Спосіб визначення сили прилипання текстильного матеріалу до тіла людини

Спосіб визначення сили прилипання текстильного матеріалу до тіла людини, що включає приймання антеною електромагнітного випромінювання від поверхні одягненої людини, визначення сили прилипання по частоті нерівноважної складової прийнятого випромінювання згідно калі 3 19047 4 структури (кластерні системи). Кластери води на всі біологічні тіла, які мають температурний градіграницях розділу фаз вишиковуються у визначеєнт відносно навколишнього середовища, відповіному порядку, при цьому всі кластери коливаються дно до законів термодинаміки, випромінюють у з однаковою частотою, отримуючи одну загальну навколишнє середовище широкий спектр електчастоту. При такому русі кластерів, з огляду на те, ромагнітних випромінювань, спектральна щільщо молекули води, які входять в кластер, є полярність яких у діапазоні НВЧ визначається формуними, тобто, мають великий дипольний момент, лою Релея-Джинса: виникає вузькосмугове електромагнітне випромі2 f2 2 I KT , нювання. Це випромінювання відрізняється від (5) 2 c2 випромінювання вільних диполів, спектр випромінювання яких знаходиться в інфрачервоній обласде I - спектральна щільність, Вт/(м2.Гц); ті [див. Giudice Е., Preparata G., Viticio G. Water as f - частота спектральних складових, Гц; Free Electric Dipole Laser. - Physical renew letter. с - швидкість світла, м/с; 1998, Vol 61, №5. - P. 1085-1088]. К=1,38·10-23 Дж/К - постійного Больцмана; Так як диполі в кластерній структурі є взаємоβ - коефіцієнт випромінювальної здатності (сізв'язаними і коливаються спільно, то частота корості) тіла, К; ливань кластерів води і відповідно частота електλ - довжина електромагнітної хвилі, м. ромагнітного випромінювання лежить нижче Радіотеплове випромінювання за своїм харакінфрачервоної області, переважно в діапазоні тером є рівноважним шумовим, спектральні скланадвисоких частот (НВЧ). дові якого відповідно до (5) пропорційні квадрату Частота нерівноважного електромагнітного частоти. На цьому фоні важко знайти і виміряти випромінювання від кластерних структур води винерівноважне випромінювання кластерних струкзначається наступним співвідношенням [див. Лотур, які з'являються у вузькій смузі частот, перешицкий П.П., Сытник М.Г., Собственное излучение важно в сантиметровому діапазоні довжин хвиль кластерной системы воды. //Электроника и связь. (3-30ГГц). Тому зміна частоти кластерного випро2002, №5. - С. 170-175]: мінювання в суміші з радіотепловим (рівноважним) випромінюванням тіла людини пов'язана з вели(3) 2 f , кими похибками, що не дозволяє точно визначити M частоту випромінювання вологи (поту). Тут - кругова частота, рад/с; В основу корисної моделі поставлена задача f - циклічна частота, Гц; створити, такий спосіб визначення сили прилипан- поверхневий натяг води, Дж/м2; ня текстильного матеріалу до тіла людини, в якому M - маса кластера, кг: введення нових операцій, завдяки виміру центральної частоти вузькосмугового кластерного виM V, (4) промінювання на фоні широкосмугового радіотепде V - об'єм кластера, м3; лового випромінювання забезпечило би ρ - щільність води, кг/м3. підвищення точності визначення сили прилипання Об'єм кластера визначається з урахуванням текстильного матеріалу одягу, в процесі його носрозмірів фрактальної замкнутої структури кластеки. ра і залежить від складу і властивостей текстильПоставлена задача вирішується тим, що в ного матеріалу, а також шорсткості шкіри. спосіб визначення сили прилипання текстильного По мірі виділення поту і зволоження текстильматеріалу до тіла людини, при якому приймають ного матеріалу зростає поверхневий натяг σ і деантеною електромагнітне випромінювання від пощо змінюється маса кластерів, що викликає зміну верхні одягненої людини, визначають силу приличастоти електромагнітного випромінювання. Таким пання по частоті нерівноважної складової прийнячином, за значенням частоти електромагнітного того випромінювання згідно калібрувальної кривої, випромінювання можна судити про поверхневий згідно з корисною моделлю, після прийому антенатяг води в приграничному шарі води на границі ною електромагнітного випромінювання подають шкіри і текстильного матеріалу, а, отже, можна вихідний сигнал антени на гетеродинний приймач, оцінювати і силу прилипання текстильного матерізмішують його з монохроматичним сигналом гетеалу до тіла людини. родина, виділяють сигнал проміжної частоти, кваВідомий також спосіб визначення сили прилидратично його детектують, вимірюють постійну пання текстильного матеріалу до тіла людини складову продетектованої напруги вольтметром, [див. Головко Д.