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    重庆时时彩后一杀号器: 经表面球体囊内压与表面切线张力检测方法.pdf

    关 键 词:
    表面 球体 囊内压 切线 张力 检测 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201410188759.7

    申请日:

    2012.06.15

    公开号:

    CN103940542A

    公开日:

    2014.07.23

    当前法律状态:

    驳回

    有效性:

    无权

    法律详情: 发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):G01L 5/04申请公布日:20140723|||实质审查的生效IPC(主分类):G01L 5/04申请日:20120615|||公开
    IPC分类号: G01L5/04; G01L7/00 主分类号: G01L5/04
    申请人: 阮仕荣
    发明人: 阮仕荣
    地址: 075000 河北省张家口市解放军第251医院整形美容科
    优先权:
    专利代理机构: 代理人:
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410188759.7

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2018.05.11|||2014.08.20|||2014.07.23

    法律状态类型:

    发明专利申请公布后的驳回|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    一种经表面检测球体内压与表面切线张力的检测方法,适用于专利申请号为201210196575.6的便携式弹性软质囊体囊内压测定仪;依据实验数据和模型分析建立了位移值W、囊内压P、囊半径R、表面切线张力T的数学关系公式;检测的位移值W受囊体内压和囊体表面切线张力的共同作用;W与F的转换系数α,压帽半径r、周径c、面积s可以调节测定仪的检测范围;简化的二元一次方程可用于检测仪的定标与转换系数的设定。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种经表面检测球体内压与表面切线张力的检测方法,其特征在于:它是适用于早先专利申请号201210196575.6便携式弹性软质囊体囊内压测定仪的数学模型与实际数值转换的计算方法;其数学模型为W=αF=α(F1+F2)=α(Tccosθ+Ps)=Tαccosθ+Pαs=PRα2πrcosθ/2+Pαπr2=P(Rα2πrcosθ/2+απr2),其中W为位移值;F为压帽总受力;F1为囊体表面切线张力T的分力,θ为T与F1夹角;F2为囊内压P产生的力;r为压帽半径;c为压帽周径;s为压帽垂直截面积;π为圆周率;P为囊内压(单位为Pa帕),方向与囊壁垂直;T为囊壁任一点上所受切线张力系数(单位为N/m米);R为囊体内径(单位为m米);α为位移值W与压帽总受力F转换系数。

    2.  权利要求1所述经表面检测球体内压与表面切线张力的检测方法,其特征在于:便携式弹性软质囊体囊内压测定仪定标与转换系数设定时,转换系数α,压帽半径r共同决定便携式弹性软质囊体囊内压测定仪的检测范围;数学模型W=Tα2πrcosθ+Pαπr2简化为W=aT+bP或W=P(aR/2+b)二元一次方程,其中a=α2πrcosθ;b=απr2为常数,将检测的W、P、R以及由T=PR/2计算出的T值代入简化后的模型W=aT+bP或W=P(aR/2+b),求解出a,b常数。

    3.  权利要求1所述经表面检测球体内压与表面切线张力的检测方法,其特征在于:应用时需同时测定位移值W和囊体半径R,或测定周径后通过R=周径/(2π)转换出R,囊内压P=W/(aR/2+b),T=PR/2。

    4.  权利要求1所述经表面检测球体内压与表面切线张力的检测方法,其特征在于:实施例一中,W=0.045845T+0.00189P=P(0.0229225R+0.00189);P=W/(0.0229225R+0.00189);T=WR/(0.0319R+0.002602)。

    5.  权利要求1所述经表面检测球体内压与表面切线张力的检测方法,其特征在于:实施例二中,W=0.0319T+0.001301P;P=W/(0.01595R+0.001301);T=WR/(0.0319R+0.002602)。

