织物的粗糙感为人的皮肤接触织物表面时所体验到的平滑或粗糙的感觉,是织物的表面形貌和纹理特征形成的激励作用于人体触觉器官所引起的生理及心理的综合反应。粗糙感作为组成触觉质感的基本感知属性之一,对织物的风格、服用性能等起着重要的影响作用。织物粗糙感的评价涉及到物理、生理、心理等多方面的因素。现有的研究中,织物的粗糙感的评价分别采用感官评定或其与客观测试之间的统计推断。但是,在织物粗糙感(因变量)和相应的织物机械、物理量(自变量)之间的关系迄今没有一致的结论。这一方面归结于粗糙感的感官评价法本身缺乏理论指导和定量描述,例如以KES系统为代表的客观评价法,仅通过测试织物表面的平均粗糙度和摩擦性能等指标来预测粗糙感；另一方面在于尚未找到形成粗糙感的基本刺激量,以致在得到的统计推断关系中,所选择的预测自变量类型随着客观测试方法和感官评价结果而异。然而,通过触摸硬质栅栏的心理物理及生理心理实验结果,认知科学家发现,粗糙感不仅与织物表面纹理单元的平均高度有关,还与纹理单元的间距、纹理结构及波动曲线的谐波成分相关。通过分析正弦波或矩形波构成的粗糙表面形成的粗糙感,研究结果表明,短波长的粗糙性觉察阈限由其波动曲线的FFT分量的基波幅度决定,长波长的粗糙性辨别敏感性取决于最易察觉或幅度最高的谐波分量。因此,只从表面(形貌)纹理单元的平均高度来分析织物表面粗糙感是不够的,需要同时考虑纹理单元的间距及表面波动的谐波特征。考虑到组成表面形貌的谐波成份的差异可能是形成不同粗糙感的本质原因,基于KES表面形貌测试仪记录织物表面纹理形貌曲线,本课题包括以下的研究内容：(1)计算织物表面的平均粗糙度,同时统计了不同波动高度下的纹理间距大小,采用傅立叶方法提取频域内的谐波特征,比较平均粗糙度、纹理间距和谐波最大波动幅度与粗糙感之间的关系,从表面纹理形貌曲线的表观特征(高度特征和间距大小)和谐波幅度特征(谐波最大幅度)两个方面来表征织物的粗糙感,探索形成织物粗糙感的基本物理刺激量。研究发现,粗糙感的强弱不仅与表面空间域内波动幅度的平均粗糙度有关,还与空间域内波峰间距有关。并且,粗糙感与谐波最高峰高度的相关性显著高于与表观特征之间的相关性。(2)考虑到皮肤机械感受器感应织物表面粗糙性的本质是把作用于感受器细胞膜表面的机械刺激能量转换为电化学能,本课题从能量的角度探索织物表面波动变化曲线与粗糙感和纹理结构之间的关系,采用功率谱估计的方法,结合感官评价实验,分析表面波动谐波的能量差异对粗糙感强度的影响,尝试用新的指标—功率谱密度来衡量织物粗糙感的大小。通过与KES测试的平均粗糙度对比,表面纹理波动曲线的波峰间距以及谐波最大幅度和能量与感官评价值有更好的相关性,而采用平均粗糙度不能准确反映织物粗糙感的强度。研究结果表明,织物的粗糙感与表面形貌变化曲线的波动能量有密切关系。表面纹理曲线谐波能量的差异导致了粗糙感的不同,且粗糙感的强弱主要是由频域内谐波的最大能量所决定。从表面纹理的间距和高度两个方面,运用能量的观点分析表面粗糙性,不仅能更好地反映织物纹理结构的特征,也符合人体触觉认知的生理机制。从以上对织物的表面纹理结构特征与粗糙感之间关系的研究,得到以下结论：(1)织物的粗糙感差异取决于表面纹理变化波动曲线的波峰间距以及频域内谐波的最高峰高度,即谐波结构是形成不同表面粗糙感差异的基本刺激属性。(2)触摸法辨别织物手感时,谐波最大功率值越大,织物的表面手感越粗糙。织物的粗糙感与谐波最大功率(或最大幅度)的相关性高于粗糙感与平均粗糙度之间的相关性。