Б. і ін. Надвисокочастотні методи змінюють частоту гетеродина до отримання перта засоби вимірювання фізичних величин: Навч. шого максимального значення вольтметра, запапосібник /Д.Б. Головко, Ю.О. Скрипник, О.П. Яненм'ятовують її, знову змінюють частоту гетеродина ко. - К.: Либідь, 2003, - С.87-89], при якому прийдо отримання другого максимального значення, мають антеною електромагнітне випромінювання запам'ятовують її, обчислюють середню частоту від поверхні одягненої людини, визначають силу по двох значеннях гетеродина, яка відповідає неприлипання по частоті нерівноважної складової рівноважній складовій випромінювання. прийнятого випромінювання згідно калібрувальної Введення у відомий спосіб нових операцій по кривої. Крім того, прийнятий сигнал фільтрують в змішуванню вихідного сигналу антени з монохровузькій смузі частот та піддають лінійному детекматичним сигналом гетеродина, виділення сигналу туванню, та вимірюють постійну складову напрупроміжної частоти з результату змішування спектження. ральних складових вхідного сигналу і сигналу геОднак виміряти частоту прийнятого випромітеродина, квадратичне детектування вузькосмугонювання в діапазоні НВЧ важко. Справа в тім, що 5 19047 6 вого сигналу проміжної частоти, вимір постійної йнятий шумовий сигнал підсилюється НВЧ підсискладової продетектованого сигналу, зміна частолювачем 6 і змішується з монохроматичним сигти гетеродина до одержання першого максимальналом гетеродина 8. У результаті змішування спеного показання вольтметра, що вимірює постійну ктральних складових НВЧ сигналів утворюється напругу, запам'ятовування частоти гетеродина, що низькочастотний сигнал різницевої (проміжної) відповідає цьому максимальному показанню частоти, що підсилюється вузькосмуговим підсивольтметра, наступна плавна зміна частоти гетелювачем 9 проміжної частоти і випрямляється родина до одержання другого максимального поквадратичним детектором 10. Випрямлена напруга казання вольтметра, запам'ятовування другої часвиміряється вольтметром 11. тоти гетеродина, що відповідає цьому максимуму, Показання вольтметра 11 в загальному випадобчислення середньої частоти гетеродина по двох ку пропорційні сумі дисперсій сигналів широкосмувимірюваних значеннях частоти, проведення оцінгового та вузькосмугового випромінювань. Однак ки сили прилипання текстильного матеріалу по дія цих сигналів на вольтметр 11 визначається каліброваній кривій, яка пов'язує силу прилипання частотою коливань, на яку налаштований гетероз частотою нерівноважного електромагнітного видин 8. Так, при переналаджені частоти гетеродина промінювання, дозволяють виміряти частоту нері8 в смугу пропускання вузькосмугового підсилювавноважної складової електромагнітного випроміча 9 проміжної частоти завжди попадають компонювання від одягу людини на фоні рівноважного ненти широкосмугового теплового випромінюванрадіотеплового випромінювання більш високої ня. У той же час компоненти вузькосмугового інтенсивності, це підвищує точність визначення випромінювання можуть потрапити в смугу пропусили прилипання текстильного матеріалу одягу в щення вузькосмугового підсилювача 9 проміжної процесі його носки. частоти тільки тоді, коли його центральна частота На кресленні приведена функціональна схема наблизиться до частоти гетеродина 8 на значення вимірювальної системи, за допомогою якої викочастоти, на яку налаштований вузькосмуговий нується оцінка сили прилипання текстильного мапідсилювач 9 проміжної частоти. У цьому випадку теріалу до поверхні шкіри тіла людини. коливання різницевої частоти змішаних сигналів На кресленні позицією 1 позначене тіло людизможуть потрапити в смугу пропущення підсилюни, з яким контактує текстильний матеріал 2 одягу. вача 9 проміжної частоти і будуть ним посилені. Між поверхнею тіла 1 (шкірою) і текстильним маПри іншій частоті налаштовування гетеродина 8 теріалом 2 розташована плівка води (поту) 3. До показання вольтметра 11 буде пропорційне тільки антени 4 підключений гетеродинний приймач 5, до інтенсивності широкосмугового теплового випроскладу якого входить широкосмуговий НВЧ підсимінювання в смузі прийому гетеродина 8. лювач 6, з'єднаний з одним входом змішувача 7, Для визначення сили прилипання текстильнодо другого входу якого підключений гетеродин 8 го матеріалу до тіла людини частоту гетеродина 8 монохроматичних коливань, що переналаджується плавно змінюють у всьому діапазоні значень від по частоті НВЧ. До виходу змішувача 7 через вузьмаксимальної частоти (12ГГц) до мінімальної часкосмуговий підсилювач проміжної частоти 9 підктоти (4ГГц). При