    说明书

    说明书经表面球体囊内压与表面切线张力检测方法
    所属领域
    本发明系一种经表面检测球体内压与表面切线张力的检测方法,是适用于早先专利甲请号201210196575.6便携式弹性软质囊体囊内压测定仪的理论模型与实际数值转换的计算方法。
    背景技术
    公知的球体内压测定中,球体表面硬度与囊内压存在正相关,机械及电子眼压计设计中便是根据这一原理进行设计,如CN202223211U是常规机械眼压计的电子化方法,眼压计设计利用了眼球的巩膜与角膜软硬度上存在巨大差距,检测头的外端在质硬的巩膜上固定定位而不影响眼压,而圆柱形检测头能够通过对质软的角膜施压形变检测出眼压;而对于均质的软质囊体,首先其外端在囊体表面无法准确定位,再次,测量圆柱体如活塞套般与外端紧密贴近,圆柱体对囊体表面的挤压会影响外端定位,而外端定位挤压又会影响囊体压力,因此,该眼压计是无法精确检测均质软质囊体的内压;根据CN2288698Y微位移式非接触型眼压计设计的产品已经上市应用,其原理是利用恒定流速气流对眼球角膜进行吹击,光电传感器检测角膜受吹力作用时位置移动情况,从而测定出眼压,但该方法适合于压力较低的眼压,无法用于对较大压力的囊体进行压力测定。
    发明人早前提出了专利申请号201210196575.6便携式弹性软质囊体囊内压测定仪,其压帽末端较圆形套环的末端突出,压帽边缘与圆套环有一定间距,在光电检测圆套环与皮肤接触的瞬间进行定位测定,避免圆套环与压帽相互影响。在产品研制后的实验检测中,在大量实验数据分析基础上,提出了本发明的测定理论模型与实际数值转换的计算方法。为了便于理解及分析,以下结合说明书附图展示实验结果及数学模型分析过程。
    图1为经表面球体囊内压与表面切线张力检测方法及原理分解图
    图中,1便携式弹性软质囊体囊内压测定仪1.1压帽1.2压针1.3套环2眼压计r压帽半径c压帽周径s压帽垂直截面积P囊内压(单位为Pa帕),方向与囊壁垂直T囊壁任一点上所受切线张力系数(单位为N/m米)R为囊体内径(单位为m米)W位移值F为压帽总受力α位移W与压帽总受力F转换系数F1囊壁切线张力T产生的分力F2囊内压P垂直作用于囊壁的力θ为F1分力与T切线张力在受力点上的夹角T=PR/2为Laplace公式原用于计算液泡表面张力,文献表明也可以用于计算囊体壁任意一点的切线张力。
    实验一:压帽受力与位移值关系:
    方法:以重力计测定压帽受垂直方向力与位移值的关系。
    结果,随着压帽受力F增高,位移值W成比例增大,二者呈直线关系,其转换系数α为常数。
    实验二:同等囊体内压下压帽垂直截面积与位移值关系:
    方法:采用可拆卸半径分别为r1=0.45cm、r2=0.5cm压帽的同一仪器,其压帽垂直截面积分别为S1=0.636cm2、S2=0.785cm2的便携式弹性软质囊体囊内压测定仪,分别测定周径为50cm、100cm的PVC玩具球在不同囊内压下位移值。
    结果显示,在同等半径球体与同等压力下,随着压帽面积增加,位移值同比例增加。即截面积比S1:S2=1∶1.234;而二者的位移值比与之相近。

    资料显示,PVC大球和小球,其球体半径R随囊压P的增高而有增大;位移值随囊内压P及切线张力T增加呈直线增加;在相同的囊压下,大球的切线张力与位移值均高于小球;S1:S2位移比值在大球高于小球,且随球内径的增大而有增加的趋势。
    实验三:囊体内压P、表面切线张力T、囊体内径R与位移值W关系:
    实施例一:采用压帽半径为0.5cm的同一仪器,分别测定起始周径为47cm、49cm、99cm、127.5cm及195cm的PVC玩具球在不同囊内压下位的移值。
    结果:
    47cm囊球实验数据:


    49cm囊球实验数据:


