工艺参数对织物基刺绣传输线的直流电阻的影响

王　蕊　胡吉永　张慧萍　俞金林　晏　雄

1. 东华大学纺织面料技术教育部重点实验室，上海 201620；2. 东华大学纺织学院，上海 201620；3. 江苏丹毛纺织股份有限公司，江苏 丹阳 212351



工艺参数对织物基刺绣传输线的直流电阻的影响

王蕊1, 2胡吉永1, 2张慧萍1, 2俞金林3晏雄1, 2

1. 东华大学纺织面料技术教育部重点实验室，上海 201620；2. 东华大学纺织学院，上海 201620；3. 江苏丹毛纺织股份有限公司，江苏 丹阳 212351

摘要：针对影响刺绣传输线性能的刺绣工艺参数，从针迹类型、针迹间距、针迹长度及刺绣张力等方面，对刺绣传输线的直流电阻进行测试和分析，结果表明：针迹类型、针迹间距、针迹长度及刺绣张力对刺绣传输线的直流电阻均有显著影响，其中，针迹间距对刺绣传输线直流电阻的影响最为显著。

关键词：刺绣传输线， 直流电阻， 针迹类型， 针迹间距， 针迹长度， 刺绣张力

传输线是射频技术中传输信号的一种最基本的形式, 是纤维柔性电子产品在可穿戴集成应用中的必要组件。织物基传输线以不导电的织物为基材，其具有一定的柔韧性、可水洗性和可穿戴性。织物基传输线可由机织或刺绣制成，目前仍处于研究阶段。织物基刺绣传输线利用刺绣的方式将导电纱线与基材相结合，无需黏合剂，既可小规模专门定制，也可大规模批量生产[1]。

我国长期以来的应试教育制度模式，使得学生上课忙于记笔记、考试前忙于背笔记、考试就能不挂科甚至得高分的情况在很多高职院校仍然存在。平时课上学生表现与最终学习考核关联度较小，这种情况使得学生的学习具有一定的功利性，不注重自己平时的课上积极参与，导致课堂沉默的出现。

制作刺绣传输线时，需对导电纱线传导电流的方式(即电阻)进行优选。对于刺绣传输线，国内目前的研究较少，但有关机织带状线的研究表明，纤维集合体传输线具有一定的传输信号的能力[2]。国外在此方面的研究主要涉及导电纱线的材质，以及影响刺绣传输线电学性能的相关因素等。导电纱线材质的研究表明，银的导电能力相较于其他材质强，故设计时可根据需要进行选择[3-4]。导电纱线方向的研究表明：导电纱线沿电流传播方向排列时织物电阻较小；将不同的导电纱线方向进行组合，如组合成“V”字形，织物天线传输效率较高[5]1174-1181，[6-7]。当采用不同的纱线间距制作传输线时，纱线间距越小，即密度越大，则该传输线的电阻越小，传输性能越好，但密度过大又会影响整体传输效率[5]1174-1181，[8-9]。总之，导电纱线本身的电阻和制作刺绣传输线时使用的针迹，都会对传输性能产生很大的影响。

本文为更好地研究刺绣工艺参数对刺绣传输线直流电阻的影响及其影响方式，分别从针迹类型、针迹间距、针迹长度及刺绣张力等角度，对刺绣传输线的直流电阻进行了测试和分析。

1刺绣传输线的设计

为了最有效地研究刺绣传输线的传输特性，需先对刺绣传输线进行几何形状设计。通常，为使刺绣传输线在测试时与网络矢量分析仪匹配达到最优，设计刺绣传输线的特征阻抗Z0=50 Ω。根据文献[1]中常用的介电常数和本文使用的纯棉织物基材，确定织物基材介电常数εr=1.54，则刺绣传输线宽度(W)[10]：

计算得到刺绣传输线宽度W=1.35 mm。 为便于绣花机加工，本文最终确定刺绣传输线宽度为1.50 mm。

党的十九大立足新时代新征程，作出了建设交通强国的重大决策部署，这是全国人民对交通运输工作的殷切期望，也是新时代全体交通人为之奋斗的新使命。四川省委省政府立足省情、对标全国、放眼世界，提出了“加快建设交通强省”战略目标。

2刺绣传输线的制作与测试

本文选择的导电纱线为青岛亨通伟业公司生产的导电镀银长丝纱，导电率为21.5 Ω/(5 cm)，线密度为11.1 tex。采用Wilcom绣花软件设计不同参数的刺绣传输线，并将设计好的花样在Brother NV950电脑绣花机上制作。图1为典型的刺绣传输线。

