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2019-07-10 10:15 作者:产品案例 来源:www.k8.com

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  创新方法教程(中级) 创新思维与创新技法: P5 案例1-1 冰输油管 某南极探险队第一次准备在南极过冬,由于是初到南极,没有太多的实地经验。在设法用输送船把汽油运到越冬基地时,才发现输送管的长度根本不够。可当时又没有备用的管子,这一问题难住了所有队员。 随即,队长召集部分人员利用综摄法开了一次小组会议,商讨解决办法。会议之初,大家提出了数十种建议,但大多都有一定的局限性。通过随后的净化问题、理解问题等分析过程,最终激励产生了“用冰来做输油管”的创造性设想。 这个大胆的设想当然不是凭空想出来的,因为南极非常冷,水到碰到外界空气的瞬间就会变成冰,换句话说是滴水成冰。但问题的关键是怎样才能使冰形成管子形状,而且不会中途断裂。 队长很快有了灵感:“我们不是有医用绷带吗?就把它缠在铁管子上,再淋水让它结冰,尊龙人生就是博旧版。然后再拔出铁管,不就成了冰管子了吗?用这种方法做冰管子,再把它们一节节地连在一起,要多长就有多长。” 在整个创造性构想中,首先是找出冰管来代替输油管,其次是将绷带的机能由包扎伤口转为包缠铁管。通过已知的事物做媒介,将毫无关联、不相同的元素有机地结合起来,也就是提取各种事物的长处,把它们综合在一起,创造性地找出了解决问题的办法。 P6案例1-2 电杆问题解决 某收发设备公司参加一个军事接收天线的竞标,竞标的天线℃的区域使用。由于该公司所在地很少见到雪,因此公司设计了一种质量较轻的电杆,却遗忘了一个因素:天线因积雪结冰会变的超重,从而导致承载天线的杆子向下弯曲或折断。也就是说他们设计的天线是不符合要求的,但军方考虑到重量的原因(电杆应该轻便,因为它是被一个有三个士兵组成的小分队携带和运送),还是采用了他们的方案。但实际上,他们设计的杆子想要防止断裂,质量必须再增加一倍,公司也因此陷入到两难的境界。 为了更好的解决这一难题,项目负责人决定召集公司相关技术人员,采用综摄法召开一次小组会议,以商讨解决对策。经过前期头脑风暴式思考,搜集到增加加强肋、可拆卸套管结构、冰冻等多个想法。当听到冰冻时,一名与会人员结合自身经验,产生了在原有设计基础上使电杆表面结冰的念头。这个想法一提出,立即引起了所有与会人员的热议。经集体的努力,最终得到了能有效解决问题的创造性方案。即在不改变现有杆子重量及结构的情况下,给杆子创造一个粗糙的表面。 经这样处理的杆子重量依然较轻,便于装卸及运输。而在安装后,当积雪使得天线重量增加的同时,杆子粗糙的表层也会因积雪而在其四周粘上冰层,冰包起来的电杆完全可以承受携有冰雪负载的天线mm厚的冰面上安全行驶)。这样,一个动态的电杆使得整个问题得以解决。 P9案例1-3 电风扇创新 某电风扇生产厂为了改善公司效益连年下滑的状况,组织相关人员进行检核表式创新性思考,以得到更多产品创新方案,生产出更具市场竞争力的产品,进而提高公司效益。通过对生成的想法进行搜集整理,筛选得到检核表如表1-2所示。 表1-2 电风扇创新检核表 角度 检核问题 创新想法 用途 有无新的用途?是否有新的使用方式?可否改变现有的使用方式? 保护用电风扇:冰箱、电视机内装风扇散热,防止过热 类比 有无类似的东西?利用类比能否产生新的观念?过去有无类似的问题?可否模仿?能否产国 太阳能、遥控、激光风扇:引进各种技术,如太阳能、遥控、激光等。 增加 可否增加些什么?附加些什么?更长的时间?更长、更高、更厚?提高强度、性能、加倍?放大? 自动控制电风扇:根据环境温度变化调节风量、控制时间 减少 能否减少东西?可否密集、压缩、浓缩、聚束?可否微型化?可否缩短、变窄、去掉、分割、减轻? 吸顶电风扇:去掉电扇,改成吸顶式 改变 可否改变功能、颜色、形状、运动、气味、音响、外形?是否还有其他改变的可能? 保健电风扇:改进变通风扇易使人伤风感冒的缺点 代替 可否代替?用什么代替?还有什么别的排列、成分、材料、过程或能源? 木叶片电风扇:叶片用特殊木料制成,经药物浸泡有保健功能 变换 可否变换?有无互换的成分?可否变换模式、布置顺序、操作工序、因果关系以及规范? 球形风扇、栅叶风扇:改变结构,使风扇使用性能变化 颠倒 可否颠倒?可否颠倒正负、正反?可否头尾、上下颠倒?可否颠倒位置、作用? 热风、排风、吸尘扇:冬天供热风、作排风扇用、作吸尘用 组合 可否重新组合?可否尝试混合、合成、配合、协调?可否把物体组合、目的组合、物性组合? 灭蚊风扇、催眠风扇:与加温、灭蚊、催眠联系起来 通过组织专家对上述生成的想法进行深入评价分析,发现木叶片电风扇、催眠风扇等少数几种想法极具市场开发前景。随即,公司便将其作为公司新产品研发的重点。 P10案例1-4 车床改进 传统车床存在功能单一、通用性不强、加工精度低、操作不便等缺陷。对于某些设备较少的单位来说,只需对原有设备稍加改进,便能发挥其潜在功能,就一定会带来更好的经济效益。某机床厂利用检核表法对自身产品进行检核式思考,形成的检核表如表1-3所示 表1-3 车床改进检核表 角度 具体研究的问题 创新想法 用途 有无新的用途?是否有新的使用方式?可否改变现有的使用方式 用硫化钼于粉将高速钢刀具进处理后,可提高耐用度;在砂轮上涂上肥皂,节省大量用于修整砂轮的辅助工时,提高工件的质量 类比 有无类似的东西?利用类比能否产生新观念?过去有无类似的问题?可否模仿?能否超过 在45°工作斜面上钻孔时,只要变换一下钻头的形状将其钻刃变成全圆弧形就可顺利地在斜面工件上钻孔 增加 可否增加些什么?附加些什么?更长的实践?更长、更高、更厚?提高强度、性能、加倍?放大? 减少 能否减少东西?可否密集、压缩、浓缩、聚束?可否微型化?可否缩短、变窄、去掉、分割、减轻? 原车床中刀架每格为o.05 mm,现创新为每格0.005 mm;原大拖板每格为1 mm,现创新为o.1 mm;原小刀架的角度每格为 1度现创新为每格副尺是o.06,尾座进给刻度原每格值缩小为I/10;原小刀架横向进给值同样缩小为1/10 改变 可否改变功能、颜色、形状、运动、气味、音响、外形?是否还有其他改变的可能? 代替 可否代替?用什么代替?还有什么别的排列、成分、材料、过程或能源? 将原有的尾座创新成“轻便滚动”尾座;将原有的钻夹头,创新成“微量进给式”;将原有切断刀创新为“再生可调多用切断挑 扣车刀”等,多是现有发明的多用代用品 变换 可否变换?有无互换的成分?可否变换模式、布置顺序、操作工序、因果关系以及规范? C1617车床刻度的更换,全新的纵向刻度盘,每旋转一格值1mm,每旋转一圈是100 mm,然后再加上游标副尺,精度可达到0.1mm 颠倒 可否颠倒?可否颠倒正负、正反?可否头尾、上下颠倒?可否颠倒位置、作用? 在机加工中,绞孔时可采用从内到外,从左到右的逆向操作,能获得较好的经济效果;逆向操作挤压加工精孔;逆向走刀切削细长杆等 组合 可否重新组合?可否尝试混合、合成、配合、协调?可否把物体组合、目的组合、物性组合? 组合式多工位快换刀架革新成果;可调中心多用钻夹工具成果;组合式多用套扣、攻丝工具成果;复合式多工位微调中心钻 夹工具成果 通过分析,选用检核表中的减少、变换、组合的方法作为进一步研究重点,对 机床加工精度低,结构不紧凑,通用性差等方面进行改进。