棉麻织物液态水垂直传递性能的研究毕业设计论文.doc

科技与艺术学院本科毕业设计（论文）题 目 棉/麻织物液态水垂直传递性能的研究系 别 纺织服装系 专业班级 姓 名 XXX 学 号 指导老师 教授 系主任 2013年 5月30日浙 江 理 工 大 学科 技 与 艺 术 学 院毕业论文诚信声明我谨在此保证：本人所写的毕业论文，凡引用他人的研究成果均已在参考文献或注释中列出。论文主体均由本人独立完成，没有抄袭、剽窃他人已经发表或未发表的研究成果行为。如出现以上违反知识产权的情况，本人愿意承担相应的责任。声明人（签名）：年 月 日摘 要织物的液态水传递性能对服装的穿着舒适性起到至关重要的作用。具有良好液态水传递性能的服装能在一定程度上确保体感凉爽。相反，液态水传递性能差的服装会抑制人体的散热机制，导致衣服与人体表之间的微环境长时间处于湿热的状态，引起人体不适。因此，对织物液态水传递性能的研究是十分有必要的。织物液态水传递性能自动检测法是一种基于垂直芯吸法的新式织物液态水传递性能的检测方法。该方法所使用的新型织物湿传递自动检测装置借助计算机织物垂直芯吸高度自动识别系统自动记录实验时间和被测织物的芯吸高度，弥补了传统目测实验仪器耗费人工的缺陷，并且提高了测试精确度。论文采用上述方法，对14块规格不同的平纹棉/麻混纺织物进行了织物液态水传递性能的实验研究。通过Origin软件对实验数据进行分析，得到以下结论：随着时间的延长，织物经/纬向芯吸高度的增长逐渐减缓，直至趋向于一个稳定的数值；织物同一时刻下的经向芯吸高度和经向初始芯吸速率往往要大于纬向；织物的面密度越大，芯吸性能越好。本课题的研究对如何利用和提高织物的芯吸性能有一定的实际意义。关键词：织物；液态水传递性能；垂直芯吸；自动检测Study on the Vertical Wicking Property of Cotton-Linen Blending Woven FabricsABSTRACTThe moisture management property of the woven fabrics has a great effect on the wear-comfort of the garments. The garments with good moisture management property can make the body feel comfort. On the contrary, the garments will inhibit the heat loss from human body and the hot and wet will accumulate in the micro-environment between the garments and the human body. It may cause uncomfortable. In conclusion, it is of great importance to study the moisture management property of the woven fabrics.The automatic fabric moisture transmission test equipment for determining the moisture management property of woven fabrics is based on the vertical wicking principle. The test time and the wicking height of the tested woven fabrics can be record automatically by the automatic vertical wicking height recognition software. It not only makes up for the disadvantage of