图1　刺绣传输线

观察刺绣传输线试样发现：针迹长度小于1.0 mm 的刺绣传输线，其表面导电纱线较紧密且较硬挺；针迹长度大于1.0 mm的刺绣传输线，表面导电纱线跨度大，下机后皱缩大。

不过，2016年的时候，出于某些原因，斯沃琪集团品牌也曾全部缺席当年GPHG日内瓦钟表大赏；2017年，只有浪琴一只“大眼”计时码表参加最佳复刻表的评比，并最终获得该奖项；2018年，已经有多只浪琴、美度和汉米尔顿腕表出现在最新一年的GPHG报名名单里。

3结果与分析

3.1针迹类型对刺绣传输线的影响

导电纱线与电流传输方向之间的关系会影响刺绣传输线的直流电阻。

3.2针迹间距对刺绣传输线的影响

运输采用的是卸料运输搅拌车，运输时间要控制合理，不能过长，在运输中若发生混凝土离析，则需要进行二次搅拌。通常情况下，搅拌车运输时间要＜30min。

通常，导电纱线方向一般包括平行于电流方向、垂直于电流方向和与电流方向成一定角度等(图2)。

图2导电纱线方向

为分析导电纱线方向对刺绣传输线直流电阻的影响，设计了6种不同针迹类型不同参数的刺绣传输线(表1)。

表1　不同针迹类型的刺绣传输线的参数设计

使用PROVA 901万用表测量1#～6#刺绣传输线的直流电阻，所得刺绣传输线的直流电阻和标准差如图3所示，其中线段表示直流电阻标准差。直流电阻标准差的平方即为直流电阻方差，方差越大，则刺绣传输线直流电阻的离散性越大。

图3　1#～6#刺绣传输线的直流电阻和标准差

图3显示：当导电纱线与电流方向平行(即1#和4#试样)时，刺绣传输线的直流电阻最小，方差也较小；当导电纱线与电流方向垂直(即2#和5#试样)时，刺绣传输线的直流电阻较大，其中2#试样方差最大；当导电纱线与电流方向呈一定角度(即3#和6#试样)时，刺绣传输线的直流电阻介于前两种之间。产生该结果的主要原因是，电流沿导电纱线传导时，导电纱线走过的路径短则电流传导能力好，此时刺绣传输线的直流电阻小。因此，为使刺绣传输线具有更好的传输性，应选择在相应方向上具有较小直流电阻的刺绣传输线。

内源融资指企业依靠自有资金和留存收益进行融资，内源融资约束与企业自身现金流量有关。因此本文采用了现金占总资产比例 （Cash Ratio），即货币资金与交易性金融资产占总资产的比例，用于反映流动性程度。同时，本文还采用了现金流量比率 （Cash Coverage Ratio），即经营活动现金流量与流动负债的比值，用于反映公司短期偿债能力。

针迹类型即制作绣花织物时选用的绣花轨迹类型。常用针迹类型包括周线针、直线针和它它米针等。本文为研究不同导电纱线方向对刺绣传输线直流电阻的影响，选择改变针迹类型来改变导电纱线方向。

在一定范围内，导电纱线密度大，则导电织物的直流电阻小，整体反射性能好。本文为准确测定导电纱线密度对刺绣传输线直流电阻的影响，使用周线针针迹，通过改变针迹间距研究导电纱线密度对刺绣传输线直流电阻的影响。

针迹间距即刺绣时相邻两跟导电纱线之间的距离。本文首先，根据导电纱线的直径设计刺绣传输线的密度。试验用导电纱线直径为0.21 mm。然后，设置不同的针迹间距，使刺绣传输线中的导电纱线相互挤压或远离。由于Brother NV950电脑绣花机的限定，所得实际针迹间距大于设置的针迹间距。且经调整和测试发现，当使用Wilcom绣花软件设置针迹间距为0.50 mm时，刺绣传输线内的导电纱线紧挨但不挤压。

不同针迹间距的刺绣传输线的设计如表2所示。

表2　不同针迹间距的刺绣传输线的参数设计

当时刘备带着张飞、关羽镇守在徐州、下邳（）一带。曹操率领着二十万大军攻打徐州时，刘备无计可施，听了张飞的话，连夜去曹营劫寨。不料中了曹操的埋伏，刘备和张飞各自逃走，在路上失散了。刘备一个人去投奔了袁绍，而张飞则逃到了别处。

