經(jīng)表面球體囊內(nèi)壓與表面切線張力檢測(cè)方法
【專利摘要】一種經(jīng)表面檢測(cè)球體內(nèi)壓與表面切線張力的檢測(cè)方法，適用于專利申請(qǐng)?zhí)枮?01210196575.6的便攜式彈性軟質(zhì)囊體囊內(nèi)壓測(cè)定儀；依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和模型分析建立了位移值W、囊內(nèi)壓P、囊半徑R、表面切線張力T的數(shù)學(xué)關(guān)系公式；檢測(cè)的位移值W受囊體內(nèi)壓和囊體表面切線張力的共同作用；W與F的轉(zhuǎn)換系數(shù)α，壓帽半徑r、周徑c、面積s可以調(diào)節(jié)測(cè)定儀的檢測(cè)范圍；簡化的二元一次方程可用于檢測(cè)儀的定標(biāo)與轉(zhuǎn)換系數(shù)的設(shè)定。
【專利說明】經(jīng)表面球體囊內(nèi)壓與表面切線張力檢測(cè)方法
[0001]所屬領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明系一種經(jīng)表面檢測(cè)球體內(nèi)壓與表面切線張力的檢測(cè)方法，是適用于早先專利甲請(qǐng)?zhí)?01210196575.6便攜式彈性軟質(zhì)囊體囊內(nèi)壓測(cè)定儀的理論模型與實(shí)際數(shù)值轉(zhuǎn)換的計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0003]公知的球體內(nèi)壓測(cè)定中，球體表面硬度與囊內(nèi)壓存在正相關(guān)，機(jī)械及電子眼壓計(jì)設(shè)計(jì)中便是根據(jù)這一原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，如CN202223211U是常規(guī)機(jī)械眼壓計(jì)的電子化方法，眼壓計(jì)設(shè)計(jì)利用了眼球的鞏膜與角膜軟硬度上存在巨大差距，檢測(cè)頭的外端在質(zhì)硬的鞏膜上固定定位而不影響眼壓，而圓柱形檢測(cè)頭能夠通過對(duì)質(zhì)軟的角膜施壓形變檢測(cè)出眼壓；而對(duì)于均質(zhì)的軟質(zhì)囊體，首先其外端在囊體表面無法準(zhǔn)確定位，再次，測(cè)量圓柱體如活塞套般與外端緊密貼近，圓柱體對(duì)囊體表面的擠壓會(huì)影響外端定位，而外端定位擠壓又會(huì)影響囊體壓力，因此，該眼壓計(jì)是無法精確檢測(cè)均質(zhì)軟質(zhì)囊體的內(nèi)壓；根據(jù)CN2288698Y微位移式非接觸型眼壓計(jì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品已經(jīng)上市應(yīng)用，其原理是利用恒定流速氣流對(duì)眼球角膜進(jìn)行吹擊，光電傳感器檢測(cè)角膜受吹力作用時(shí)位置移動(dòng)情況，從而測(cè)定出眼壓，但該方法適合于壓力較低的眼壓，無法用于對(duì)較大壓力的囊體進(jìn)行壓力測(cè)定。
[0004]發(fā)明人早前提出了專利申請(qǐng)?zhí)?01210196575.6便攜式彈性軟質(zhì)囊體囊內(nèi)壓測(cè)定儀，其壓帽末端較圓形套環(huán)的末端突出，壓帽邊緣與圓套環(huán)有一定間距，在光電檢測(cè)圓套環(huán)與皮膚接觸的瞬間進(jìn)行定位測(cè)定，避免圓套環(huán)與壓帽相互影響。在產(chǎn)品研制后的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)中，在大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上，提出了本發(fā)明的測(cè)定理論模型與實(shí)際數(shù)值轉(zhuǎn)換的計(jì)算方法。為了便于理解及分析，以下結(jié)合說明書附圖展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)學(xué)模型分析過程。
[0005]圖1為經(jīng)表面球體囊內(nèi)壓與表面切線張力檢測(cè)方法及原理分解圖
[0006]圖中，I便攜式彈性軟質(zhì)囊體囊內(nèi)壓測(cè)定儀1.1壓帽1.2壓針1.3套環(huán)2眼壓計(jì)r壓帽半徑c壓帽周徑s壓帽垂直截面積P囊內(nèi)壓(單位為Pa帕)，方向與囊壁垂直T囊壁任一點(diǎn)上所受切線張力系數(shù)(單位為N/m米)R為囊體內(nèi)徑(單位為m米)W位移值F為壓帽總受力α位移W與壓帽總受力F轉(zhuǎn)換系數(shù)Fl囊壁切線張力T產(chǎn)生的分力F2囊內(nèi)壓P垂直作用于囊壁的力Θ為Fl分力與T切線張力在受力點(diǎn)上的夾角T = PR/2為Laplace公式原用于計(jì)算液泡表面張力，文獻(xiàn)表明也可以用于計(jì)算囊體壁任意一點(diǎn)的切線張力。
