一种导电织物动态电阻的测量系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种导电织物动态电阻的测量系统及方法，属于导电材料测试领域。该系统包括对应电阻、一对测试头、数据采集处理系统和PC端；导电织物与对应电阻串联，二者构成闭合电路；一对测试头的一端连接导电织物的两端，另一端与数据采集处理系统的输入端相连，数据采集处理系统的输出端与PC端相连，PC端可显示实时电阻。该测量方法是针对具有高电阻率的导电织物受力变形过程中产生的随时间变化而变化的动态电阻进行测量，测试的电阻值范围为1Ω～2000Ω，电阻变化间隔可精确至0.01Ω，采集频率可设置在每秒钟10次至30次。本发明专利技术能实现精准的实时监控，同时解决导电织物电阻变化较小，系统采集频率低、变化细节有遗漏的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种导电织物动态电阻的测量系统及方法
本专利技术属于导电材料测试领域，涉及一种测量导电织物动态电阻的系统，针对具有高电阻率的导电织物受力变形过程中产生的随时间变化而变化的动态电阻进行测量。技术背景近年来，导电材料不断涌现，市场上基于导电材料的智能设备呈爆发式增长，由于导电材料或织物等具有柔性、易清洗、舒适性高的特点，可全面替代硬件元器件，并应用于各类产品中，因此导电材料及织物受到研究者的青睐。在测试导电材料过程中，往往会遇到以下三点问题：1.电阻过大或变化量程过小的问题。目前市场上普通的电子万用表大都以测量静态数值为主，当导电材料变化量过小时，材料受环境或其他干扰因素的影响，电子万用表数值变化不明显。2.无法随时间变化显示实时测量的特点。尤其针对阻值过大且变化较小的材料，普通电子万用表采用每秒采集一个数据的方式进行显示，无法准确连续的随时间变化显示出电阻变化的趋势。3.采集频率较低，遗漏细节变化的问题。普通电子万用表采集频率较低，不能连续采集每秒钟的数据，并且受到环境等干扰因素影响，采集数据有遗漏的现象。鉴于上述的缺点，本专利技术提供了一种用于导电织物的动态电阻测量系统，可针对具有高电阻率的导电织物受力变形过程中产生的随时间变化而变化的动态电阻进行测量。相比其他电阻测试系统，该测试系统可实时显示电阻波形图，特别针对电阻变化较小的材料，具有很好的测试灵活性，能更加真实、直观地反映出被测试材料的电阻变化情况，测试结果更有说服力，可满足柔性智能设备的基础研究。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种导电织物动态电阻的测量系统。本专利技术的技术方案：一种导电织物动态电阻的测量系统，包括对应电阻、一对测试头1、数据采集处理系统和PC端7；所述导电织物与对应电阻串联，二者构成闭合电路；所述的一对测试头1的一端分别连接导电织物的两端，另一端与数据采集处理系统的输入端相连，数据采集处理系统的输出端与PC端7相连；所述的数据采集处理系统由数据采集电路2、微型处理器3、A/D转换电路4和存储器构成，数据采集电路2用于传输导电织物被拉伸、恢复时产生的电流变化信号，微型处理器3用于将采集的电流变化信号进行滤波处理，A/D转换电路用于将滤波后的电信号转化为数字信号，数字信号储存在存储器中；一对测试头1对经过导电织物的电流进行采集，数据采集处理系统对电流信号进行处理后传输至PC端7，PC端7利用串联电路的性质计算显示导电织物的实时电阻值。所述测量系统中采样周期的计算公式如下：S＝S1+S2其中，S为采样周期，S1为转换时间，S2为读取时间，S3为采样时间，1/ADCCLK为时钟周期。所述导电织物的电阻值测量范围为1Ω～2000Ω，电阻变化间隔能精确至0.01Ω；所述测量系统的采集频率为每秒钟10次～40次，测试时长为1min～10h；所述导电织物为采用导电纤维通过织造形成的导电织物，或在常规的织物上通过涂层、印刷、沉积、贴合、绣花等方式引入导电材料的导电织物。