服裝結(jié)構(gòu)對(duì)電磁屏蔽效能的影響研究

李楠　丁飛波　諸佳寧

摘要：隨著人們的安全意識(shí)不斷提高，越來(lái)越多的人開(kāi)始穿著具有良好防護(hù)性能的防電磁輻射服。在實(shí)際使用過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)防電磁輻射服的服裝結(jié)構(gòu)對(duì)其屏蔽效能有很大的影響。本論文在防電磁輻射服多是單一服裝結(jié)構(gòu)因素的研究基礎(chǔ)上，研究了其領(lǐng)型、下擺、袖長(zhǎng)、衣長(zhǎng)等結(jié)構(gòu)變量對(duì)防電磁輻射服屏蔽效能的影響，并對(duì)服裝關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部位提出優(yōu)化設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：服裝結(jié)構(gòu);防電磁輻射;服裝屏蔽效能;服裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.電磁輻射與電磁屏蔽

1.1 電磁輻射的含義

電磁輻射是指電磁能量以電磁波或光量子形式發(fā)射到空間的現(xiàn)象。也可解釋為能量以電磁波形式在空間傳播。

1.1電磁輻射對(duì)人體的影響

電磁輻射對(duì)人體的影響主要是通過(guò)與細(xì)胞原子或分子的直接作用與間接作用來(lái)影響細(xì)胞的正常功能。主要影響有以下幾個(gè)方面：一是使心率、血壓過(guò)度降低，影響神經(jīng)的調(diào)節(jié)功能;二是破壞細(xì)胞內(nèi)的染色體，誘使基因突變引發(fā)癌癥或是腫瘤;三是抑制抗體活性，較高強(qiáng)度的電磁輻射會(huì)使血液、淋巴液和細(xì)胞原生質(zhì)發(fā)生改變，從而損傷人體免疫系統(tǒng);四是誘發(fā)神經(jīng)衰弱，影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)機(jī)能，使人出現(xiàn)呆滯、健忘等病癥;五是使血管的通透性降低，使血液被運(yùn)輸?shù)男屎退俣冉档停瑥亩鴵p傷心血管系統(tǒng)。

2.屏蔽效能的測(cè)試方法及裝置

2.1測(cè)試方法

本測(cè)試主要用到的方法有：屏蔽室法、曠野法和計(jì)算機(jī)仿真模擬法。在實(shí)際測(cè)試中由于曠野法的運(yùn)輸測(cè)試設(shè)備需要耗費(fèi)的人力物力大，且曠野場(chǎng)地稀少，測(cè)試時(shí)易受天氣影響;計(jì)算機(jī)仿真模擬法所得的結(jié)果雖然比較理想化，但卻與實(shí)際結(jié)果存在著偏差。因此，本測(cè)試最終選擇了屏蔽室法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.2測(cè)試裝置

本實(shí)驗(yàn)的測(cè)試裝置主要有屏蔽室、電磁發(fā)射裝置、接收裝置和測(cè)試人臺(tái)。屏蔽室的內(nèi)壁是由厚度為20厘米的鋼板組成，除了地面之外的5個(gè)內(nèi)壁均涂抹了吸波材料，屏蔽室的溫度為（23±5）℃，在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中溫度波動(dòng)±2℃，相對(duì)濕度為40%～80%。

2.3 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

在研究好測(cè)試裝置的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步利用HFSS軟件構(gòu)建電磁屏蔽效能測(cè)試的仿真模型。主要有以下幾點(diǎn)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：

一.選擇材料：通過(guò)實(shí)際測(cè)試材料的厚度值和電磁參數(shù)，將數(shù)值帶入到模型中進(jìn)行模擬測(cè)試，最終獲得不同材料的電磁屏蔽效能。從保利龍、玻璃纖維、ABS塑膠等材料中選擇了對(duì)實(shí)驗(yàn)影響最小的保利龍。

二.安裝接收天線：本實(shí)驗(yàn)需要在人臺(tái)內(nèi)部安裝偶電子接收天線。為了便于安放接收天線，要先將人臺(tái)內(nèi)部進(jìn)行掏空處理。同時(shí)要在測(cè)試點(diǎn)部位鉆有0.1到2厘米直徑的孔洞，用于鑲嵌測(cè)試裝置接收天線。

三.制作人臺(tái)：在標(biāo)準(zhǔn)女模特?cái)?shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)塑型、修正、填充和包布幾個(gè)關(guān)鍵步驟，制作型號(hào)為84號(hào)（M碼），無(wú)頭的半身女性人臺(tái)。

四.準(zhǔn)備人臺(tái)手臂：由于服裝袖子對(duì)電磁屏蔽效能有一定的影響，屏蔽人臺(tái)需要上可脫卸的手臂，用旋轉(zhuǎn)嵌入的方式與人臺(tái)連接，避免在實(shí)際測(cè)試中產(chǎn)生變量。