革新后的车床在推广 应用到实际生产中后,赢得了广大使用者的好评,并取得了很好的经济效益。 P13 案例1-5 衣服干燥机设计 某衣服干燥机生产厂家为了增加其产品市场份额,召集相关技术人员运用形态分析法进行创造性思考,以开发出极具市场竞争力的新产品,进而改善企业效益。整个分析过程分两个层次进行,如下所述。 第一层形态分析:根据对研究对象的分析,可将这一创新问题分解成3个主 要因素——干燥机制、衣服周围环境、热源。通过头脑风暴式讨论,可针对这些 因素确定其多个可能形态,如干燥机制可能是滚动、拧、垂直振动等。画出相应 的形态分析矩阵,如表1-5所示。 表1-5 衣服干燥机因素-形态矩阵表 因素 形态 干燥机制 滚动 拧 垂直振动 水平振动 压 衣服周围环境 气体 液体 真空 固体 热源 电 煤气 太阳能 原子能 摩擦 通过这一层形态矩阵组合分析,共可得到100个方案(5x4x5=lOO)。针对不 同因素素采用相应的评分机制进行综合评定分析,筛选得到电热滚动式气体干衣机 这种创新性、实用性较高的创新方案作为深入研究的设计方案。 第二层形态分析:通过对上述分析得到的电热、滚动、气体是进行深入形态分析的主要因素。通过进一步运用头脑风暴式讨论,得到相应的形态分析矩阵如表1-6所示。 表1-6 第二层形态分析矩阵表 因素 形态 电热 辐射板 加热线圈 接触加热 吹热风 滚动 垂直旋转 水平旋转 升降 气体 空气 O2 CO2 N2 通过这一层组合分析,又可得到大量的方案。继续对不同因素进行综合评定分析,可筛选得到“热风式垂直旋转空气干衣机”这一极具市场开发潜力的创新方案。 P14 案例1-6 热塑性塑料注射机 某热塑性塑料注射机厂为了提高产品市场竞争力,而应用形态分析法对其产品进行创新。在对创新问题、创新背景等进行综合分析的基础上,综合考虑热塑性使用要求、技术和经济性等因素,拟定设计要求如下: (1)功效实用性。驱动准确平稳,合模力足够,有充足的模具安装面积,动模板 变速移动,有合适的注射速度和压力,熔料温度均匀,计量准确,空循环时间短。 (2)可靠性。使用可靠,主要零部件使用寿命长。 (3)人机性。有安全装置,保护操作人员、机器、模具,机器运行有显示。 (4)环境保护。机器运行噪音低,传动无泄露,无污染。 (5)操作性要求。操作方便省力、加料容易,零部件易维修。 (6)工艺性。主要零件结构加工工艺性好,结构易拆卸、易装配。 (7)经济性。结构简单、制造维修成本低。 (8)造型。外观造型新颖、尺寸比例协调。 按零部件功能之间的逻辑关系进行功能分解,从总功能开始追问其手段功能(即实现办法),然后再以这一手段功能为目的,进一步追问其手段。如此反复进行直到分解至功能元为止。在进行功能分解的同时定义各分功能,最后得出如图1-5所示注射机的功能系统图。 运用发散思维对已确认的A-J十个思考维度,进行可能解决方案列举。并根据功能系统图,将各分功能及其相应解法列表组成形态矩阵,如表1-7所示。 表1-7 注射机分功能解的形态矩阵 分功能 技术物理解 注射装置 柱塞式 双阶柱塞式 螺杆柱塞式 往复柱塞式 加料 容积加料 重量加料 加热 微波加热 电阻丝加热 合模装置 增压式 充液式 特殊液压式 单曲轴式 对称型双曲轴式 特殊双曲轴式 组合式 驱动 电动机 液压泵 控制 开式控制 反馈控制 液压马达 组合式 冷却 水冷 风冷 调模 调节肘杆 调节动模板 调节后模板 制前顶出 机械顶出 液压顶出 气压吹出 安全 电气保护 电气液压联合保护 电器机械联合保护 对表1-8涉及的形态进行有序组合式分析。但由于供设计者考虑、选择的方案太多,在选用时应根据相容性、优先性及淘汰性原则并结合工程设计经验、现有材料及来自其他方面的建议,筛选出几个可供进一步设计的方案。最后再从技术性、经济性、社会性等几个方面对筛选出的设计方案进行详细的综合评定,以确定出最终的设计方案。 P19 案例1-7 汽车减速箱改进 某汽车减速箱生产商,为了提高公司产品市场竞争力,而决定采用QFD方 法,成立相应的QFD小组,对公司产品进行改进。 通过问卷调查,项目小组了解到,用户对减速箱的要求是外形尺寸小、密封性好、承载能力大、速度变化小等,这些要求涉及减速箱的结构、性能、价格等多个方面。同时,通过调查还获得了相应的用户需求重要度信息。 通过召开头脑风暴会议,针对已获取的用户需求信息,商讨确定相应的技术特征为外形尺寸、密封性、承载能力等。随后,小组又对各项用户需求和对应的技术特征间的相互关系进行打分,构建并完善相应的减速箱产品规划质量屋,如图1-8所示。 在完成质量屋构建后,QFD小组对其进行了仔细地分析与评审,主要是对关系矩阵进行完整性、合理性与一致性检查。紧接着,小组成员凭借自身经验,综合考虑技术特征重要度、用户竞争性、技术竞争性、技术实施难度与成本、技术特征自相关矩阵等多种因素对质量屋进行综合分析,确定出价格、可靠性、使用寿命等几个重点配置技术特征项,并进入到下一阶段配置。 通过随后几个阶段的质量功能配置及不断迭代与完善分析,QFD小组最终 确定把齿轮强度、硬度与精度,轴强度,润滑油的黏度等几个方面作为改进的关键。在相关技术人员攻关性研究下,小组最终圆满完成了减速箱改进任务。 P24 案例1-8 火箭引擎问题解决 火箭引擎中固体燃料的形状为一个空心圆柱(图1-10),使用这种形状的燃料存在一个问题:随着燃料的燃烧,其燃烧区域半径不断变大,随之使产生的推力也产生相应的增加。设计者需要想出一个方案保证引擎推力不变。 (l)问题初步分析 ①有害效应参数列表:能量浪费, 稳定的推力,推力增加,燃烧区域增加,周长增加;②系统及周边环境物体列表:固体燃料、火箭、推力;③重组后的问题:使燃烧区域与周长的变化无关,或将相关性 降低,不要加入系统内部及周边环境物体列表以外的其他物体。 (2)模式化重构问题 系统全部变量:固体燃料、内部空心半径及火箭推力;构成系统及周围环境: 固体燃料、火箭、推力。本实例中的不利结果:在燃烧过程中,内部空心半径不断变大,燃烧产生推力也相应增加。问题重构:使燃烧区域与周长变化无关,或将相关性降低,不要加入系统内部及周边环境物体列表以外的其他物体。 (3)选择适当的方法策略 分析重组后的问题,因其不能构成一个概念化的解决方案,所以使用重组策略。这一选择决定了在概念生成阶段,应该选用分割或者属性依赖改变技术。 (4)选择并应用创新思维激励工具 选择属性依赖改变技术对问题进行系统分析。①列出系统物体:固体燃料、火箭、推力;②选择一个物体:固体燃料;③选择没有关联的参数:横截面的形状和燃烧的进程;④将选择的参数属性关联起来:横截面的形状将随着燃烧的进程从一个复杂的锯齿形状变成一个正圆。 解决方案:使横截面的周长保持恒定,即随着燃烧的进行,横截面从最初的复杂形状到最终的正圆,尽管平均半径不断增加,周长始终保持不变,如图1-11所示。 (5)方案评价 这一方案创造性解决了火箭引擎推力随着燃料燃烧而改变的问题,应用前景广阔,十分具有进一步开发潜力。 P25 案例1-9 弯管强度的问题 弯曲钢管是玉米粒加工设备中常见的导同输送组件之一。在空气流的驱动下,玉米粒通过这种钢管被输送到指定位置。然而,缺陷正是在钢管的弯曲处,由于玉米粒流的撞击,该处的钢管壁磨蚀的很快, 如图1-12所示。但为了保证一定的生产效率,气流速度不能降低。 通常情况下,通过采取加强在磨蚀区域管壁的厚度(改变材料,加厚)、将钢管弯曲处改为可以方便更换的部件、给弯曲处涂上一层可以更换的保护层等措施,在一定程度以解决这一问题。