the traditional labor-intensive visual method, but also improves the test precision.In this thesis, the automatic test method was used to study the moisture management performance of the 14 pieces of plain cotton-linen blending woven fabrics with different basic structures. Origin software was also used to analyze the test data. It can be concluded that the wicking height increases gradually as time goes by until its close to a constant number; the wicking height in the same time and the initial wicking rate of the warp are larger than those of the weft; the higher the areal destiny of the fabric is, the better its moisture management property is. It is helpful to improve the moisture management property of woven fabrics in practice.Keywords: woven fabric; water transmitting property; vertical wicking; automatic test目 录摘 要Abstract第1章绪论11.1课题提出背景11.2织物中液态水传递的原理21.2.1吸湿21.2.2吸水21.2.3透湿31.3织物中液态水传递的研究现状31.4织物液态水传递性能的常用测试方法41.5课题研究意义及内容7第2章新型织物湿传递自动检测装置简介82.1硬件部分82.2软件部分112.3测试步骤15第3章棉麻织物液态水传递特征研究193.1实验样品193.2实验数据与分析203.2.1织物30min芯吸高度与初始芯吸速率数据处理与分析203.2.2织物面密度对织物水垂直传递性能的影响31第4章课题总结与展望334.1课题总结334.2展望33参考文献35致 谢38 第1章 绪论1.1 课题提出背景随着经济的逐渐发展和生活水平的显著提高，普通百姓在选购服装时不仅仅更加看重服装的颜色、图案、款式和做工，还对服装的面料的穿着舒适性提出了越来越高的要求。这推动了各类服装，特别是贴身穿着的内衣、春夏装和运动服，以及军装，向具有良好湿传递性能等高附加值的方向发展1。作为评价织物舒适性的重要指标之一，服装（织物）的液态水传递性能日益受到世界各国纺织服装领域学者的重视2，该性能的相关原理、描述指标、测试仪器和测试方法成为了当今纺织服装领域的热门研究对象3-5。人体皮肤汗腺释放汗液活动主要分为两种：在代谢水平低下时，汗液在汗腺孔内或汗腺孔附近蒸发成水气，皮肤上不呈现润湿状态，称为“无感出汗”或“非显汗”；在代谢水平高亢时，汗液以液态水形态遍及皮肤表面，甚至流淌，称为“有感出汗”或“显汗”，是人体出汗的主要形式。前者对服装穿着舒适性也有影响，正如许多研究者指出的，影响热发散平衡，但由于其产生时服装与皮肤接触很少，因此这种影响并不明显。后者不仅影响热平衡，而且影响皮肤触觉系统。某些液态水传递性能特别差的服装，特别是贴身穿着的服装，在人体有感出汗后，特别是在寒冷的环境中，由于不能将液态水迅速地芯吸或迁移到另一面以促进汗汽的散逸、蒸发，会使穿着者有一种非常不舒适的“激冷感”6。