基于虚拟仪器构建服装测量用温湿度仪.pdf
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1、第2 8 卷第5 期 2 0 0 7 年5 月 纺织学报 J o u H l a lo fT b x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 8N o 5 M a v2 0 0 7 文章编号:0 2 5 3 ,9 7 2 1 ( 2 0 0 7 ) 0 5 一0 1 1 7 0 5 基于虚拟仪器构建服装测量用温湿度仪 陈益松,杨凯,张渭源 ( 东华大学服装学院,上海2 0 0 0 5 1 ) 摘要温度和相对湿度是服装热湿舒适性研究领域中2 个重要的测量参数,对其进行精确的动态实时测量是服 装领域的实用技术。以美国国家仪器( N I ) 公司的虚拟仪器为架构,在L a b
2、V I E w 为系统软件的开发环境下,研制了 l 台温湿度测量仪。该仪器具有多路信号输入,数据连续采集与处理,图形化显示,文件存储,超限报警等多项功能, 并具有设置灵活,方便修改的特点,可用于服装热湿舒适性测量及其他相关领域,并在实验中取得了良好的结果。 关键词虚拟仪器;温湿度;服装;热湿舒适性;L a b V I E w 中图分类号:佟1 0 1 9 2 3文献标识码:A D e V d o p m e n to ft h et e m p e r a t u r ea l l dh 吣i m t yi 璐t r u m e n tf o r c l o t b j n gm e a s
3、u r e m e n tb a s e do nv i r t I l mi 璐t r I l m e n t C H E NY i s o n g ,Y A N GK a i ,Z H A N GW e i y u a n ( 胁拓抛o ,凡s 面n ,D o 啦洒瑙蚵,咖i2 0 0 0 5 l 。吼讹) A _ b s 妇c t T e m p e r a t u r ea n dr e l a t i v eh u I l l i d i t ya r et w oi m p o r t 粕tp a r a m e t e r si nr e s e a I c ho ft h e
4、珊a la n dm o i s t u r e c o m f o r tp m p e r t i e so fd o t h e s ,a n dm a k i n ga c c u r a t ea n dr e a l t i m em e a s u r i n go ft h e mi sap r a c t i c a lt e c h n o l o g y T h i sa n i c l ei n t m d u c e st I l et e m p e m t u r ea n dh u I l l i d i t ym e a L s u r i n gi n s
5、t l l l m e n tw h i c hi sd e v e l o p e do nN Iv i r t u a l i n s t m m e n tt e c h n o l o 婀a n dL a b V I E Ws o f t w a r e 7 r h i si n s t l l l l e n th a s 呦n yf u n c t i o n s , s u c ha sm u l t i c h a n n e l s i g n a l si n p u t ,r e a l - t i I n ed a t aa c q u i r i n g a n dp
6、 r o c e s s i n g ,g m p h i c a ld i s p l a y , 壬i l e p r e s e n r a t i o n , a n do V e m l n a l 枷n g T h i si I l s t m l e n tc a I lb eu s e di nt h e 珊a l m o i s t u r ec 0 1 I d b r tm e a s u r e m e n to fc l o t h e sa n ds o m eo t h e r r e l a t i v ef i e l d s ,w h i c hi sn e
7、x i b l e ,v e r s a t i l ea n do b t a i n sg o o dr e s u l t si ne x p e r i m e n t s K e yw o r d s v i r t u a li n s t m m e n t ;t e m p e r a t u r ea n dh u r I l i d i t y ;c l o t h i n g ;h e a t - m o i s t u r ec o m f o r t ;I J a b V I E W 在服装热湿舒适性研究领域,温度和相对湿度 是2 项重要的测量指标。现代研究表明,人体