然而,这些措施都没有从根本上解决问题,如使用加厚材料只是延长了更换的时间、加入保护层只是更改了被磨蚀的对象等。 为了从根本上解决这一问题,如下运用SIT方法来对其进行系统分折,以寻找创造性的解决方案。 对问题进行分析,可得到:①有害效应参数表:生产成本,磨蚀速率,玉米粒流,玉米粒硬度;②系统及周边环境物体列表:钢管,玉米粒,空气流;③重组后的问题:使玉米粒流执行的功能与磨蚀无关,或将其降低,不要在系统中加入任何新的物质。 根据重组后的问题,可以得出一个概念化的构思方案:将玉米粒与钢管分离。采用扩展策略,选择功能合并对问题进行创造性思考。①构建必要的操作:分离玉米粒流与钢管;②列出系统及周边环境的物体:钢管、玉米粒、空气流;③从列表中选择一个物体:玉米粒;④对选择的物体做必要的修改,以便能执行必要的操作:玉米粒应该贴近钢管的弯曲处。 最终得到创造性的解决方案如图1-13所示,即将钢管弯曲区域的几何形状修改成口袋状,以实现玉米粒在弯曲处聚集,进一步保证弯曲处的钢管免受玉米粒流的磨蚀。 P37 案例1-10 液压拔道器设计 铁轨使用一段时间后就会存在一定的方向偏差,为了使曲线圆顺、直线更直,铁路维护部门要对轨道进行定期的矫正。矫正的过程是使铁轨在水平面内产生向左或者向右的移动,称为拔道作业。矫正采用的工具为拔道器。某公司生产的拔道器产品结构原理简图如图1-23所示。1为拔道器机座(用于固定和支撑拔道器上的零部件),2为拔道器的摆杆。3为顶杆(用于拔道时顶起和固定钢轨),4为液压缸的活塞杆,5为液压活塞,6为液压缸体,7为手动泵。6与7之间有一个单向阀。 拔道时,钢轨搁在顶杆上,用手动泵往液压缸压入液压油,推动活塞杆移动,从而实现钢轨移动。在拔道过程中,为了降低拔道力和减少拔道量的回弹,通常要将钢轨提升,即起道。钢轨在拔道过程中的运动轨迹为一圆弧,如图l-24所示,OA为摆杆长度,轨迹的垂直分量为起道量H,水平分量为拔道量L。 采用基于QFD和SIT的创新设计流程对拔道器进行改进,具体步骤如下: 步骤1:制订调查表,调查铁路维修工人,获取用户需求和顾客对产品的竞争力评价;将用户需求分类整理填入,并确定用户需求权重。将用户需求、技术特征、用户需求权重、顾客竞争力评价等信息填入质量屋;分析用户需求和技术特征之间的关系、技术特征之间的关系;确定技术竞争力和目标值;根据公式 TIRj=i=1nCIRi*Rij计算技术特征重要度,其中TIRj表示第j个技术特征的重要度,CIRi表示第i个顾客需求重要度,Rij表示第i个顾客和第j个技术特征之间的相关程度。形成的质量屋如图1-25所示。 从质量屋技术特征间的负相关出发,找出满足顾客需求的技术问题。本文以起道量和拔道量的负相关为例进行分析。问题确定为:在当前结构下,拔道量较大时,产生大的起道量,而铁道施工现场要求起道量不能超过某个值(现行规定为30 mm),超过后是拔道作业现场所不允许的。 步骤2:问题系统在封闭世界条件下的组件空间为:P={摆杆、顶杆、液压缸、铁轨、空气、液压轴}。问题系统的有害效应参数为:摆杆移动产生的过大起道量、活塞杆的位移、顶杆上的负载、液压力。在封闭世界条件下,进行问题重构。重构后的问题为:在起道量超过一定值后,摆杆的位移与活塞杆的位移无关或者负相关,且不添加任何新组件。 步骤3:选择问题求解策略。此时可以预设一种期望的物理状态:实现摆杆的长度可变,即采用变长度的摆杆,所以选用扩展策略。 步骤4:采用概念激励工具激励出概念解。此处采用多用工具,选择多用组件Pi为液压缸。多用的液压缸做出相对原来的变化为:使活塞杆固定在机座上。 步骤5:将步骤4激励出的概念具体化,形成产品方案,得到的最终概念产品如图 1-26所示。 改进后的拔道器进行拔道的过程如下: 摇动手动泵,使压力油进入两个液压缸,两个活塞杆伸出,顶杆走了一段距离的空程后顶住钢轨;继续摇动手动泵,系统压力增大,起道油缸上升,顶杆将钢轨抬起,此阶段钢轨产生垂直位移;当拔道油缸活塞杆的作用力大于拔道力时, 拔道开始,钢轨产生垂直位移和水平位移,近似为图1-24的曲线,此阶段起道量与拔道量正相关;当起道油缸接近垂直时,钢轨的重量几乎全部作用在起道油缸的平行方向上,起道油缸油压不足以支撑钢轨压力,导致油钢收缩,油液流入拔道油缸,加速了拔道过程,此阶段,起道量与拔道量负相关。 拔道器的这种设计方案充分利用了系统存在的资源,解决了起到量的要求,并且提高了效率,节约了能源。 思考题: 1.请自选一机械产品为研究对象,应用综摄法进行创造性思考。 2.以保温瓶为研究对象,运用检核表法,为开发新产品提供新设想。 3.请以杯子为例,运用检核表法进行创造性思考,以提出更多的创新方案。 4.某公园需要购买一批小游船,游船既要结实耐用,又要与公园主题有机 的结合起来。试运用形态分析法进行思考,为小游船设计提出更多的设计方案。 5.试运用形态分析法设计办公室存取便条纸用的取纸器,要求每次取纸一张,存纸50张以上,外形美观,成本在10元以下。 6.请自选一种产品,运用QFD方法对其进行创新分析。 7.水车式增氧机是通过其上的叶片搅动并带起塘水,促使空气中的氧气向水中溶解,增加水中的含氧量,以保证鱼类的正常生长。常用的水车式增氧机如思考题图1—1所示。然而,伴随着水车式增氧机应用的深入,需要对其加以改进,提高效率以应对用户的要求。试利用SIT方法,针对这一问题展开创造性思考,以实现问题创造性的解决。 8.延时自闭冲洗阀是进行水流控制常用装置之一,常用于卫生间便池冲洗装置中。它具有限时冲洗、延时、自闭、冲洗水量在一定范围内可调、防污染等功能,对卫生器具的节水有一定帮助等优点。某公司在原有管道系统基础上,使用脚踏式延时自闭冲洗阀(思考题图1-2)代替原先的老式旋塞阀。但在使用过程中,发现其在冲洗结束后,水管会出现振动和噪声问题,这在一定程度上影响列使用者的正常生活。针对这一问题,在满足经济性、实用性的前提下,试利用SIT方法进行创造性思考,提出相应的解决方案。 9.利用创造性模板法,自选常用的产品为研究对象进行创造性思考。 技术进化与成熟度预测: P68-80例题: 例3-3 水墨坊研磨谷物的系统 水磨坊系统是利用水流在研磨谷物。水磨坊包括以下的组成部件:水轮、齿 轮和传动装置、石磨。水磨坊的工作原理是:水流冲击水轮,水轮转动,带动齿轮 和传动装置转动,继而带动石磨转动,石磨研磨谷物,研磨好的谷物被磨坊主放 到专门的容器储存,磨坊主添加谷物和收集面粉,如图3-7所示。 据此,我们使用完备性法则画出这个系统的结构,如图3-8所示。 掌握“完备性法则”基于该法则去分析技术系统,有助于我们在没计系统的时候,确定实现所需技术功能的方法,并节约资源利用该法则可以帮助我们发现并消除系统中效率低下的技术系统。 例3-4 收音机的能量传递 收音机在金属屏蔽的环境(如汽车)中就不能正常收听高质量广播。尽管收音机内各子系统工作都正常,但电台传导的能量源(作为系统的组成部分)受阻,使整个系统不能正常工作。在汽车外加一天线,问题就解决了。 另外技术系统的进化应该沿着使能量流动路径缩短的方向发展,以减少能量损失。减少能量损失的几个途径: (1)缩短能量传递路径,减少传递过程中的能量损失; (2)最好用一种能量(或场)贯穿系统的整个工作过程,减少因能量形式转换导致的能量损失; (3)如果系统组件可以更换,那么将不易控制的场更换为更易控制的场。 例3-5 用手摇绞肉机代替菜刀剁肉馅 用刀片旋转运动代替刀的垂直运动,能量传递路径缩短,能量损失减少,同时提高了效率。 