цьому спостерігається повільне лючений квадратичний детектор 10, вихід якого зменшення показань вольтметра 11 у відповідносз'єднаний з вольтметром 11. До виходу гетероті зі спектральним розподілом (8). При зростанні динного приймача 5 підключений НВЧ частотомір показання вольтметра 11 в зоні зменшення його 12. показань уповільнюють зменшення частоти і за Спосіб здійснюється наступним чином. показанням НВЧ частотоміра 12 фіксують частоту Між тілом людини 1 і текстильним матеріалом гетеродина 8, на якій спостерігається локальний одягу 2 в результаті виділення вологи (поту) утвомаксимум у показаннях вольтметра 11. рюється плівка 3 структурованої води, що дає неЧастота нерівноважного електромагнітного рівноважне електромагнітне випромінювання в випромінювання від упорядкованих кластерних діапазоні надвисоких частот (НВЧ). Частота нерівструктур води визначається співвідношенням (3), новажного випромінювання залежить від маси тобто поверхневим натягом води в приграничному води в кластерних утвореннях і форм зв'язку мошарі води між шкірою 1 і текстильним матеріалом лекул води з текстильним матеріалом і шкірою. За 2. У свою чергу проміжна частота приймача 5 висвоїм характером нерівноважне випромінювання є значається різницею частот: вузькосмуговим шумовим і лежить переважно в fПЧ fНС fГ , (6) діапазоні НВЧ 4-12ГГц (низькочастотна частина fПЧ - проміжна частота; де сантиметрового діапазону). Поряд з цим тіло людини і текстильний матеріал, нагрітий до темпераfНС - частота нерівноважної складової витури тіла (35-37°С), дають рівноважне НВЧ випропромінювання; мінювання, що є широкосмуговим шумовим і fГ - перше значення частоти гетеродина 8. охоплює весь сантиметровий діапазон НВЧ. При Вимірюють перше значення частоти гетеродицьому інтенсивність рівноважного радіотеплового на 8 fГ . Далі продовжують плавно зменшувати випромінювання від тіла людини та одягу перевищує рівень нерівноважного випромінювання від частоту гетеродина 8 до одержання другого макструктурованої води на границі розділу шкіра симального показання вольтметра 11. Проміжна текстильний матеріал. частота в цьому випадку визначається різницею Сумарне НВЧ випромінювання приймається частот: антеною 4, вихідний шумовий сигнал якої надхоfПЧ f ' 'Г fНС , (7) дить на гетеродинний приймач 5. У приймачі при 7 19047 8 ктромеханічному стенді, на якому випробуються де f ' 'Г - друге значення частоти гетеродина 8. зразки зволожених текстильних матеріалів різних Вимірюють друге значення частоти гетеродина артикулів. Паралельно з цим до відриву проб за 8 f ' 'Г . Так як проміжна частота в гетеродині 8 посспособом, що заявляється, вимірюють частоту тійна (fПЧ=const), то частота прийнятого сигналу на нерівноважного електромагнітного випромінюванпідставі рівності (6) і (7) визначається співвідноня від цих же проб. Виміри проводяться при нагрішенням: ванні проб до середньої температури поверхні f 'Г f ' 'Г шкіри тіла людини (34°С), а замінником, що імітує f , (8) шкіру людини, застосовують близькі до неї по шо2 рсткості синтетичні матеріали. Виміри частоти З урахуванням рівності (3) остаточно маємо: НВЧ сигналів здійснюють за допомогою електронf 'Г f ' 'Г 1 но-обчислювального частотоміра типу 43-54 із (9) fHC , 2 2 M вхідним перетворювачем частоти 45-13. Дослідження показали, що нерівноважне виТаким чином, частота нерівноважної складової промінювання від поверхні води при кімнатній тевипромінювання пропорційна поверхневому натягу мпературі 293К складає 6,79ГГц. Зміна сили приводяної плівки 3 і тому функціонально залежить липання тканини "поплін сорочковий" (арт. 750) від сили прилипання вологого текстильного матепри зміні кількості нанесеної вологи (поту) від 0,8 ріалу 2 до шкіри людини 1. до 1,13г викликало зміну сили прилипання від 30,1 Визначення сили прилипання текстильного до 32,9 сН. Цьому відповідала зміна частоти гетематеріалу 2 до шкіри 1 здійснюють за обчисленою родина на 0,146ГГц. Для натурального шовку (арт. частотою нерівноважної складової випромінюван12002) при цих умовах сила прилипання змінюваня по калібрувальній кривій, що пов'язує силу прилася від 24,6 до 28,3 сН при відповідних змінах липання з частотою нерівноважного електромагнічастоти гетеродина на 0,108ГГц. Час витримувантного випромінювання від вологого одягу. ня текстильних матеріалів для поглинання вологи Для побудови каліброваної кривої використов обох випадках складав 10с. вують експериментальні дані про силу прилипання вологого текстильного матеріалу, отримані на еле Комп’ютерна верстка Л. Купенко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601