织物的湿传递同样分为两种，一种是人体出非显汗条件下湿汽透过织物的气态水传递，另一种则是出显汗条件下液态水在织物中的传递。织物湿传递的研究虽然有不少国内外科学家在进行，但大部分研究偏向气态水传递，且在分析中附属于热平衡的测算，深入涉及液态水传递理论及进行相关实验的研究较少7-9。在重体力劳动、运动训练或高温作业等人体容易有感出汗的条件下，现有服装液态水传递性能均不能令人满意10，因此织物/服装的液态水传递性能还有待进一步研究。1.2 织物中液态水传递的原理无论是织物的气态水传递还是液态水传递，其实质都是吸湿、吸水、透湿这三项过程。影响这些过程的内在因素主要有纤维的表面性能、纱线和织物的几何结构特征等。本论文主要研究的是织物的吸水过程。1.2.1 吸湿织物的吸湿是指织物在空气中会不断地和空气进行水气的交换，即不断地吸收空气中的水气，同时也不断地向空气中放出水气11。以本课题所要研究的纤维素类纤维（如棉、麻）为例，氢键是该类纤维吸湿的主要原因12。纤维吸湿时，水分子先吸附在纤维表面。这种直接吸收水的方式结合力较大，产生的吸湿热也较大。随后水分子进入纤维内部，与纤维分子中的游离亲水基团直接结合为氢键而附着或与已经附着在纤维分子上的水分子间接结合。间接吸湿的结合力较小，吸收的水分容易蒸发，是纤维中水分蒸发的主体部分，因此间接吸湿对纤维的物理机械性质影响不大。织物的吸湿性能主要取决于纤维的种类和大气条件。1.2.2 吸水织物吸水包括润湿和芯吸两个过程。润湿是液体在固体表面扩散，以液-固界面取代气-固界面过程。当液体与固体壁面接触时，液体分子和固体分子就会产生作用力，这种吸引力成为附着力。如果附着力大于内聚力时，就产生液体能浸润固体的现象；反之，就产生液体不能润湿固体的现象。芯吸效应的产生是由于织物中纤维与纤维之间、纱线与纱线之间存在着不同大小和形状各异的孔隙，织物与水接触时会形成毛细压差13，换句话说，毛细效应提供了织物芯吸的动力。毛细效应是指将内径等于或小于1毫米的细管垂直放入液体中时，如果液体能润湿管壁（<90°），则管内液面升高，液面呈凹形；反之（>90°），则管内液面将下降，液面呈凸形。综上所述，润湿和芯吸两者有着密切的联系：润湿是芯吸发生的前提，不可润湿的固体就不可能产生毛细现象14。1.2.3 透湿人体无感出汗产生的气相水每小时约向外界散发水分2223g。气相水通常由分压高的一面向分压低的一面扩散。无感出汗在皮肤表面蒸发时，织物贴近人体皮肤一侧的纤维的亲水端与汗液结合，水分在纤维间的孔隙中不断聚积，此时皮肤与织物间空气中水气的分压超过纤维内部水气的分压值，水就自然被空气挤出织物，向周围环境中散发。织物的厚度越小，紧密度越高（即纤维间孔隙越细越小），这种透湿效应越强。1.3 织物中液态水传递的研究现状Washburn15对多孔结构和毛细管流动关系进行了研究，并在芯吸理论的基础上，忽略重力的影响，提出了被广泛认为是液体芯吸的动力学描述的Washburn方程1-1。Minor16等人研究了各种液体在纤维束中的移动，并且用纤维组合系统的润湿理论来解释液滴在织物中穿透的现象。他们都是通过研究芯吸现象与织物结构参数的关系，从而获得液体芯吸高度或者芯吸高度与时间的关系，没有涉及液态水传递过程中水分传递的微观行为和这些行为的机制。 (1-1)式中：h为毛细管内液体的高度；r为平均半径；为接触角；为液体粘度；t为时间；为表面张力；g为重力加速度；为液体密度。熊杰17等利用铺展因子（在规定的环境条件下，采用2.5cm×15cm试样条做芯吸试验，测定织物吸收单位质量的水并铺展单位长度所需时间）和散失速率（在规定的环境条件下，将完全浸润的织物置于35热板上，测定在单位时间内单位面积织物向周围环境散失的水分量）两个模拟量得到了液态水传递性能与薄型机织物结构特征的关系：1.在非稳态下，亲水性纤维织物的铺展因子越小，铺展能力强，越有利于透湿散热；2.织物平方米克重增大在间歇显汗下有助于排汗，但同时会导致织物在非显汗条件下透湿传热能力下降，所以平方米克重的大小需要考虑多种因素。