例3-6 火车能量传递路径 由图3-11可以看出,电力机车缩短了能量传递路径,减少了传递过程中的能量损失,从而提高了能量的利用率。 了解了能量传递法则,我们在设计和改进系统的时候,首先要确保能量可以流向系统的各个元件,然后通过缩短能量传递路径的方式,提高能量的传递效率,这样使系统的各个元件都能为技术系统的正常工作提供最高的效率。 例3-7 散热工具的进化 扇子——折扇——电风扇——空调 例3-8 电脑显示器的进化 例3-9 电线 锡焊-铝热焊接 烙铁被完全简化,加热的功能传递给焊料,它可以自加热。 例3-12 汽车仪表盘 例3-13 自行车的进化 早在19世纪中期,自行车还没有链条传动系统,脚蹬直接安装在前轮上,此时,自行车的速度与前轮直径成正比。因此为了提高速度,人们采用增加前轮直径的方法,但是一味地增加前轮直径,会使前后轮尺寸相差太大,从而导致自行车在前进中的稳定性很差,很容易摔倒。 后来,人们开始研究自行车的传动系统,在自行车上安装了链条和链轮,用 后轮的转动来推动车子前进,且前后轮大小相同,以保持自行车的平衡和稳定。 自行车的进化如图3 -19所示。 3-14 帆船的进化 例3-15 汽车的进化 例3-16 电子元件的进化 真空管-晶体管-集成电路 例3-17 螺旋桨的进化 例3-18 牙刷柄的进化 例3-19保险杠的进化 P85思考题 1.“完备性法则”提出技术系统必不可少的四个子系统分别是什么? 2.请根据“完备性法则”,画出“人骑自行车”这一系统的结构图。 3.从能量传递的角度来看,技术系统能够正常工作的必要条件是什么? 4.要提高系统的能量传递效率,有哪些有效的途径和方法呢? 5.动态性进化法则包含哪几个方面的内容? 6.结合身边的实例,举出符合“提高柔性”进化路线.结合身边的实例,举出符合“提高可控性”进化路线.什么叫技术系统的理想度? 9.为什么说提高理想度进化法则是其他所有进化法则的基础f! 10.提高系统理想度的途径和方法有哪些? 11.子系统不均衡进化法则的意义是什么? 12.在日常工作中你所接触到系统,其各子系统是否是交替进化和发展的?请举出1~2个实例。 13.向超系统进化的2个方向分别是什么?就每个方向分别举出1~2个实例。 14.“向微观级进化法则”提出的进化趋势是什么? 15.举出身边符合向微观级进化趋势的1`2个实例。 16.系统的协调性进化表现在哪几个方面? P80案例3-1 心脏起搏器 要求:用TRIZ进化法则和路线预测下一代心脏起搏器的特征。 心脏起搏器临床上用于治疗缓慢性心律失常。形象地说,心脏起搏器就是一台高性能微型计算机,由高能电池提供能量,医学术语称为脉冲发生器,通过起搏电极导线连接于心腔。脉冲发生器可按照事先根据患者个体需求,编写输入的程序组发放电脉冲而带动心跳,临床上用于治疗缓慢性心律失常。脉冲发生器呈扁圆形,体积非常小,大约有40x50x6mm3,重量约20一30克。起搏器通常埋植于上胸部的皮下组织内,它的电极导线通过头静脉或锁骨下静脉到达心脏,导线顶端的电极固定在心脏的心内膜面肌小梁内。脉冲发生器发出的电脉冲,经电极导线传到心内膜心肌,心肌感受到电脉冲刺激产生收缩。同时,起搏器电极也将心脏的电活动收集起来存人脉冲发生器内的芯片内,以便随诊时提取分析。 人工心脏起搏器在临床上的广泛应用,使过去药物治疗无效的严重心律失常患者得到救治,大大降低了心血管疾病的死亡率,是近代生物医学工程对人类的一项重大贡献。 1932年美国的胸外科医生Hyman发明了第一台由发条驱动的电脉冲发生器,借助两支导针穿刺心房可使停跳的心脏恢复跳动,他将该仪器命名为人工心脏起搏器( artificial pacemaker),从而开创了用人工心脏起搏器治疗心律失常的伟大时代。 起搏器线年。美国医生Zoll用体外起搏器,经过胸腔刺激心脏进行人工起搏,抢救了两名濒临死亡的心脏传导阻滞病人,从而推动了起搏器在临床的应用和发展。1958年瑞典人Elmgrist和1960年美国人Great-batch分别发明和临床应用了植入式心脏起搏器。从此起搏器进入了植入式人工心脏起搏器的时代,朝着长寿命、高可靠性、轻量化、小型化和功能完善的方向发展。 早期的起搏器是固有频率型(或非同步型),只能抢救和治疗永久性房室传导阻滞、病态窦房结综合征等病症,对间歇性心动过缓不适用,不能与患者自身心律同步,会发生竞争心律而导致更严重的心律失常。为此,20世纪60年代中期先后出现了同步型起搏器,其中房室同步触发型( VAT)起搏器是专门用于房室传导阻滞,而心室按需型( VVI)是目前国内外最常用的心脏起搏器。为了使心脏起搏器与心脏自身的起搏功能相接近,70年代又相继出现了更符合房室顺序起搏的双腔起搏器( DVI),和能治疗各种心动过缓的全能型起搏器(DDD)。至此,起搏器的基本治疗功能已开发完全。 到了20世纪80年代,起搏器除了轻量化、小型化的改进外,还出现了程控和遥测的功能,利用体外程控器( Programmer)可对植入体内的起搏器进行起搏模式、频率、幅度、脉宽、感知灵敏度、不应期、A-V延迟等参数的程控调节;还可以对起搏器的工作状态进行监测,将工作参数、电池消耗、心肌阻抗,病人资料乃至心腔内心电图,由起搏器发送至体外程控器中的遥测接收器进行显示。90年代,起搏器又在抗心动过速和发展更适应人体活动生理变化方面取得了进展,出现了抗心动过速起搏和频率自适应起搏器( DDDR)。使人工心脏起搏器成为对付致命性心律失常的有效武器。随着科学技术的发展,目前已出现了性能更高的双心室/双心房同步三腔起搏器,以及具有除颤功能的起搏器。 在短短的50年里,心脏起搏器经历了四代变迁。第一代:固率型起搏器(1958-1968年)VOO;第二代:按需型起搏器(1968-1977年)vvi;第三代:生理性起搏器(1978-1996年)DDD;第四代:自动型起搏器(1996年至今)。近来,又研制出了数码型的心脏起搏器,为心脏病情的监控提供更精确的资料。起搏器在重量、体积、绝缘屏蔽防干扰、电能耐用性等方面也有了很大的改进,心脏起搏器成了名副其实的“微型智能化电脑治疗仪”。 目前的问题是:心脏起搏器需要医疗机构为病人植入,并且启动使之工作。病人在佩带起搏器后并非一劳永逸了,还需要医护人员对其心脏状态进行长期的检测。更大的问题是,起搏器作为一种机械电子装置必然有能耗的问题,如何能最大幅度地降低能耗也是人们所关注的。 根据S-曲线的分析,本系统处于成熟期。 下一步的建议是: (l)在国际上利用地区差异扩大市场; (2)布局下一代产品的研发。 下面,我们将使用技术系统进化法则及进化路线对下一代心脏起搏器进行预测。 法则1:完备性法则 系统向人更少介入的方向发展。 ①减少人工动作:包含人工动作一保留入工动作的方法,机器部分替代人工一机器动作。 本系统目前处于机器动作阶段; ②在同一水平上减少人工介入:包含人工一执行机构的替代一传输机构的替代一能量源的替代。 本系统的执行机构、传输机构、能量源都替代了人工。 ③在不同水平上减少人工介入:包含人工一执行水平的替代一控制水平的替代一决策水平的替代。 本系统在执行水平和控制水平上,都替代了人工。 建议:对于一些事务性的决策,可以提炼出决策模型,由机器和程序替代,以 便加速决策反馈;但是对于复杂状况的判断,仍然由人决策。 法则2:能量传递法则 (l)向更高效的场转化:机械场一声场一化学场一热场一电场一电磁场 目前的系统用的是电场,可以考虑: ① 使用电磁场是否能达到刺激产生心跳的作用?如光线,甚至是X射线、伽马射线等。 ② 生物场。