8、与服 装及环境之间热、湿方面的相互耦合作用是影响服 装舒适性的重要因素。通过温湿度的测量,可以 评价服装选材、结构合理与否的人体舒适程度,所以 温湿度测量是服装领域内常见的实用技术。但多年 来使用的温湿度测量方法,主要是依靠简单的原始 仪器进行测量,通常数据记录过程繁琐,精度低,连 续性差,给现场实时测量与分析带来了诸多不便。 现代虚拟仪器( v i r t u a li n s t m m e n t ) 技术的诞生为解决 这些问题提供了技术平台。本文以虚拟仪器的概念 为架构,利用虚拟仪器方便简捷的特点,并以 L a b v I E w 虚拟仪器软件为平台开发了服装热湿舒适 性温湿度测量仪,
9、该仪器具有多功能性和设计灵活 性,完成了对温湿度信号的数据采集、分析处理、图 形化显示、文件存储、超限报警等任务。 1 虚拟仪器简介 虚拟仪器是由美国国家仪器公司( N a t i o n a l I n s t m m e n t s ,N I ) 于1 9 8 6 年提出的。它是一种可同时 完成多种任务、实时更新的柔性仪器系统。虚拟仪 器是在以计算机为核心的硬件平台上,通过配置I O 接口设备,将传感器采集到的信号送往计算机,利用 计算机显示器来模拟传统仪器的控制面板,通过用 户编写不同测试功能的软件,对采集到的信号进行 收稿日期:2 0 0 6 0 9 0 5修回日期:2 0 0 7 0
10、 l 0 5 作者简介:陈益松( 1 9 6 4 一) ,男,副教授,博士。主要研究领域为服装舒适性。E m a i l :c y s d h u e d u c n 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 11 8 纺织学报第2 8 卷 分析处理并输出、显示。其基本结构如图1 所示。 虚拟仪器的出现,打破了传统仪器由厂家定义,用户 无法修改的工作模式,使得用户可以根据自己的需 求,设计自己的仪器系统心。自从虚拟仪器出现至 今,虚拟仪器以其区别于传统仪
11、器的显著优点,得到 了广泛的应用和迅速的发展。构造一个虚拟仪器系 统,关键在于软件的选择。美国N I 公司的h b V I E w 软件功能最为完善,在欧美等发达国家应用相当广 泛,在中国也正在迅速普及“ 。 网 1 一 图l 虚拟仪器基本结构图 F i g 1 B a s i cs t r u c t u r a ld i a g r a mo fv i n u a li n s t m m e n t 2 基于虚拟仪器的温湿度测量仪设计 2 1 系统硬件结构设计 系统由温湿度传感器、信号调理卡、数据采集 卡、计算机几部分组成,其原理结构如图2 所示。外 界的温湿度物理信号通过传感器转变为电
12、信号,然 后经过调理卡进行信号调理( 隔离、滤波、放大) ,随 即通过数据采集卡将调理后的电信号送到计算机内 存中,最后通过L a b v I E W 软件的设计达到对温湿度 测量的目的。 霎蓬蓦昏幽蓑燃 阿磊非砸磊丽忙吲堡广 莸黑 图2 系统原理结构图 F i g 2S y s t e m ss l r u c t u r a ld i a g r a m :。 系统的精度很大程度上取决于传感器的精度, 故温湿度传感器的选择至关重要。温度传感器的种 类很多4 。,常用的有热敏电阻温度传感器,热电偶、 热电阻温度传感器等。热敏电阻温度传感器体积 小,灵敏度高,价格便宜,但精度低,稳定性差,有老
13、 化现象,一般不适合高精度的温度测量。热电偶测 温范围广,测量精度较差,对引线有特定的要求,另 外还要进行冷端补偿。热电阻温度传感器是利用物 质在温度变化时本身的电阻也随之发生变化的特性 来测量温度,其主要的材料有铂、铜、镍,由于铂电阻 具有良好的稳定性和测量精度,主要用于高精度的 温度测量和标准测温装置,是经典的温度传感器,故 本文选用P t l 0 0 铂电阻温度传感器,尺寸为5m m ( 长) 2m m ( 宽) 1H u n ( 厚) ,温度范围为 一5 0 1 0 0 ,精度O 1 ,且带有自粘性保护 套,可粘贴在皮肤和服装上,使用方便。 目前广泛使用的湿度传感器主要有氯化锂湿敏 元
14、件、金属氧化物陶瓷湿敏元件、高分子膜湿敏元件 等。氯化锂湿敏元件采用真空镀膜工艺制成,稳定 性好,精度高,响应快,但非线性大,尺寸较大,有结 露时易失败。金属氧化物陶瓷湿敏元件是由金属氧 化物经烧结等工艺制成,其稳定性好,但温度系数 大,体积也较大。高分子膜湿敏元件是利用相对湿 度的变化影响聚合物的介电常数,从而改变元件的 电容值制造的,该类传感器尺寸小,线性好,响应快。 故本文选用美国H o n e y w e u 公司制造的H I H 3 6 1 0 型 高分子膜( 热固性树脂膜) 湿敏电容传感器,其尺寸 为8 9m m ( 长) 3 8m m ( 宽) 0 6m m ( 厚) ,电源电
15、压5V 直流,精度2 冗H 。 针对测量外界温湿度多路信号,本系统选用N I P c I 石0 2 4 E 数据采集卡进行设计,其技术参数为: 1 2 B i t ,2 0 0k s s ,1 6I n p u t ,精度为2 1 2 。信号调理卡采 用s C x I 1 1 2 2 型号,其技术参数为1 6c h a n n e l s , 1 0 0s s ,2e x c i t a t i o ns o u r c e s 。并采用差分测量系统输 入( 8 对模拟输入通道) ,不但能有效地避免接地回 路的干扰,还能避免外界环境的干扰。 2 2 系统软件结构设计 软件部分是整个温湿度测量系
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