邱冠雄18等根据滴在织物上的水是在毛细效应下沿织物中的纤维向内渗透，且不同织物渗透时间不同的原理，分别测试了棉（亲水性）织物和疏水性织物水洗前后水滴完全消失的时间，将此作为吸湿指标，探讨了织物对水的导湿机理。邱冠雄指出：亲水性织物更容易被水润湿；织物经水洗后水滴消失时间明显缩短，由此可以推出水洗对织物的吸湿度影响很大。姚穆19等应用润湿理论和毛细管理论，对湿传导的通道和织物结构的描述方法进行研究，并对各层次导湿孔洞的物理量进行描述，最后得出：织物具有多种层次结构，且各层次在湿传导过程中的作用和表现各不相同。邢孟秋20等采用垂直芯吸法定性研究了纱线的捻度、单丝纤度、单丝横截面形状以及助剂对纱线芯吸性能的影响，指出：对于同一种原料的纱线，恰当的捻度和细度可以提高纱线的芯吸性，但超过某一极限其芯吸作用反而下降；三叶形截面的异形纤维相比其他形状的纤维芯吸作用更好。王其21-23等对差动毛细效应在织物液态水传递中的应用及形成差动毛细效应的条件进行研究，假设纤维在纱线和织物中完全规整排列的前提下建立了差动导湿模型，并在忽略线圈空间几何形态对导湿量可能产生影响的前提下，计算针织物的毛细输水量。庄勤亮24等借助CCD（Charge-coupled Device，电荷耦合元件摄像头）每隔15s自动摄取织物动态芯吸的图像，所摄图像直接导入计算机进行图像处理，得到液体在织物的导湿速度。庄勤亮进一步优化了芯吸法，同时分析了针织物的湿传递机理，并研究了外加压力对针织物湿传递的影响。1.4 织物液态水传递性能的常用测试方法科学家们按照自己对织物液态水传递的理解，设计出许多测定方法25-43，试图寻求可测得的量来定量地描述这一性质。这些测试方法分为间接测试法和直接测试法。间接测试法则是从与所需指标相关的特性出发，利用某些物理量，如电阻、介电系数、外来辐射的吸收等和材料回潮率间的关系间接测定材料中的含水率。间接测试法的种类主要有电容法、直流电阻法、高频阻抗法等。以电阻式测湿仪测试法为例，该方法是利用纤维在不同的回潮率下具有不同的电阻值来进行测定的。启动电阻式测湿仪，读出纤维的电阻值，然后查找测试该纤维种类的电阻与回潮率关系表，确定其回潮率。间接测试法通常快速简便，甚至可以不直接接触试样，因此工厂常用这类方法对织物的吸湿性作连续测定，便于回潮率自动监控。但是，影响间接法测试结果的因素较多，在稳定性、准确性上还存在一定的问题。直接测试法是直接测定所需的指标，即含水率或回潮率。国内针对液态水导湿性能的测试主要是扩散性能和吸湿速度的测试，其指标主要有扩散时间，润湿面积和芯吸高度等，测试方法主要有透湿杯法、滴液法、垂直吸水法、芯吸法等。传统的直接法主要是透湿杯法，该方法虽然简单易行，并能在静态条件下定量比较织物的透湿性，但是测试时间长，实验精度低。许多学者力图寻求一种快速、简便、精确的测试方法。滴液法是将织物平置，用注射器在平置织物上滴入一定量的液滴，观察液滴从开始扩散至扩散停止时织物的润湿面积或消耗时间。该方法可以模拟人体出汗时，汗液从织物内层向外层扩散并蒸发到大气中的过程。最理想的织物润湿情况是里层润湿面积小，外层润湿面积大。垂直吸水法是将织物一端吊在称重仪器上，另一端浸入水中，测量一定时间内织物的吸水量。使用垂直吸水法测量织物液态水传导能力时，要求不同试样宽度方向同时吸水的纱线（或毛细管）根数必须相等，称重仪器必须能连续测量，对试样准备和称重仪器要求较高。最终获得的数据是一定时间内的芯吸高度，并不能得到织物在芯吸过程中液态水的传递规律。目测垂直芯吸法是目前国内测定织物芯吸率的主要方法。其原理主要是利用纺织品毛细效应测试织物的芯吸性能，用芯吸速率或芯吸高度来表征。将试样按经向和纬向分别3条裁剪成宽度为2.5mm的布条，使其底部浸入水中，将检测装置温度控制在27，依次测定各布条30min内液体芯吸上升高度，最后将3条布条的平均值作为芯吸效应的指标。对于白色或浅色织物，为了便于观察，一般使用可稀释的有色溶液，如重铬酸钾溶液，也可以在试样上用彩色水笔画上线条。目测垂直芯吸法适用于纱线和织物的半成品和成品，不适用于散纤维及疏水性纱线和织物。