所述测量系统的采集频率为每秒钟10次～20次。一种导电织物动态电阻的测量方法，步骤如下：步骤1：将导电织物放置于拉伸测试仪中，设置拉伸测试仪的初始预张力、夹持距离、移动速度、定点伸长和定点力，并将一对测试头1与导电织物的导电区域两端相连接，保持测试头1稳定夹持，连接好闭合电路；步骤2：启动导电织物动态电阻测量系统，并设定测试时间和采集频率；步骤3：启动拉伸测试仪，开始导电织物的电阻测试，观察PC端7数据变化，调整相对电阻的阻值大小；步骤4：拉伸测试仪的多次拉伸变化，致使导电织物产生相应规律性的应变变化，进而导电织物的电阻值发生实时变化，并导致闭合回路中电流发生实时变化；数据采集电路2对变化的电流进行采集，微型处理器3对采集的电流进行第一次均值滤波数据处理，A/D转换电路4将第一次均值滤波数据处理后的电信号转化成数字信号储存在存储器中；步骤5：存储的数据传输至PC端7，PC端7的电阻测试系统通过大量的实验数据保留选取具有特征性的数据点，并进行第二次均值滤波处理和高斯白噪声处理，通过第二次均值滤波处理和高斯白噪声处理后的数据能精细处理外环境噪声影响，并生成一组相对应的导电织物电阻实时变化的波形图，实时显示于PC端7界面，所测的电阻变化为导电织物拉伸过程中阻值的变化。所述步骤4和步骤5中，均值滤波处理为传统数据平均值滤波的计算法：S＝C(1)+C(2)+...+C(N)A＝S/N其中，C为采样值，S为累加器，A为平均值，N为采样次数。所述步骤5中，高斯白噪声处理是将采集到的电流数据进行降噪处理，确保电阻变化时数据细节信息，计算方法如下：功率谱密度：其中表示双边功率谱密度；自相关函数为：所述步骤5中，导电织物电阻值R1的计算方式为：对应电阻的电阻值为R，对闭合电路施加一个稳定电压U，由于对应电阻R的电阻值稳定不变，而导电织物因受力产生电阻变化，从而导致待测导电织物所处的闭合电路的电流I发生变化，则导电织物电阻值的计算公式为：所述测量系统应用于：电阻值较高的导电织物在受力变形过程中产生小范围电阻变化，需要即时测量并且记录电阻随时间发生变化的情况。本专利技术的有益效果：1.本专利技术为桌面应用程序化设计，使用便捷，通用性强，并可设置测试时的时间，时间范围可设置1秒至10小时，电阻区域量程变化大小，变化域0.01及以上。2.本专利技术对导电材料测试时，每秒钟可测试10至40个实时变化数据，并存储至PC端，随时获取变化数据，测试时间可设定在1分钟至10小时之间的任何时长。3.本专利技术根据导电材料电阻变化时灵敏度的不同，可进行纵轴阻值区间的大小调整，反映电阻变化时的实时情况。4.本专利技术通过Excel表格的形式将监测数据保存至本地PC端，保存数据包括系统测试时间段与电阻数值，且可调取数据进行后期研究处理。5.本专利技术通过测试时的数据将导电材料的电阻变化实时记录下来，并经过两次滤波处理和高斯白噪声处理后，存储至PC端，以时间为轴，将不同的导电材料的灵敏度变化以波形图的方式表示出来，方便研究者后续观察和建议。附图说明图1为本专利技术的硬件结构图。图2本专利技术的程序用户界面图。图3为本专利技术的待测材料测量电路图。图4为本专利技术数据处理流程图。图5为本专利技术的数据采集电路，处理器及PC连接的结构示意图。图6为本专利技术的流程图。图7导电织物实时电阻变化波形图。图8测量系统数据存储表格。图中：1测试头；2数据采集电路；3微型处理器；4A/D转换电路；5蓝牙；6有线传输线路；7PC端。具体实施方式下面将结合具体实施例和附图对本专利技术的技术方案进行进一步的说明。