3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程

3.1 樣衣面料選擇

為了準(zhǔn)確測(cè)試服裝結(jié)構(gòu)對(duì)電磁屏蔽效能的影響，本實(shí)驗(yàn)選擇的樣衣面料如下表2所示：

3.2 樣衣制作

為了簡(jiǎn)便實(shí)驗(yàn)過(guò)程，采用正交實(shí)驗(yàn)確定了后期實(shí)驗(yàn)所需的九款樣衣。如表3所示：

以領(lǐng)型、袖長(zhǎng)、下擺長(zhǎng)及衣長(zhǎng)作為變量，控制其它尺寸相同，根據(jù)變量簡(jiǎn)化復(fù)雜的結(jié)構(gòu)線，得到結(jié)構(gòu)紙樣設(shè)計(jì)圖1和樣衣款式圖2。

3.3實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

3.3.1 初步實(shí)驗(yàn)方案

本實(shí)驗(yàn)在人臺(tái)的正前方、正上方、側(cè)方設(shè)立輻射源。以人臺(tái)的BP點(diǎn)連線和前中心線交點(diǎn)，該交點(diǎn)與腹突點(diǎn)連線的中點(diǎn)處作為坐標(biāo)原點(diǎn)，在該坐標(biāo)原點(diǎn)X、Y、Z軸方向3米位置處上設(shè)立輻射源，如圖3所示。選擇測(cè)量的范圍為300-2750MHz，間隔350MHz的8個(gè)均勻頻點(diǎn)。通過(guò)發(fā)射裝置發(fā)射出不同頻率的電磁波，再由接收裝置通過(guò)偶電子天線接收電磁波，最后通過(guò)測(cè)量人臺(tái)同部位在身著防電磁輻射服前后接收到的電磁輻射值，根據(jù)其差值可計(jì)算得出服裝的屏蔽效能。

3.3.2具體實(shí)施方案

本實(shí)驗(yàn)選擇服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的領(lǐng)型、下擺、袖長(zhǎng)、衣長(zhǎng)四個(gè)因素，每個(gè)因素設(shè)置三個(gè)規(guī)格水平進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。

在領(lǐng)型上，本實(shí)驗(yàn)選擇圓領(lǐng)、立領(lǐng)、翻領(lǐng)這三種最常見(jiàn)的領(lǐng)型作為規(guī)格變量，控制領(lǐng)圈弧線長(zhǎng)度相等，翻領(lǐng)的領(lǐng)座與立領(lǐng)的后中領(lǐng)高相等。

在下擺上，根據(jù)下擺的周長(zhǎng)設(shè)置了合體、較寬松、寬松三個(gè)水平進(jìn)行測(cè)試，其中控制每個(gè)規(guī)格的跳檔一致。

在袖長(zhǎng)上，根據(jù)普通服裝的袖長(zhǎng)長(zhǎng)短定量本實(shí)驗(yàn)設(shè)置了無(wú)袖、短袖、長(zhǎng)袖，其中控制袖籠弧線長(zhǎng)度和袖山高及袖肥相同。

在衣長(zhǎng)上，以測(cè)試點(diǎn)腹部點(diǎn)以及臀圍線為基準(zhǔn)，設(shè)置了三個(gè)衣長(zhǎng)水平，分別為48厘米、56厘米以及64厘米。

3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

有結(jié)果可知，四種影響因素中，衣長(zhǎng)對(duì)屏蔽效能的影響最大，且衣長(zhǎng)越長(zhǎng)，屏蔽效能越好。袖長(zhǎng)對(duì)屏蔽效能的影響其次，根據(jù)IC<IIC<IIIC可知，袖長(zhǎng)較長(zhǎng)服裝屏蔽效能越好。此外，領(lǐng)型和下擺對(duì)服裝電磁屏蔽效能也有一定的影響，但不顯著。對(duì)于領(lǐng)型，在本次實(shí)驗(yàn)中，翻領(lǐng)的屏蔽效能最好，其次是立領(lǐng)，最后是圓領(lǐng)。在對(duì)服裝下擺的實(shí)驗(yàn)研究中，發(fā)現(xiàn)服裝越寬松，屏蔽效能越好。

4.總結(jié)：

服裝結(jié)構(gòu)對(duì)電磁屏蔽效能的影響有以下幾點(diǎn)：

（1）領(lǐng)型、下擺、袖長(zhǎng)、衣長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)變化對(duì)服裝屏蔽效能影響程度依次增大。

（2）衣長(zhǎng)越長(zhǎng)，袖長(zhǎng)越長(zhǎng)的服裝電磁屏蔽效能越好。因此，防電磁輻射服應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成長(zhǎng)衣長(zhǎng)袖。

（3）立領(lǐng)和翻領(lǐng)的電磁屏蔽效能優(yōu)于圓領(lǐng)。因此，在選擇防電磁輻射服時(shí)要優(yōu)先考慮有領(lǐng)子的服裝。

（4）將防電磁輻射服的下擺口、袖口進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以使該部位服裝緊貼人體，從而提高服裝整體屏蔽效能。

（5）服裝的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，開(kāi)口越小，屏蔽效能越好。因此，適當(dāng)減小下擺開(kāi)量、減小袖籠深、多層次搭配等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以提高服裝電磁屏蔽的效能。

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