[0007]實(shí)驗(yàn)一:壓帽受力與位移值關(guān)系:
[0008]方法:以重力計(jì)測(cè)定壓帽受垂直方向力與位移值的關(guān)系。
[0009]結(jié)果，隨著壓帽受力F增高，位移值W成比例增大，二者呈直線關(guān)系，其轉(zhuǎn)換系數(shù)α為常數(shù)。
[0010]實(shí)驗(yàn)二:同等囊體內(nèi)壓下壓帽垂直截面積與位移值關(guān)系:
[0011]方法:采用可拆卸半徑分別為rl = 0.45cm、r2 = 0.5cm壓帽的同一儀器,其壓帽垂直截面積分別為SI = 0.636cm2、S2 = 0.785cm2的便攜式彈性軟質(zhì)囊體囊內(nèi)壓測(cè)定儀，分別測(cè)定周徑為50cm、IOOcm的PVC玩具球在不同囊內(nèi)壓下位移值。[0012]結(jié)果顯示，在同等半徑球體與同等壓力下，隨著壓帽面積增加，位移值同比例增
加。即截面積比S1:S2=1: 1.234;而二者的位移值比與之相近。
[0013]
【權(quán)利要求】
1.一種經(jīng)表面檢測(cè)球體內(nèi)壓與表面切線張力的檢測(cè)方法，其特征在于:它是適用于早先專利申請(qǐng)?zhí)?01210196575.6便攜式彈性軟質(zhì)囊體囊內(nèi)壓測(cè)定儀的數(shù)學(xué)模型與實(shí)際數(shù)值轉(zhuǎn)換的計(jì)算方法；其數(shù)學(xué)模型為W = a F = a (F1+F2) = a (Tccos Θ +ps)=T α ccos Θ+Pas = PR a 2 π rcos θ /2+Ρ a Ji r2 = P (R a 2 π rcos θ /2+ a Ji r2),其中 W 為位移值；F為壓帽總受力；F1為囊體表面切線張力T的分力，Θ為T與Fl夾角；F2為囊內(nèi)壓P產(chǎn)生的力為壓帽半徑；c為壓帽周徑；s為壓帽垂直截面積；η為圓周率；P為囊內(nèi)壓(單位為Pa帕)，方向與囊壁垂直；T為囊壁任一點(diǎn)上所受切線張力系數(shù)(單位為N/m米)；R為囊體內(nèi)徑(單位為m米)；α為位移值W與壓帽總受力F轉(zhuǎn)換系數(shù)。
2.權(quán)利要求1所述經(jīng)表面檢測(cè)球體內(nèi)壓與表面切線張力的檢測(cè)方法，其特征在于:便攜式彈性軟質(zhì)囊體囊內(nèi)壓測(cè)定儀定標(biāo)與轉(zhuǎn)換系數(shù)設(shè)定時(shí)，轉(zhuǎn)換系數(shù)α，壓帽半徑r共同決定便攜式彈性軟質(zhì)囊體囊內(nèi)壓測(cè)定儀的檢測(cè)范圍；數(shù)學(xué)模型W = Ta 231 rcos Θ +Pa ji r2簡化為 W = aT+bP 或 W = P(aR/2+b) 二元一次方程,其中 a = α 2 π rcos Θ ；b = α Jir2 為常數(shù)，將檢測(cè)的W、P、R以及由T = PR/2計(jì)算出的T值代入簡化后的模型W = aT+bP或W =P(aR/2+b)，求解出a，b常數(shù)。
3.權(quán)利要求1所述經(jīng)表面檢測(cè)球體內(nèi)壓與表面切線張力的檢測(cè)方法，其特征在于:應(yīng)用時(shí)需同時(shí)測(cè)定位移值W和囊體半徑R，或測(cè)定周徑后通過R =周徑/ (2 π )轉(zhuǎn)換出R，囊內(nèi)壓 P = W/ (aR/2+b)，T = PR/2。
4.權(quán)利要求1所述經(jīng)表面檢測(cè)球體內(nèi)壓與表面切線張力的檢測(cè)方法，其特征在于:實(shí)施例一中，W = 0.045845Τ+0.00189Ρ = P (0.0229225R+0.00189) ；P = ff/(0.0229225R+0.00189) ；T = WR/(0.0319R+0.002602)。
5.權(quán)利要求1所述經(jīng)表面檢測(cè)球體內(nèi)壓與表面切線張力的檢測(cè)方法，其特征在于:實(shí)施例 二中，W = 0.0319T+0.001301P ；P = ff/ (0.01595R+0.001301) ；T = WR/(0.0319R+0.002602)。
【文檔編號(hào)】G01L7/00GK103940542SQ201410188759
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月15日
【發(fā)明者】阮仕榮 申請(qǐng)人:阮仕榮