该方法测试简单、操作方便，能较好反映织物导湿性能。但这种方法也存在着明显的缺陷，即读数困难，尤其是新的行业标准FZT 1071-200811将平均芯吸速率改为某一时刻的芯吸速率后，要求测试者读取较多时刻点的芯吸高度，增加了读数主观误差产生的可能性。人工观察芯吸高度这一单一指标存在困难，受人为因素影响较大，数据的准确性较差。此外，该实验只能测定织物最大导湿能力，而无法得到液体在织物中各不同位置的传导速度。同时，该实验每一次只能测量织物一个方向的毛细效应高度，必须测量两次才能反映织物的液态水传导能力，测试所花费的时间较长（30min左右），而且受环境蒸发影响较大。实验最终得出的指标是芯吸效应H（cm/30min），并不能解释织物中液态水传递具体过程中传递机理。此外，还可以采用光学传感器法对芯吸性能进行研究，此种方法被称为“光学传感器垂直芯吸法”。在芯吸过程中，随着液面的上升，织物分为芯吸部分和未芯吸部分，以光学传感器以及其他有关数字技术取代人工目测对其输出灰度值，根据织物干态与湿态图像上灰度值的差异计算出织物干态与湿态的百分比，由此得到液体在织物的导湿速度。借助光学传感器进行科学研究的方法起源于20世纪50年代，于80年代在纺织领域中得到应用。此种芯吸性能检测方法克服了传统目测法中检测人员难以长时间高度集中注意力，主管和客观上都容易造成读数不准确的缺点，从而降低了测试的误差，提高了精度。该方法对于纯色织物具有较好的测试效果，是本论文研究所用的实验方法。然而对于提花、印花织物，该方法由于在图像采集的过程中受到织物颜色的干扰，会产生明显误差。此外，该方法使用的测量仪器造价较高，因此要得到普及还存在一定困难。1.5 课题研究意义及内容科研观测方法由宏观和长时间向微观和短时间方向发展，使得科学家们意识到在微观机制下，液态水在多孔状织物中的传递极为复杂，传统的理论已不能完全解释织物湿传递。利用实验测试手段进行研究织物液态水传递，不仅能够使人们进一步认识织物中液态水传递过程中具体的行为机制，为从理论上解决液态水在织物中的传递问题提供坚实的物理基础，从而丰富液态水在织物中传递的理论，还有助于更快更好地提升织物的导湿快干性能。本课题借助图像处理技术，采用基于毛细效应原理的光学传感器垂直芯吸法，通过新型织物湿传递自动检测装置对14块基本规格不同的棉/麻混纺织物的芯吸性能进行实验测试，该装置在30min内每隔10s输出一次织物试样的芯吸高度，每次测试共计180个数据，每块织物经纬向各测3次。接下来，在origin软件中，首先对织物经纬向各3次芯吸性能测试得到的平均芯吸高度-时间的关系进行拟合，得到拟合曲线，然后对织物的拟合曲线求导，提取织物经、纬向30min最终芯吸高度及经、纬向初始芯吸速率这四项指标，从而探究液态水在棉/麻混纺机织物中垂直传递的规律，并分析主要影响因素。37第2章 新型织物湿传递自动检测装置简介近二三十年来数字图像处理技术已广泛应用于品生产的各个环节。利用图像处理技术对纺织材料及纺织品进行性能测试、结构分析以及质量控制，不仅降低了实验误差，而且提高了检测精度。姜晓云等以垂直芯吸法为基础，从几何角度推导畸变图像尺寸与实际尺寸的关系，并通过MATLAB程序图像处理技术对成像时的径向桶形畸变进行了修正，得到畸变图像和拍摄物体间的准确对应关系，设计出一种光学传感器垂直芯吸法，并已研制出该测试方法所使用的织物液态水传递性能自动检测装置。这一方法不仅奠定了织物液态水传递性能自动检测技术的基础，而且解决了垂直拍摄芯吸高度图像的径向畸变带来的测试误差问题。测试过程中，新型织物湿传递自动检测置硬件部分的CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体）图像采集装置每隔10s采集一帧试样动态垂直芯吸的图像，并直接存储在与自动检测装置相连接的计算机中。计算机中所安装的织物垂直芯吸自动识别系统对采集到的图像分析处理后，输出试样的芯吸高度值。自动检测装置联合自动识别系统实现了对织物芯吸过程的自动检测。