实施例1如图1所示，一种导电织物动态电阻的测量系统，包括对应电阻、一对测试头1、数据采集处理系统和PC端7；所述导电织物与对应电阻串联，二者构成闭合电路；所述的一对测试头1的一端分别连接导电织物的两端，另一端与数据采集处理系统的输入端相连，数据采集处理系统的输出端与PC端7相连；所述的数据采集处理系统由数据采集电路2、微型处理器3、A/D转换电路4和存储器构成，数据采集电路2用于传输导电织物被拉伸、恢复时产生的电流变化信号，微型处理器3用于将采集的电流变化信号进行滤波处理，A/D转换电路用于将滤波后的电信号转化为数字信号，数字信号储存在存储器中；一对测试头1对经过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导电织物动态电阻的测量系统，其特征在于，包括对应电阻、一对测试头(1)、数据采集处理系统和PC端(7)；所述导电织物与对应电阻串联，二者构成闭合电路；所述的一对测试头(1)的一端分别连接导电织物的两端，另一端与数据采集处理系统的输入端相连，数据采集处理系统的输出端与PC端(7)相连；所述的数据采集处理系统由数据采集电路(2)、微型处理器(3)、A/D转换电路(4)和存储器构成，数据采集电路(2)用于传输导电织物被拉伸、恢复时产生的电流变化信号，微型处理器(3)用于将采集的电流变化信号进行滤波处理，A/D转换电路用于将滤波后的电信号转化为数字信号，数字信号储存在存储器中；一对测试头(1)对经过导电织物的电流进行采集，数据采集处理系统对电流信号进行处理后传输至PC端(7)，PC端(7)利用串联电路的性质计算显示导电织物的实时电阻值。

【技术特征摘要】
1.一种导电织物动态电阻的测量系统，其特征在于，包括对应电阻、一对测试头(1)、数据采集处理系统和PC端(7)；所述导电织物与对应电阻串联，二者构成闭合电路；所述的一对测试头(1)的一端分别连接导电织物的两端，另一端与数据采集处理系统的输入端相连，数据采集处理系统的输出端与PC端(7)相连；所述的数据采集处理系统由数据采集电路(2)、微型处理器(3)、A/D转换电路(4)和存储器构成，数据采集电路(2)用于传输导电织物被拉伸、恢复时产生的电流变化信号，微型处理器(3)用于将采集的电流变化信号进行滤波处理，A/D转换电路用于将滤波后的电信号转化为数字信号，数字信号储存在存储器中；一对测试头(1)对经过导电织物的电流进行采集，数据采集处理系统对电流信号进行处理后传输至PC端(7)，PC端(7)利用串联电路的性质计算显示导电织物的实时电阻值。2.根据权利要求1所述的一种导电织物动态电阻的测量系统，其特征在于，所述测量系统中采样周期的计算公式如下：S＝S1＋S2其中，S为采样周期，S1为转换时间，S2为读取时间，S3为采样时间，1/ADCCLK为时钟周期。3.根据权利要求1或2所述的一种导电织物动态电阻的测量系统，其特征在于，所述导电织物的电阻值测量范围为1Ω～2000Ω，电阻变化间隔能精确至0.01Ω；所述测量系统的采集频率为每秒钟10次～40次，测试时长为1min～10h；所述导电织物为采用导电纤维通过织造形成的导电织物，或在常规的织物上通过涂层、印刷、沉积、贴合、绣花等方式引入导电材料的导电织物。4.根据权利要求1或2所述的一种导电织物动态电阻的测量系统，其特征在于，所述测量系统的采集频率为每秒钟10次～20次。5.根据权利要求3所述的一种导电织物动态电阻的测量系统，其特征在于，所述测量系统的采集频率为每秒钟10次～20次。6.采用权利要求1～5任一所述的一种导电织物动态电阻的测量系统的测量方法，其特征在于，步骤如下：步骤1：将导电织物放置于拉伸测试仪中，设置拉伸测试仪的初始预张力、夹持距离、移动速度、定点伸长和定点力，并将一对测试头(1)与导电织物的导电区域两端相连接，保持测试头(1)稳定夹持，连接好闭合电路；步骤2：启动导电织物动态电阻测量系统，并设定测试时间和采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪旭红，蒋高明，李煜天，万爱兰，陈晴，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32