图4　7#～19#刺绣传输线的直流电阻和标准差

由图4可知：当针迹间距在0.50 mm以下变动时，刺绣传输线直流电阻变化较明显，其与针迹间距呈线性增长趋势，通过对该段进行拟合，得到针迹间距(x)和直流电阻(y)的关系近似为y=2.720x+0.468； 当针迹间距在0.50～1.50 mm间变动时，刺绣传输线直流电阻呈阶梯形上升趋势；当针迹间距大于1.50 mm时，宽度为1.50 mm的刺绣传输线内的导电纱线均为3根，直流电阻为4.8 Ω，且几乎不变。各针迹间距下刺绣传输线直流电阻的方差值均较小。

针迹间距通过影响导电纱线的密度进而影响刺绣传输线的直流电阻。当宽度为1.50 mm的刺绣传输线内的导电纱线根数相同时，直流电阻近似相等；刺绣传输线的针迹间距越小，则刺绣传输线的导电纱线密度越大，此时直流电阻小、传输信号的能力强。

公用辅助一体化：为了合理利用能源、减少消耗，根据化工区区内化工主体项目，形成供水、供电、供热、供气为一体的公用工程“岛”，实行区内能源的统一供给。

3.3针迹长度对刺绣传输线的影响

针迹长度即每次针行走的长度。继续选择周线针，其针迹长度即指刺绣传输线表面每一节导电纱线的长度。本文为研究针迹长度对刺绣传输线直流电阻的影响，设计了不同针迹长度的刺绣传输线(表3)。

表3　不同针迹长度的刺绣传输线的参数设计

采用PROVA 901万用表测量刺绣传输线的直流电阻。测试过程中，为保证刺绣传输线的平整，使用两个板式夹头代替万用表夹头用于夹紧织物。且为了保证测试的准确性，固定用板式夹头位于刺绣传输线两端恰好夹住且不露出的位置。

为分析针迹长度对刺绣传输线直流电阻的影响，使用PROVA 901万用表测量12#及22#～33#刺绣传输线的直流电阻，所得不同针迹长度的刺绣传输线的直流电阻和标准差如图5所示，其中线段表示直流电阻的标准差。

根据回归方程计算不同烤制时间下的烤鸭品质得分，结果如表5所示。根据烤鸭品质评价方法，在30～50min范围内，除45min处理组外，40min试验组品质得分最高，此条件下鸭肉b*为13.59，鸭皮L*为57.07，鸭肉弹性为0.69，鸭皮弹性为0.76，综合品质得分为58.38，该试验组烤鸭各关键指标参数均在烤鸭关键指标参数范围内，因此通过红外蒸汽烤制时间单因素实验优选的适宜的烤制时间为40min。

图5　12#及22#～33#刺绣传输线的直流电阻和标准差

鉴于导电纱线的强力和脆性，本文设计的刺绣张力刻度在0.0～3.0之间。过小的刺绣张力会引起导电纱线成团；过大的刺绣张力会引起导电纱线挤压断头。不同刺绣张力的刺绣传输线的参数设计见表4。

针迹长度对于刺绣传输线的直流电阻的影响在于，针迹长度会影响导电纱线之间的接触点。针迹长度越大，刺绣传输线表面每一节的导电纱线越长，纱线之间的节点越少，导通电流的能力越高；但过大的针迹长度会造成刺绣传输线直流电阻的离散性较大。

此外，刺绣传输线中导电纱线之间的相互作用对其直流电阻有一定的影响，但具体影响方式还有待进一步的研究。

3.4刺绣张力对刺绣传输线的影响

Brother NV950电脑绣花机的张力刻度从0.0到10.0代表刺绣张力越来越大。

由图5可知：针迹长度小于1.0 mm时，刺绣传输线的直流电阻随着针迹长度的增大而略有下降，但整体都在2.5 Ω附近波动；针迹长度在1.0～7.0 mm之间时，刺绣传输线的直流电阻随针迹长度的增大而减小，且呈二次曲线下降态势，对该段进行拟合得到y=0.019x2-0.261x+2.605；针迹长度大于7.0 mm时，刺绣传输线的直流电阻基本保持在1.8 Ω左右。此外，针迹长度小于1.0 mm或等于10.0 mm时，刺绣传输线的直流电阻的离散性较大；针迹长度在1.0～9.0 mm 之间时，直流电阻的离散性较小。

8) 关键报警/联锁相关的交接班管理功能。重要的被搁置报警/被抑制报警的清单与交接确认功能，重要的被旁路的联锁清单与交接确认功能，本班内发生的重要报警情况交接，报警/联锁交接班日志管理。