2.1 硬件部分织物液态水传递性能自动检测装置主要由垂直芯吸实验装置，恒温恒湿可调光源环境系统，CMOS图像采集装置组成，其结构如图2-1所示。自动检测装置的内部环境情况、LED灯源电压可分别通过查看位于调节按键傍的温湿度显示屏、位于装置顶部的电压显示屏得知。图2-1 织物湿传递全过程观测装置1垂直芯吸实验装置 2恒温恒湿恒光源环境 3图像采集装置该装置改变传统垂直芯吸实验将织物置于液体中的方式，如图2-2所示，采用位于其顶部的供水装置通过水管将液体缓慢供给织物的方式，使得液体的供给更易于控制，如图2-3所示。将长30cm、宽3cm的织物试样2整理平整后挂在恒温恒湿环境专用试样架1的横梁上，底部水箱4由箱子顶部的供水装置缓慢供给溶有少量红色染料的液体，织物芯吸过程由CMOS图像采集装置观察，自动拍摄记录织物的芯吸图像。织物试样2上端使用夹子夹紧，下端磁铁3（相当于预张力器）固定，以使得织物试样在测试过程中保持垂直、平整。织物试样的中心是织物垂直芯吸自动识别系统分析的中心点，因此在摆放布条时应当保证织物试样的中心与CMOS图像采集装置的摄像头中心对齐。图2-2 传统织物垂直芯吸试验图1-底座 2-秒表 3-垂直支架 4-试样夹 5-横梁 6-试样 7-水箱 8-张力夹 9-标尺图2-3 织物芯吸部件1-试样架 2-织物试样 3-磁铁 4-水箱为了使内部的环境能够保持在标准状况，自动检测装置采用智能化温湿度一体化控制方式，将内部环境的温度控制在20±0.5，同时使用自动检测装置顶部的加湿装置供给纯水将湿度控制在65%±5%。此外，该装置还采用风道式通风循环方式连续可调节的气流速度，解决测试环境温湿度场的均匀性和织物在测试过程中保持静止的问题。织物试样由于材料、色彩等对光的反射强度不同，其图像经计算机分析呈现不同的灰度值，计算机根据对灰度值的计算输出芯吸高度。该装置采用垂直放置的LED灯源，给织物图像提供一个更加稳定、光照度均匀的环境。这是由于LED灯光源能量集中度高，发光指向性强，光线柔和，亮度衰减比传统日光灯光源低，并外连可调节装置，通过手动调节电压来控制实验装置内的光强度，以适应不同织物的测试。电压调节范围为020V，电流范围为02A。此外，本装置光源箱的颜色为中灰色，位于织物芯吸实验装置后侧和两侧的内壁由磁铁各固定了深蓝色的绒布，这些都能避免LED灯源的反光对实验数据准确性的影响。2.2 软件部分织物垂直芯吸高度的自动识别系统是由VC+编制而成的，其操作界面包括菜单栏、工具栏、视屏可视区与控制面板区，如图2-4所示。菜单栏中主要包括文件、编辑、设置、查询与帮助；工具栏中含有打开、保存、打印等基本选项；视屏可视区能通过工业摄像头对仪器内的织物芯吸高度进行实时观察；控制面板区内的各选项主要在实验过程中用到，包括检测控制、视屏控制和检测结果，检测控制包括提取特征、自动检测、重新开始、停止检测、抓图保存、手动检测、导出结果、历史查询按钮，视频控制包括视屏预览、停止预览、默认曝光和调节窗口大小按钮，检测结果包括修正前高度、修正后高度和检测时间三栏。检测控制栏中在测试开始时点击提取特征，然后立刻点击自动检测，检测结果便会出现在下方的检测结果栏中，与此同时，芯吸高度的图片会自动保存到前面已设置好的路径下。图2-4 织物垂直芯吸高度自动识别系统该自动识别系统对图像进行处理的过程主要包括图像分割、二值化图像的形态学处理以及芯吸高度的量化三个阶段。每一阶段都以前一阶段的工作为前提，为后一阶段作准备。自动识别系统首先依据图像的灰度、颜色或几何性质将图像中具有特殊含义的不同区域分开，有目的的分析和提取，实现对织物干燥区和水迹区的分离。这是图像分割技术中较常用的一种方法，其关键所在是阈值的选择。阈值的选择通常运用直方图双峰法。直方图双峰法借助直方图确定物体图像和背景的灰度突变位置，并把阈值选择在此处。接下来，系统对后二值化图像进行闭运算，然后统计对应水迹区的像素数计算，以此获得芯吸高度。液态水的传递是一个动态传递过程，摄像头对垂直物体拍摄时的径向畸变会对测试结果造成误差影响。