利用人体特殊的信息或能量传递方式。 “。 (2)增加场效率:直接场一反向场一与反向场合成一交替场/驻波/共振等一脉冲场一梯度场一不同场的组合 且前的系统应用的是脉冲场,可以考虑:有梯度的场会不会更加有效。 法则3:协调性法则 技术系统的进化是沿着各个子系统相互之间更加协调,以及系统与环境更 加协调的方向发展。 对本系统最重要的协调性,是产生的电脉冲与患者心律的匹配,在患者心律正常时不干扰,在患者心律异常时能够产生相应的脉冲而带动心跳,这就是系统与环境相协调的需求。 ①元件匹配:元件不匹配一匹配一失谐一动态匹配。 本系统处于匹配状态。 ②调节匹配:最小匹配一强制匹配一缓冲匹配一自匹配(或者不匹配)o 本系统处于自匹配。 ③工具与工件匹配:点作用一线作用一面作用一体作用。 电极与心肌是点接触,可以考虑:多个电极,并排插入心肌;或者成面排列,或者呈立体状环绕心肌接触。 ④加工节奏匹配:输送与加工动作不协调一协调,速度匹配一协调,速度轮流匹配一独立开来。 本系统是协调、速度匹配。 法则4:提高理想度法则 最理想的技术系统:并不存在物理实体,也不消耗任何的资源,但是却能够实现所有必要的功能。 系统可以向四个方向发展: ①增加系统的功能。 ②传输尽可能多的功能到元件上。 ③将一些系统功能转移到超系统或外部环境中。 ④利用内部或外部已存在的可利用资源。 植入型仪器,可以充当人体的健康监测仪,因此可以把很多体外检测仪器的功能加入,如血压检测、血糖检测、脂肪检测等等。改进起搏器的能量消耗,可以利用外部的太阳能,人体做功的生物能,如重力灯。 法则5:动态性进化法则 技术系统的进化应该沿着结构柔性、可移动性、可控性增加的方向发展,以适应环境状况或执行方式的变化,包括以下几个方面。 (1)提高柔性法则:刚体-单铰链-多铰链-柔性体-液/气体-场 目前的系统除了导线是柔性体,其他部件都是刚体。考虑到人体内部各个器官都是柔体。骨骼也是弧形外观,,因此可以考虑提高系统的柔性,使之与人体更加适应。 建议:系统向提高整体柔性的方向进化,如柔性材料或可折叠材料等; 也可以以采用柔性外壳,内部采用液态甚至气态物质,如采用“纸电池”。 (2)提高可移动性法则:沿着系统整体可移动性增强的方向发展 目前的系统体积小,可移动性比较高。 (3)提高可控性法则:直接控制一间接控制一引入反馈控制一自我控制 (3)提高可控性法则:直接控制一间接控制一引入反馈控制一自我控制 第一代:固率型起搏器 第二代:按需型起搏器 第三代:生理性起搏器 第四代:自动型起搏器 第一代固率型起搏器是直接控制;第二代按需型起搏器是反馈控制;第三代生理性起搏器和第四代自动型起搏器,都是自我控制。目前的系统又可以实现程控和遥测,因此在可控性方面已经达到了相当高的水平,可以暂不考虑这方面的改进。 法则6:子系统不均衡进化法则 目前的系统,在控制部件上的发展比较充分,已经出现了用“场”遥测,用“数字网络”程控等。在动力部件上,也有几代进化,目前多用的是锂电池;而且其他行业已经得到广泛应用的光能、太阳能、风能、生物能等,都可以考虑作为能量来源,因此动力部件还有较大的发展空间。传输部件和工具,由起搏器的基本原理所决定,不能修改,如果今后可以采用非电类的起搏原理,也可以有新的发展空间。 法则7:向微观级进化法则 技术系统向微观系统进化,使用不同的能量场来获得更佳的性能或可控性。凯发k8娱乐官网下载, 向微观转化的路径:宏观系统一平面、薄片、条、杆、球体等一粉末、颗粒、多分子系统-分子-原子-场。 目前的系统主体是扁平的面,建议: ①开发条状、杆状的主体., ②更加微观的系统如人体细胞级的仪器,也许可以沿着血管进入心脏,从内部刺激心跳,甚至修复心脏机能。 法则8;向超系统进化法则 (1)技术系统趋向于首先向集成度增加的方向,紧接着再进行简化 ①增加功能如程控、遥测、除颤、健康监测等,导致规模/尺寸增加。 ②要求增加集成度,从而减小系统规模。 ③集成技术发展,实现这个需求,并同时提高性能。 按照本法则,心脏起搏器在增加功能的时候,如程控、遥测、除颤、健康监测功能等,开始可能导致规模/尺寸增加,这就提出了增加集成度,从而减小系统规模的需求。伴随着集成技术的进一步发展,可以实现这个需求,并同时提高性能。 (2)单系统一双系统一多系统 单心房/单心室起搏器一双心室/双心房同步三腔起搏器。 (3)子系统分离到超系统 目前尚未有需要分离的子系统。 由于心脏只有两个心室/心房,因此不需要发展多心室/心房的起搏器。 综合以上分析,建议的新产品方向为: (l)功能增加,如健康监测。 (2)体积减小,如成条、杆状,或者采用柔性材料,同时提高集成度和性能 水平。 (3)采用更加环保和廉价的能源,如光、太阳能、生物能等。 (4)分割系统,如电极的排列成行、成面、成体等。 (5)建立细胞、分子、原子级的系统。 (6)考虑非电刺激的心脏起搏原理,并应用相应的场效应。 P63 思考题 1.S曲线.处于S曲线的“婴儿期”的技术系统有哪些主要特征? 3.技术系统处于S曲线的“婴儿期”的原因是什么? 4.处于S曲线的“快速成长期”的技术系统有哪些主要特征? 5.技术系统处于S曲线的“快速成长期”的原因是什么? 6.处于S曲线的“成熟期”的技术系统有哪些主要特征? 7.技术系统处于S曲线的“成熟期”的原因是什么? 8.处于S曲线的“衰退期”的技术系统有哪些主要特征? 9.技术系统处于S曲线的“衰退期”的原因是什么? 10.技术成熟预测方法与原理有哪些? P59案例2-1 制冷压缩机 目前,我国拥有冰箱1.3亿台,拥有的空调也超过了1亿台,它们使用的都是制冷压缩机。压缩机是制冷系统的心脏,它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体,通过电机运转带动活塞对其进行压缩后,向排气管排出高温高压的制冷剂气体,为制冷循环提供动力,从而实现压缩-冷凝-膨胀_蒸发(吸热)的制冷循环。压缩机一般由壳体、电动机、缸体、活塞、控制设备(启动器和热保护器)及冷却系统组成。目前家用冰箱和空调器压缩机都是容积式,其中又可分为往复式和旋转式。往复式压缩机使用的是活塞、曲柄、连杆机构或活塞、曲柄、滑管机构,旋转式使用的是转轴曲轴机构。 压缩机技术比较成熟,但是在噪音和能耗等方面还存在着一些问题。 根据s一曲线),判断当前制冷压缩机所处的阶段,为企业后续研发的方向决策提供信息。 1.发明级别分析 自1971年以来有关制冷压缩机的专利有220多件。从发明级别上看,现有的系统并没有阿奇舒勒可以称为“大发现”的东西。因此,我们可以初步推断:制冷压缩机可能处于S-曲线.性能参数分析 现有压缩机的热效率(图2-12),根据产品生命周期的s一曲中,第三阶段的特征即可判别出:压缩机处于成熟期。 3.专利数量分析 我们对制冷压缩机的专利逐一分析,得出图2-13,专利数量峰值已经出现,现在又在逐步下降中,参照前面的图,可以判断目前压缩机处于成熟期的后期。. 4.专利问题类型分析 从图2-14可以看出,现有压缩机的多数专利都处于l级和2级,其关注的主要是解决症状问题。由此也推断出压缩机处于成熟期的后期。 5.“噪音和振动”专利分析 在所有压缩机的专利中,“噪音和振动”方面的专利数量大约占到专利总量1/5(图2-15)。而“噪声和振动”问题本身是症状而不是产生问题的根源。问题根源是由于现有系统采用的是往复式压缩机o TRIZ建议从根本上解决问题,必须研究新型压缩机,不使用往复式或者旋转式压缩机。 6.