    99cm囊球实验数据

    127cm囊球实验数据

    195cm囊球实验数据


    数学模型的建立与方程解析
    图1显示,当在囊壁任一一点向圆球中心挤压时,囊内压P会产生反作用力F2,其力大小F2=Ps,P为囊内压,s为压帽垂直截面积,电子及机械眼压计检测时,囊壁被挤压,检测头直接能够检测囊内压(眼压)。但本便携式弹性软质囊体内压检测仪的检测结果显示,同样的囊内压,大球的位移值显著高于小球。说明对压帽的作用除了囊内压以外,还有其他因素参与,而且这种因素中有囊体半径的参与,那么究竟是什么因素呢?
    原来,气液球体囊壁的任意一点,都存在一种切线张力,这种张力的大小符合Laplace公式。Laplace公式原来是用来总结肥皂泡壁的表面张力,其张力T(单位N牛/m米)=囊压P(帕Pa)与囊体半径R(m米)的乘积/2。
    本实验中,便携式弹性软质囊体内压检测仪在囊壁测量时,压帽除了受到囊压产生的力F2=Ps以外,其还受到切线张力T的分力F1=Tccosθ。这种分力发生于压帽边缘,c为压帽的周径,θ为F1与T的夹角,在实际测定中,变化极其微小,ccosθ几乎可以认为是一个常数。
    压帽受力F=F1+F2,而其位移值W与F呈直线关系,W=αF,α同样是一个常数。
    W=αF;F=F1+F2;F1=Tccosθ=PRccosθ/2;c=2πr;s=πr2;F2=Ps;
    W=αccosθT+αsP=α(PRccosθ/2+Ps)=P(Rαccosθ/2+αs)=P(Rα2πrcosθ/2+πr2)
    实际测量中,设a=αccosθb=αs均为常数
    则W=aT+bP或W=P(aR/2+b)
    P=W/(aR/2+b)T=PR/2=W(aR/2+b)*R/2=WR/(aR+2b)
    本实施例一研究中的各球囊的平均W、P、R、T值关系如下:

    将49cm与195cm囊球平均数据代入公式W=aT+bP则形成下列两个二元一次方程49cm囊球:33.38=378.45a+8408b;195cm囊球:32.06=562.56a+3316b 解方程得:a=0.045845;b=0.00189;对大数据进行统计回归也获得类似结果。实施例一:用以上便携式弹性软质囊体内压检测仪位移值W、P、T、R关系为:W=aT+bP=0.045845T+0.00189P=P(0.045845R/2+0.00189)=P(0.02292R+0.00189)该仪器在测定弹性软质囊体(排除了表面硬度因素)的囊内压P的换算方法为:P=W/(aR/2+b)=W/(0.045845R/2+0.00189)=W/(0.02292R+0.00189)
    该仪器在测定弹性软质囊体(排除了表面硬度因素)的切线张力T的换算方法为:T=[W/(aR/2+b)]*R/2=[W/(0.045845R/2+0.00189)]*R/2=WR/(0.045845R+0.00378)表中显示,将该算式应用于各囊球计算的理论位移值与实际测定值比较十分接近。实施例二:用另一型号检测仪测定各球囊的平均W、P、R、T值关系如下:

    将47cm与195cm囊球平均数据代入公式W=P(aR/2+b)则形成下列两个二元一次方程47cm囊球:32.03=11451(0.0923a/2+b);195cm囊球:29.88=4307(0.344a/2+b)解方程得:a=0.0319;b=0.001301;对大数据进行统计回归也获得类似结果。实施例二所用便携式弹性软质囊体内压检测仪位移值W、P、T、R关系为:
    W=0.0319T+0.001301P=P(0.0319R/2+0.001301)=P(0.01595R+0.001301)
    P=W/(aR/2+b)=W/(0.0319R/2+0.001301)=W/(0.01595R+0.001301)
    T=WR/(aR+2b)=[W/(0.0319R+2*0.001301)]=WR/(0.0319R+0.002602)
    将该算式应用于各囊球计算的理论值与实际测定值比较十分接近(见结果分析中的理论位移值)。
    发明内容
    本发明系一种经表面检测球体内压与表面切线张力的检测方法,是适用于专利申请号201210196575.6便携式弹性软质囊体囊内压测定仪的数学算式与实际数值转换的计算方法。
    发明人采用弹性软质囊体囊内压测定仪对充气软质PVC囊球进行的实验研究及模型分析取得以下结果:(1)弹性软质囊体囊内压测定仪的压帽大小与检测位移值呈正相关,即压帽半径越大,检测同半径与囊内压的位移值越大;(2)携式弹性软质囊体囊内压测定仪在检测时,位移值W与压帽受力F呈直线关系,即W=αF;(3)压帽受力F为囊体表面切线张力T 的分力F1和囊内压P产生的F2合力,即F=F1+F2,F1=Tccosθ;F2=Ps;T与囊内压P和囊体半径R的关系符合Laplace公式T=PR/2,数学算式为W=αF=α(F1+F2)=α(Tccosθ+Ps)=Tαccosθ+Pαs=PRα2πrcosθ/2+Pαπr2=P(Rα2πrcosθ/2+απr2),依据该公式,通过对转换系数α,压帽半径r的选择,设计出所需检测范围的携式弹性软质囊体囊内压测定仪;(4)在对测定仪进行定标与转换系数设定时,数学算式W=Tα2πrcosθ+Pαπr2可以简化为W=aT+bP或W=P(aR/2+b),二元一次方程,其中a=α2πrcosθ;b=απr2接似常数,通过将检测的W、P、R以及由T=PR/2计算出的T值代入简化后的模型W=aT+bP或W=P(aR/2+b),可以求解出a,b常数,实施例一中检测仪的系数a=0.045845;b=0.00189,关系式为:W=aT+bP=0.045845T+0.00189P=P(0.045845R/2+0.00189);实施例二中检测仪的系数a=0.0319;b=0.001301;W=0.0319T+0.001301P或W=P(0.0319R/2+0.001301);(5)实际应用中,需同时测定位移值W与囊体半径R,或通过R=周径/(2π)转换,囊内压P=W/(aR/2+b),切线张力T=PR/2;实施例一检测仪:P=W/(0.02292R+0.00189);T=WR/(0.045845R+0.00378);实施例二检测仪:P=W/(0.01595R+0.001301),T=WR/(0.0319R+0.002602)。
    具体实施方式
    本发明是一种经表面检测球体内压与表面切线张力的检测方法,是适用于早先专利申请号201210196575.6便携式弹性软质囊体囊内压测定仪的数学算式与实际数值转换的计算方法,其特征是:数学算式为W=αF=α(F1+F2)=α(Tccosθ+Ps)=Tαccosθ+Pαs=PRα2πrcosθ/2+Pαπr2=P(Rα2πrcosθ/2+απr2),其中W为位移值;F为压帽总受力;F1为囊体表面切线张力T的分力,θ为T与F1夹角;F2为囊内压P产生的力;r为压帽半径;c为压帽周径;s为压帽垂直截面积;π为圆周率;P为囊内压(单位为Pa帕),方向与囊壁垂直;T为囊壁任一点上所受切线张力系数(单位为N/m米);R为囊体内径(单位为m米);T=PR/2;α为位移值W与压帽总受力F转换系数;转换系数α,压帽半径r共同决定便携式弹性软质囊体囊内压测定仪的检测范围;便携式弹性软质囊体囊内压测定仪定标与转换系数设定时,算式W=Tα2πrcosθ+Pαπr2简化为W=aT+bP或W=P(aR/2+b)二元一次方程,其中a=α2πrcosθ;b=απr2接近常数,检测的W、P、R以及由T=PR/2计算出的T值代入简化后的模型W=aT+bP或W=P(aR/2+b),求解出a,b常数;实际检测时需同时测定位移值W和囊体半径R,或测定周径后通过R=周径/(2π)转换出R,囊内压P=W/(aR/2+b),T=PR/2;实施例一:W=0.045845T+0.00189P=P(0.0229225R+0.00189);P=W/(0.0229225R+0.00189);T=WR/(0.0319R+0.002602);实施例二中,W=0.0319T+0.001301P;P=W/(0.01595R+0.001301);T=WR/(0.0319R+0.002602)。

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