径向畸变主要原因是组成摄像机光学系统的透镜系统远光轴区域的放大率与光轴附近的放大率不同，使得图像中的点向内(远光轴区域的放大率比光轴附近的大)或向外(远光轴区域的放大率比光轴附近的小)偏离光轴中心。这种偏离是关于圆对称的。根据正方形经畸变后所成的图像，前者称为枕形畸变，后者称为桶形畸变，如图2-5所示。(a) 枕形畸变 (b) 桶形畸变图2-5 径向畸变示意图织物导湿图像获取示意图见图2-6。图2-6 垂直芯吸法获取图像示意图H为拍摄物高度，B0为其中心位置，与摄像头中心A在同一水平，二者距离记为L。等分拍摄物高度H，以AB0为分界，向上记为B1、B2、 Bn，向下记为B-1、B-2、 B-n。对AB0B1，作B0C1AB1， B0C1表示目标物B0B1的图像高度，记为h1，令：AB1B0=1 ，则1=arc ctg (B0B1 / L )h1= B0C1= B0B1sin1= B0B1sin(arcctg(B0B1 / L)对AB1B2，作B1C2AB2，令：AB2B1=2，则2=arc ctg (B1B2 / L )目标物B0B2的图像高度记为h2，h2= B0B1sin(arcctg(B0B1 / L)+ B1B2sin(arcctg(B1B2/ L)以此类推，目标物B0Bi的图像高度hi为：同理，AB0分界线以下取B0位置±0.5mm，即1mm图像高度的像素数记为C，则目标物B0Bi的图像高度的像素数为： (2-1)论文目标物高度H为300mm，等分300份，即Bi-1Bi=1，式(2-1)改为： (2-2)拍摄物成像在CCD靶面上的条件为： (2-3)式中：f为CCD焦距，6mm；h为CCD靶面高度，4.16mm。将最大芯吸高度为H=300mm，f=6mm，h=4.16mm代入式(2-3)，求得拍摄最小距离为：考虑将工作视场适当加大，即目标物高度增大至308mm，实际拍摄距离为：近似取拍摄距离440mm。将拍摄距离为440mm下正方形模板在坐标原点处像素数C=8代入式(2-2)，得： (2-4)织物垂直芯吸高度自动识别系统输出畸变修正后芯吸高度，测试精度高。2.3 测试步骤第一，织物试样准备：将织物用熨斗熨烫平整，在距布边十分之一幅宽处，沿织物的经向和纬向分别在左、中、右部位各剪1条长度略长于30cm，宽度略宽于3cm的布条，共6条。取样时应避开折皱、疵点。扯下布条边上多余的纱线，使其成为纱线完整的30cm*3cm的织物试样，然后在织物试样边角处编上序号，如图2-7所示。图2-7 布条试样第二，织物实验悬挂：擦干织物垂直芯吸自动识别系统内水容器，伸直布条样品，然后按图2-8所示将其上端固定在试样架的横梁架上，在距试样下端8-10mm处用磁铁固定住布条，磁铁上端与识别标尺的标识零线在同一水平线上，然后将垂直芯吸装置放入恒温恒湿箱中。图2-8 固定试样第三，测试环境设置：打开电源，按住SET键和ON/OFF键3s以启动恒温恒湿箱，将恒温恒湿箱的工作温度、湿度分别设定为20、65%，先后同时按住ON/OFF和TEMP键、ON/OFF和HUMI键以启动恒温恒湿箱的温湿度控制系统，并转动风扇旋钮，调节恒温恒湿箱内部风扇的风力强度。第四，测试软件运行设置：观察自动检测装置的温湿度显示屏，如图2-9所示，当显示屏显示的温度稳定在20±0.5，相对湿度稳定在65±0.5%时，打开织物垂直芯吸高度自动识别系统和LED光源。图2-9 内部环境温湿度稳定的新型织物湿传递自动检测装置在织物垂直芯吸高度自动测试系统，其界面风格选择为Office2007；窗口控制选择状态栏和工具栏；预览尺寸和抓拍尺寸都选择100%。在其他参数设定中，设置布样长度为29cm，即布条底端到测试架顶部横梁的距离，布样宽度为3cm，检测时间间隔为10s，并设定图片保存路径。转动LED旋钮，调节自动检测装置LED光源的电压，使通过自动识别系统的图像显示区观察到的布样颜色清晰，且与肉眼观察的颜色基本一致，此时记录下电压显示屏所显示的电压值。此外，为了能够让自动识别系统能够更好地识别织物芯吸高度，实验使用溶解有适量红墨水的水溶液。