“流质/润滑剂”专利分析 在所有压缩机的专利中,“流质/润滑剂”方面的专利数量大约占到专利总量1/4(图2-16)。尊龙备用网站中国年轻人爱“兼职” 美媒:既发展兴趣又改善生,对于此问题,分析该领域里绝大多数专利,得到的建议主要是采用更好的方式来提供润滑剂,或者把润滑剂与流质分开放;也有少数专利考虑了“裁剪”,但是很少力图从根本上解决问题。这其中有美国专利(us patent 5,555,956)应用“裁剪”方式,让工作流质承担润滑剂的功能,很好地解决了该问题。 7.“控制系统”的专利分析 另有大约1/4的专利是关于控制系统的,这种趋势同家用电冰箱压缩机的发展情况相关(图2-17)。第一代控制系统通过永久性开/关压缩机实现,不考虑冰箱内的温度;第二代控制系统试图实现温度调节控制,对单一转速的发动机进行开关转换;第三代,调温系统控制可变速的马达的转速,当前的主流控制系统就是这样的。而最近出现的一些专利中,发动机转速不仅根据绝对温度控制,还对温度变化作出反应。 根据TRIZ发明原理19,即周期性动作原理来分析: (a)不采取连续动作,而是用间歇或脉动式的动作。 (b)如果动作已经是周期性的,则改变其力度或频率。 (c)利用脉动之间的暂停来执行不同的动作。 控制系统的操作:连续性动作-间歇性动作-改变频率,同步动作-利用动作间歇。 在上述发明原理的启发下,可以考虑采用该原理的第三种方式:利用脉动之间的暂停来执行不同的动作。例如在电费低时压缩机工作,过剩的能量以某种形式储存起来;当电费相对较高时,压缩机停止工作,前面储存的能量释放,提供制冷功能。 综上所述,产品成熟度是重要的业务度量项。企业需要了解自己技术的成熟度,及其技术是否有能力通过创新产生新产品,开始新的S-曲线。了解创新的可能性,就可以为下一步研发计划是优化还是创新提供决策支持。证据显示,多数公司都倾向于优化和改进现有产品,但是早日实现创新的公司必定会在市场上战胜只关注优化的公司。TRIZ的S-曲线组图,其中的衡量指标可以评价技术成熟度。 通过分析判断:制冷压缩机处于S-曲线成熟期的末期,应开始研究可替代的新产品o TRIZ的进化趋势或发明原理,可以为压缩机的发展方向提供线索: (l)研究新型压缩机,不使用往复式或者旋转式压缩机,从根本上解决噪音问题。 (2)下一代控制系统向“利用间歇执行有用的行动”发展,例如在电费低时压缩机工作,过剩的能量以某种形式储存起来;当电费相对较高时,压缩机停止工作,前面储存的能量释放,提供制冷功能,这也符合节能、环保的发展方向,整个系统理想度更高。 P111 例5-1 锤子钉钉子 锤子和钉子,是这一系统中的两种物质。敲击力,是他们之间的相互作用场,这种场称为机械场——当然,也可以直接叫做敲击场。这时,建立起来的场场模型,如图5-2所示。 例5-2 手拿杯子 手和杯子这一系统中的两种物质,支撑力是他们之间的相互作用,所以场就是机械场(也可以直接叫做支撑力)。这时的场场模型就如图5-3所示, P114 例5-3 和面 在桌子上和面时,面团会粘在桌子上,这时对桌子会有一种有害作用,可以引入第三种物质——干面粉(面团的变形)。 例5-4轮胎 轮胎在泥泞路面上行进有时会打滑,可以在路面上铺洒第三种物质—沙子(泥巴的变形)。 P117思考题 1.什么是场场模型? 2.场场模型有几要素,分别是什么? 3.场场模型有什么作用? 4.场场模型的类型? 5.过度作用和有害作用的区别? 6.在电梯中手机的信号被屏蔽,所以无法正常使用,请对这一问题建立场场模型,并试着得到解决方案模型。 7.炼钢企业有一个很大的设备里面在炼钢,设备上面开有观测口,工人可以通过这个口看炼钢的情况。炼钢的过程中不时会有一些小的火星和碎石从口中飞出,会伤到工人。请根据物场分析法对问题进行分析。 P124-p146例题 S1.1.1 例1:锤子钉钉子。如果系统仅仅只有锤子,什么都不会发生。如果系统只有一个锤子和钉子,同样也是什么都不会发生。作为一个完整的系统,就必须有锤子、钉子和锤子作用于钉子上的机械场。 例2:卡车的运行。如果系统仅仅只有卡车,什么都不会发生。如果系统只有一辆卡车和燃料,同样也是什么都不会发生。作为一个完整的系统,就必须有卡车、燃料和燃料把化学能转化成机械能的场作用。 例3:项目的推进。如果系统仅仅只有项目,什么都不会发生。如果系统只有项目和人,同样也是什么都不会发生。作为一个完整的系统,就必须有项目、人和相应的项目管理的场作用。 S1.1.2 例1:为取得一个工序中使用到的黏性液体的质量交换,事先将黏性液体进行气化。 例2:混凝土是由水泥、沙子和石头组成,使用这种方式的混凝土早期强度较低,在混凝土中加入石灰石可以增强混凝土早期的强度。 例3:在一个电子管中使用了有毒易爆炸的物质,电子管体用含有铁磁颗粒的易熔焊料填充,电子管外放置了电磁铁。 S1.1.3 例1:人们在滑雪的过程中,滑雪板和雪之间的效果有时候表现为不足,可以通过在滑雪橇上涂上蜡(S3)改善雪(S1)和滑雪橇(S2)组成系统的功能。、 例2:探测冷藏设备是否有冷冻液泄漏,如果此没备有限定条件:禁止给冷冻液中添加发光物。在这种前提条件下,物质检测器可放置在冷藏没备的外表面,从而形成了一种外部合成的物场模型。 例3,.卡车在运输货物的过程中容易对货物造成破坏.现给贷物包一层缓冲物,可以改善对货物的破坏。 例4.普通相机照完相后无法当时浏览所照的照片,也不清楚效果如何,给普通相机增加数码浏览功能,这样就可以浏览所有照片,形成外部合成的场场模型。 S1.1.4 例1.航道中的航标摇摆得太厉害,可以利用海水作为镇重物。 例2.为了提高自动复位船在完成倾斜或回转的角度后恢复到原始位置的可靠性,轮船装备了一条外壁通过孔与舷外水相同的龙骨压载箱。龙骨必须重但又禁止重,解决方案是:用水做龙骨,水就显示了重量。由于水不可能即刻流出,龙骨将使船自动恢复到原始位置。 例3:转速离心测量仪由连杆和它的负载所组成,为了减少测量仪的大小尺寸和重量’负载做成机翼形状,在转动中产生附加的上升力,抵消其重量。 例4:非平衡振荡器是由非平衡质量杆和按要求的距离固定非平衡质量杆上的装置组成,为增加干扰力,使非平衡质量杆具有翅膀的形状. S1.1.5 例1:在办公室中有电脑设备,因为它发热量太大,所以增加了室内的温度。为此,可以在办公室内加上空调从而改变室温。 例2:通过电解方式分解气化润滑油,可以改善普通径向轴承的阻尼特征。 例3:房间里空气很冷,在房间里的人呼吸时喉咙会疼,原因是因为冷空气对人的喉咙产生刺激,可以通过改变房间中的空气来改善人的喉咙疼的问题。 S1.1.6 例1:向一个方框中加入混凝土,想得到一个很平的表面,很难直接做出平的表面,通常的做法是,将混凝土加满方框并超出一部分,然后再把多余的部分抹掉,抹出一个平面,这样就能很好地实现精确控制了 例2:为给产品涂覆一层非常薄的油漆,使用通常的涂抹方式无法满足油漆的厚度要求,现有的解决办法是将产品浸入到油漆中形成过厚的油漆,然后通过离心力抛甩掉过剩的油漆。 例3:一个为制造塑料制品的模具,有些地方在塑料原料注入时,不能完全充满模具,在模具上打小孔,待塑料冷却后,把多余的塑料去掉。 例4:为了改善冲印机冲印图片的质量,先使用过量的色粉;多余的色粉在随后的洗印图片过程中除去。 S1.1.7 例1:普通的蒸锅是一个很好的例子。要蒸煮的食物是不能直接接触到火焰的。所以可以利用火焰加热水,然后水把热量传递给食物,而这时加热的温度是不可能超过水的沸点的,不会烧焦食物。 例2:预压力钢筋的制造,钢筋混凝土要求对钢筋进行预拉伸。