筒形空心袋状，此时植入光纤光栅温度传感器，改变纹板图，继续织造第二部分(7)和第一部分(6)，从而完成织物包裹光纤光栅温度传感器。
3.根据权利要求1所述的光纤光栅温度传感器植入服装的方法，其特征在于，大管套小管组织设计部分分为大管部分与小管部分，左边的1、2、3和4实现小管部分，采用每筘2入。5～16是大管部分的2个循环。大管部分一个循环是6根经纱，为了增加传感器外部的经密，采用每筘4入，所以大管部分的经纱根数必须是4和6的倍数。采用照图穿法，使用8片综。
4.根据权利要求1所述的光纤光栅温度传感器植入服装的方法，其特征在于，大管组织与平纹组织部分将其与平纹组织结合，其中1、2、3和4是普通织物部分，为平纹组织，5～16是大管部分的2个循环。
5.根据权利要求1所述的光纤光栅温度传感器植入服装的方法，其特征在于，平纹组织设计为完全普通织物，无光纤无传感器，采用平纹组织设计，为了协调第三部分(8)和第二部分(7)的提综规律，采用的大管套小管的设计形成的圆筒形空心袋状植入方法，一定程度上满足了与经纬纱运动相协调的一致性，而且不影响织物的外观。
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