第五，使用自动检测装置进行测试：打开进水阀，供水装置开始供给织物试样红色水溶液。通过测试视频监测窗口比例，当液面接近布条最下端时调节水阀放慢放水速度。当布条下端碰到水面时，点击检测界面的“提取特征”（开始获取图像，第一张图像的芯吸高度为芯吸起始点）与“自动检测”（启动图像计算程序，即时将芯吸高度显示在检测结果区中）按钮，开始测试。调节放水速度使液面上升速度小于织物芯吸速度，待液面上升到垂直芯吸实验装置的指定刻度线时，关闭进水阀门。第六，结束测试：30min后，停止检测，共测得180个数据，点击自动识别系统的“导出数据”，系统自动将实验数据导入excel表格。每块织物经纬向各测试3次。第3章 棉麻织物液态水传递特征研究3.1 实验样品在测试织物的芯吸性能之前，需要分析测试所用织物的基本规格，包括组织、原料、颜色深度、经纬纱线密度(tex)、经纬密（根/10cm）、经纬向紧度（%）、面密度(g/m2)、织物厚度，并测试其明度。测试明度的目的是根据相关参考文献列出的垂直芯吸自动检测法中能够帮助有效获取不同明度织物芯吸值的LED光源电压的大致范围，从而更快地选定测试每块织物时所设置的LED光源电压。这14块服用棉麻混纺机织面料主要结构参数见表3-1。表3-1 实验样品的基本规格与明度织物编号组织原料织物明度线密度（tex）密度（根/10cm）紧度%总紧度%面密度（g/m2）厚度（mm）经纱纬纱经纱纬纱经纱纬纱1平纹亚麻/棉76.87424223215955.6338.1372.551800.312平纹亚麻/棉75.08253625821547.7347.7372.681610.453平纹亚麻/棉49.72253625020346.2545.0770.471610.434平纹亚麻/棉59.99242424222443.8740.6066.661300.495平纹亚麻/棉64.11243923720142.8146.4469.371360.346平纹亚麻/棉64.61283724719148.2942.9970.521590.397平纹亚麻/棉66.82574819515054.4738.4571.981830.328平纹亚麻/棉31.55383919814445.2633.1663.411440.519平纹亚麻/棉50.55444818312844.8332.8562.961480.5610平纹亚麻/棉28.09546117512847.4637.2167.011800.4411平纹亚麻/棉44.83414823017254.8044.0274.692020.5212平纹亚麻/棉37.21454423517658.6543.1276.482040.5213平纹亚麻/棉51.48243825718546.5542.1269.061400.3414平纹亚麻/棉29.90273924517046.6839.2567.611450.35经纬密度测量采用ISO721.1/2：1984标准，经纬密测试采用ISO3801：1977标准，织物经向紧度、纬向紧度和总紧度由公式(3-1)、(3-2)、(3-3)计算得到。经向紧度： (3-1)纬向紧度： (3-2)总紧度： (3-3)式中：、织物经纬密度(根/10cm)；、经纬纱线密度(tex)；、经、纬纱直径(mm)。织物均为平纹组织的棉/麻混纺织物，其经纬纱线密度和密度不同，织物总紧度介于51.5% 72.7%，织物平方米重量130g/m2 227g/m2，织物厚度0.31mm 0.56mm。3.2 实验数据与分析3.2.1 织物30min芯吸高度与初始芯吸速率数据处理与分析实验数据采用Origin软件进行分析。将垂直芯吸自动检测得到的每块织物经、纬向各3次30min内间隔10s的各时间点的180个高度平均值导入origin软件。如图3-1所示，从该工作表窗口“数据精灵（Sparklines）”图形可以看出平均芯吸高度H-时间t的关系呈指数增长，因此论文使用一阶增长指数函数公式（3-4），对织物的经H