为完成此工艺,先将钢筋加热到700摄氏度让其膨胀,随后把钢筋稳定在合适的位置。但是钢筋成分中的金属丝网格只能承受400摄氏度的温度,超过这个温度后金属丝就会失去其特性。用另外一种可以承受高温的工具钢筋,与预拉钢筋连接起来,然后加热工具钢筋让其热膨胀,工具钢筋在冷却的时候会冷收缩,从而拉伸了钢筋。 S1.1.8 例1:小玻璃药瓶要用火焰封口,但是火焰的热量很高,从而会使药瓶内的药物分解。如果将药瓶盛药物的部分放在水里,就可以使药保持在安全的温度之内,免受破坏。 例2:对要拆除的建筑物实行定向爆破。为了保证爆破的质量和减少碎片产生,加入精确的控制系统控制各个爆破点的时间,便于保护要拆除的建筑物周边的建筑和人。 例3:焊接金属零件时,将发热混合料放入零件间的缝隙,混合料可以在焊接时释放出热量帮助完成焊接金属零件。 S1.2.1 例1:医生的手S2,需要在病人身体s1上做外科手术,容易造成医生和病人的细菌交叉感染。穿戴一双无菌手套S3,可以消除细菌带来的有害作用。 例2:利用爆破产生的气体进行地下隧道墙壁加固时,产生有用功能的同时也产生了有害功能,爆破产生的气体会导致墙睫产生裂纹。本专利提出钻孔装料并用泥浆封口,让压力分布均匀,避免裂纹的产生。 例3:冷弯管要求一个特定的弯曲率。用杆来弯曲小于管子3倍直径的弯曲半径,杆上临时用弹性材料覆盖,可以达到冷弯管的特定曲率,比如聚亚安酯。 例4:工件在特殊介质中经过塑性变形后,经常需要用超声波来进行清洗。在变形加工之前,在工件表面覆盖一层比特殊介质更容易用清洗液去除的物质,以便提高清洗效果。 例5:某些产品通过浸入溶化的聚合物来进行包装。为达到容易拆解包装的目的,事先在产品表面覆盖一层易挥发的材料 例6:发电厂的流化床燃烧炉系统中,煤被送入炉中后经过初始燃烧后变为液态,并流人高温旋流器,之后,这种不完全燃烧的煤再循环燃烧。但是,这种流态煤会腐蚀管道表面,需要经常检修而造成停工。对该问题进行物一场分析可口:管道为功能的接受者S1,流态煤为S2,F为化学能(腐蚀),化学能(F)通过不完全燃烧的流态煤( S2)作用于管道( Sl)并改变S1.(使其腐蚀而不能长期正常使用)’属于基本物场模型中的有害的完整系统。针对这个问题,只需设法消除其中的负面效应——腐蚀,就可得到解决。应用76个标准解中的“引入第三种物质或改良物质”,我们通过在管道表面添加一层防腐蚀涂层来防止管道腐蚀。这样流化床燃烧炉管道腐蚀的问题就得到了解决 S1.2.2 例1:前面做手术的例子,可以在局部线:水翼表面用保护材料覆盖以避免气穴破坏。为达到既增加保护放率又降低水阻力的目的,用冷冻水的方法包裹水翼表面来形成一层冰保护层,这个保护层可能被气穴破坏,但会不断的恢复修补以保持厚度是一个常量。 例3:当纸浆通过管道传送时,会对管壁产生磨损。减少磨损的方法是冷冻管道,在管道内壁产生一层冷冻的纸浆保护层,避免纸浆在传送的过程中对管壁的磨损。 例4:防风雨伞——纤维中的通风口和遮挡封盖减小了空气的阻力,从而保护伞不被强风所破坏。 S1.2.3 例1:医疗上的X射线只需要照射在形成图片的某个特定的区域,但是产生X射线的射线管产生的是一束很宽的光束。为了防止X射线对病人身体的伤害,在病人身体前方放一个铅屏,从而保护病人的一些其他部位不会受到X射线的照射。另外,对于医生而言,也可以放置一堵铅墙从而免受X射线:在寒冷的冬天,低温会造成地面的收缩,会使地面开裂,从而损坏地下电缆(将电缆拉断)。为了保护电缆,本专利提出在电缆的并排位置挖一系列的窄条长沟。 例3:电脑的CPU在运行过程中会产生大量的热,这个热可能导致电子系统的损坏,给CPU增加一个散热装置rvp消除热量,避免电子系统的损坏。 S1.2.4 例1:在脚腱拉伤手术后,脚必须固定起来。可以利用绷带S2作用于脚Sl起到固定的作用,场F1是机械场。但是,肌肉如果不用的话就会萎缩,这个机械场也产生了有害的作用。解决方法是在物理治疗阶段向肌肉加入一个脉冲的电场F2,来防止肌肉的萎缩。 例2:使用强气流来实现花的人工授精。但是,强气流会使花瓣闭合而影响授精。可以使用静电离子的气流,让花瓣相互排斥以保持开放状态。 例3:生产设备在运行时会产生振动,这种振动将破坏地基,妨碍其他设备的准确性能。可以使用带反馈的自动系统,可产生地基的振动,与设备振动在数量上相等,但是方向上相反。 S1.2.5 例1:加工中,让带研磨颗粒的铁磁介质在旋转磁场的作用下运动,来打磨工件的内表面,如果是铁磁材料的工件,其本身对磁场的响应会影响加工过程。解决方案:提前将工件加热至居里温度以上。 例2:铁磁粉末的焊接很困难,因为焊接电流产生的磁场会将粉末从工作区域“推开”。为克服这个缺点,预先将粉末加热到居里点以上再焊接。、 例3:指南针有的时候可能不太准确,因为地域环境有的时候会产生磁场,影响指南针工作。我们为指南针加装一个补偿磁场以抵消外界产生的有害作用,使指南针工作正常。 例4:磁带的记录,是对磁带上的磁性材料加一个磁场使材料具有有序性,从而记录声音,如何清除记录呢?可以把磁性材料加热到居里点上,使其失去磁性呈现为无序状,然后再进行声音的记录。 S2.1.1 例1:锤子砸石头完成分解巨石的功能。为了增强现有功能,可以通过在锤子S1和石头S2之间加入凿子。锤子的机械场传递给凿子,然后凿子的机械场传递给石头。 例2:楔形系统由楔子和有加热器的V形间隔装置组成,为了更容易取出楔子,V形装置做成两个部分,其中的一个部分可以容易进行熔化。 例3:工具组件卡紧在圆柱体内。为了增加其卡紧力,圆柱由所谓“干涉配合”连接的两个同心衬套组成。为保证衬套配合到要求位置,使它们分别具有不同的热膨胀系数. 例4:联轴器由电磁铁环绕的内外转子组成,2个转子的缝隙中装有在磁场下会变硬的磁性液体。如果关上电磁场,转子独立转动;如果开通电磁场,液体变硬后连接转子一起转动以达到传递扭矩的功能。 例5:拖拉机设计的在陡坡上的操作,为了能随时保持拖拉机的重心,拖拉机特地的加入一个可移动的重心。 S2.1.2 例1:应用电镀法生产铜片的时候,在铜片表面会残留少量的电解液。用水清洗的时候不能有效地除掉这些电解液。可以通过增加第二个场来解决。比如在清洗的时候加入机械振动或者在超声波清洗池中清洗铜片。 例2:因为流体静压随着浇包中钢水的多少而变化,所以从浇包向外浇注钢留过程比较难以进行控制。通过控制浇嘴上的金属高度,并使用电磁场转动浇包中的钢水,从而获得对流体静压的控制。 S2.2.1 例1:机械场相对于重力场就更加容易控制,同样电场、磁场都比机械场更加容易控制,这也是一种系统场的可控性增加的进化路线:将一个机械控制系统用电控制系统代替。 例3:为测量液体表面的张力,将液体放入管子中并给一头加压直至另外一头液滴出现。为增加这种方法的准确性,压力是由离心力产生的,并测量液滴出现的旋转速度。 例4:电解液在阳极溶解生产中被污染,需要通过过滤的方法来清洁。如果让电解液在进入工作间隙之前先经过静电场,清洁效果将大大提升。 S2.2.2 例1:设计一种支撑不规则形状的物体的支架比较困难。如果利用一种充水的液压设备,可以更均匀地将压力分布在物体的各个部分。 例2:活塞或者球分离器用来分离流过单一管道的不同液体,分离器会产生一些问题,比如管道的快速磨损,阻塞等。可以在两种液体接触区域引入具有两种液体平均密度的小的颗粒(直径o.3—o.5毫米)。 例3:在隧道盾结构设计中,粗大的横梁我们用较细的细杆束代替横梁。这样可以增加横梁的承载能力和变形度。 例4:汽车的座椅由原来的一个气垫变成了多个气垫以便更能让司机调节座椅。