使用PROVA 901万用表测量刺绣传输线直流电阻，所得刺绣传输线的直流电阻和标准差如图4所示，图中线段表示不同针迹间距刺绣传输线的直流电阻标准差。

表4　不同刺绣张力的刺绣传输线的参数设计

使用PROVA 901万用表测量不同刺绣张力下刺绣传输线的直流电阻，所得刺绣传输线的直流电阻和标准差如图6所示，其中，线段表示刺绣传输线的直流电阻标准差。

在农业保险运行中，在假设保险公司经营的情况下，政府通过保险公司对农户的农业保险行为做出补贴B，情况如表4所示。

图6　29#及34#～39#刺绣传输线的直流电阻和标准差

由图6可以看出：当张力刻度为0.0时，刺绣传输线的直流电阻较小，此时直流电阻方差较小，制成的刺绣传输线较稳定；当张力刻度为2.0时，刺绣传输线的直流电阻最大，此时直流电阻方差最大，刺绣传输线的直流电阻波动较大。但实际上，手工测量会存有误差，加之绣花机设置张力刻度时，内置的张力盘的控制并不精确，故不同张力刻度时刺绣传输线的直流电阻可视为在其误差范围内波动，刺绣张力对刺绣传输线直流电阻的影响可忽略，制作刺绣传输线时只需根据平整度和断头情况自行调节即可。

3.5综合讨论

为比较针迹类型、针迹间距、针迹长度及刺绣张力等工艺参数对刺绣传输线直流电阻影响的程度，就上述各参数进行了方差分析。每个水平下做5次重复试验，通过单因子方差分析，计算得到各工艺参数的F值。取显著性水平α=0.05，由于各工艺参数所取水平不同，故自由度不同，每个参数对比的Fα不同。各工艺参数的F值和显著性归纳于表5。

表5　各工艺参数的F值和显著性

由表5可以看出：四个参数对刺绣传输线的直流电阻均有显著性影响，且针迹间距的影响最为显著，其次为针迹长度和针迹类型，刺绣张力对刺绣传输线直流电阻的影响显著性最低。因此，在刺绣传输线的设计和选用时，应结合上述各因素对刺绣传输线直流电阻影响的程度进行相关优选。

4结论

(1) 采用周线针针迹，当导电纱线与电流方向平行时，刺绣传输线的直流电阻较小，同时直流电阻方差较小。

(2) 针迹间距越小，则刺绣传输线的密度越大，其直流电阻越小、传输信号的能力越强。

图8的横轴、纵轴分别代表训练数据集中目标框的宽、高。从图8中可以看出训练集中车辆目标框的宽与高值近似,且小目标居多。

(3) 针迹长度越大，则刺绣传输线表面每一节的导电纱线较长，导通电流的能力较强，但过大的针迹长度会造成刺绣传输线直流电阻的离散性较大。

(4) 在较小的刺绣张力范围内，刺绣传输线直流电阻随刺绣张力的增大而变大。

(5) 针迹类型、针迹间距、针迹长度及刺绣张力等工艺参数对刺绣传输线的直流电阻均有显著影响。其中，针迹间距的影响最为显著，其次为针迹长度和针迹类型，刺绣张力对刺绣传输线直流电阻的影响显著性最低。在设计和选用刺绣传输线时，应根据各因素对刺绣传输线直流电阻影响的程度进行相关优选。

参考文献

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Effect of process parameters on DC resistance of fabric-based embroidered transmission line

WangRui1, 2，HUJiyong1, 2，ZHANGHuiping1, 2，YUJinlin3，YANXiong1, 2

1. Key Laboratory of Textile Science & Technology，Ministry of Education，Donghua University, Shanghai 201620, China;2. College of Textiles, Donghua University, Shanghai 201620, China;3. Jiangsu Danmao Textile Co., Ltd., Danyang 212351, China

Abstract:The DC resistances of embroidered transmission line were tested and analyzed from anglicanum that affected the performance of transmission line, such as stitch type, stitch space, stitch length and embroidered tension. And the results showed that stitch type, stitch space, stitch length and embroidered tension all had significant effects on the DC resistances of embroidered transmission line, of which stitch space affected the DC resistance of transmission lines most significantly.

Keywords:embroidered transmission line, DC resistance， stitch type, stitch space, stitch length, embroidered tension

收稿日期：2015-06-23

作者简介：王蕊，女，1989年生，在读硕士研究生，研究方向为织物无芯片RFID标签 通信作者：晏雄，E-mail: yaxi@dhu.edu.cn

中图分类号:TN811

文献标志码：A

文章编号：1004-7093(2016)05-0006-06