让驾驶者更为舒适。 例5:在包装材料中,为了保护货物通常我们会使用充气的气垫,但在实际中一旦气垫漏气,就无法保护货物。现我们把气垫进行分割,变成若干小气垫,即使有部分气垫漏气,剩余的气垫同样还可以起到保护货物的作用。 例6:设计一个支撑不规则表面物体的系统是很难的,因为支撑系统必须平衡不规则表面物体的重量。我们现用液体来支撑不规则表面物体,这就使平衡重量更加的容易。 S2.2.3 例1:通过加油孔加油不能使油均匀地添加到齿轮上,可以应用带有多孔表面的加油器 例2:胶水的刷子,由原来的平板结构变为毛细管束结构,使得胶水的涂抹更加均匀和精确。 例3:为给基座上的重型机器提供平稳的压力,可以将基座建在一个平坦的、充满液体的密闭容器上。 例4:一种防火护罩设计成充满颗粒的格栅状,为增加防护的有效性,这种颗粒用容易熔化的材料制作而成,而且颗粒芯中填满了灭火材料 例5:电烙铁的尖端不是实体结构,而是毛细管结构,毛细管结构使烙铁在焊接时能把多余的锡焊吸取出来。 例6:挤压头由具有工作槽的机体组成,槽上遇有多孔渗水的内层来传送润滑剂到槽中。为传送低压状态下的润滑剂,内层由两层材料组成,外层的毛孔大于内层的毛孔。 S2.2.4 例1:生橡胶太脆,通过硫化处理,增加其柔性,以便更好地应用到各种设备中。 倒2:树篱(在平坦的平地靠着墙对称生长的树或者灌木)的支撑可通过做成两个铰接部分用于弯曲下生长的枝条。 例3:使用脉冲的磁场来改善灌灰浆工序的质量。, 例4:弯曲钢丝圈的装置由弯曲工具盒插在机体中的芯轴组成。为简化设计,装置包括加热器,用加热就改变形状,冷却可恢复到初态的热处理材料(比如镍钛合金)制成的工具。 例5:汽车无论是标准变速箱还是自动变速箱,变速比都是一定的,变速比例有限。如果我们用液体来进行传动,那么变速比就是无限的。, 例6:自行车原来的传动比是一定的,我们在后轮增加变速齿轮,从而增加了传动比的数量,方便使用者在不同的环境和路面使用不同的传动比。 S2.2.5 例1:利用驻波来固定液体或者微粒,, 例2:超声波焊接。在焊接的同时使用超声波震荡焊接的部分,可以使焊料均与分布在焊点周围,从而增强了焊接的强度., 例3:将各种粉末颗粒进行混合,在混合时给各种粉末颗粒分别带上相反的电荷并放置在非均匀电厂转换层中,从而增加了各种粉末的混合均匀效果。 例4:为形成直径轴向呈正弦曲线状变化的杆,如下应用了超声波振动和塑性变形:先将杆加热到材料呈现塑性,然后迫使杆随着超声波频率振动形成沿杆长度方向所需要的驻波。 例5::微小吸液管的磨尖方法中,要求将吸液管相对于基面放置所要求的角度,在基面上加研磨粉,对吸液管尖进行研磨加工。使用驻波将研磨剂排列在滚筒内,将微小吸液管末端伸进滚筒完成加工。 例6:用铁素体制造产品的方法中,使用的复合磁路需要压塑成型,然后烧结并处理非工作区域。为增加产品的机械强度,非工作区域由经过过热而丧失磁性的铁素体组成。 S2.2.6 例1:通过添加加强钢筋来提高混凝土的质量。: 例2:现今大多数的建筑是由混凝土浇筑的方式来进行构造。还有很多建筑是由钢结构来代替混凝土进行构造,这种建筑方式大大提高了建筑的强度。 例3:为制作有定向多孔的耐火材料,将耐火材料沿着丝绸线径成型,随后将丝绸烧掉。这样就形成了定向的多孔耐火材料。 S2.3.1 例1:在医学领域,肾结石可以通过超声波使其共振破碎成小碎颗粒,然后排出体外。 例2:与心跳同步的按摩机。人在浴盆中,连在浴盆壁内的振动膜依据入浴者身上的传感器传来的心跳信号来产生浴盆内液体或者浴液的推压力。 例3:一种从输尿管取出肾结石的方法,需要将一个环状物插进输尿管,绑住石头,然后拉出来。为增加可取出各种尺寸和形状的石头的适应性.降低伤害的风险,石头以输尿管跳动的节奏一点点地破拉出来。 例4:为了增加大幅度震动下一个平面和几个密封套的密封可靠性.可使密封套具有不同的且不可分离的固有频率,。 例5:为初步松开煤层,煤层上的岩石层首先要使用冲击力进行冲击。为了增加效率,我们使用脉冲颁率与岩石的固有频率相同的方法 例6:在跳交际舞时,必须使跳舞双方的节奏与音乐的节奏相同,如果有任何一方不相同,就会出现踩脚的事件。 S2.3.2 例1:机械振动可以通过产生一个与此振幅相同但是方向相反的振动消除。 例2:鱼在逆水中如何保持不动鱼在逆水方向上的速度与流水的速度相同,这样才能保持不动。 例3:为有效分离颗粒,坚硬磁矿石同时在连续磁场和振动下进行分离,连续磁场与振动频率是同步的。 例4:将粉状材料分布到电荷层上的一种方法,用到了脉冲电流和磁场。为保证材料强度并获得窄层结构,磁场是脉动的以符合电流的频率。 S2.3.3 例l:在尚未找到承租者之前装修出租房屋,可以租更高的价钱. 例2:接触式点焊的自动热循环控制是基于测量热电动势来完成的,为改进高频脉冲焊接中的控制精度,热电动势的测量是在焊接电流的两个脉冲之间完成的。 例3:在家中吃饭,吃饭和收拾碗筷是两个不相容的动作,我们只有吃完饭收拾碗筷,或者收拾完碗筷再吃饭。 例4:当金属板在固定面上轧制时,纵轧间隙的时间里进行横向的部分轧制(以增加宽度)。 例5:零件的电化学工艺必须连同电流感应热一起使用脉冲电流。为提高生产率,在脉冲电流的间隙形成热。 S2.4.1 例l:磁悬浮列车,在铁轨上加入磁场以悬浮起列车,从而减少摩擦力,提高列车的速度。 例2:安装排水系统的一种方法中,同时包括挖沟、安装水管、用填充料密封接口、回填土壤等工序,为了避免水管间产生错位,事先用磁化的铁磁物质覆盖排水管的端面和填充物。 例3:生产空气一粉末混合物的进料器由带有降压喷嘴的密封容器、空气和排气管、混合室、喂料装置所组成。工作头是柔性的铁磁零件,喷嘴用顺磁性的物质制作并放置在容器和混合室之间。柔性零件由放置在喷嘴周围的、连续加强的电磁石来进行驱动。 S2.4.2 例1:橡胶模具的刚度可以在加入铁磁物质后通过磁场进行控制。 例2:喷雾器由存放待雾化液体的容器、供料器、排气管、一个与高压电源连接的电极所组成。为增加气雾剂的分散程度并简化喷雾器的使用,用线圈环绕容器并将磁化物质颗粒放在容器中。 例3:为防止鱼塘结冰,鱼塘表面覆盖一层用防水颗粒、热隔离的、比水轻的材料制成的抗热层。为增加可靠性,即防止水流冲走抗热层——颗粒用金属隔离铁磁材料制作,抗热层放在反向的磁场之间。 例4:箭靶是用于铁磁材料填充而成的平面的、圆形的电磁铁。这样有助于箭靶的寿命和使用频率。 例5:电磁控制的气体过滤器由与输入输出连接器相连的环状气槽、电磁石、阀门组成,为增加可靠性和简化设计,阀门用铁磁粉末制成并放置在气槽内相连的两个网状滤器之间。 例6:一种临时关闭管道的方法是经过加入一种凝固混合物来产生气体密封,为改善这种方法的效力,建议实现将具有铁磁特性的分散吸附剂加入混合物,在管道的特定区域应用电磁场并形成密封。 例7:一种碎石的方法需要使用包含铁磁颗粒的液体,和连同电磁场一起的应用 S2.4.3 例1:计算机马达的旋转轴承中,用磁流体替代原来的润滑剂 例2:为减小管道中的压强,在贴近管壁处形成一层低黏度液体,降低流动液体的能量消耗,应用磁流体,并沿管道放置磁铁。 例3:磁性密封门,密封门周围有一圈充满磁流体的密封条,当腔体内的温度升高时,达到磁性颗粒的居里点,磁性材料失效,密封门不再密封。 S2.4.4 例1:过滤器的过滤管中填充铁磁颗粒,利用磁场可以控制过滤器内部的结构。 例2:波动焊接装置是由覆盖了一层铁磁颗粒的磁性圆柱体制成。主要目的是:消除过度焊接。圆柱体是有孔的,以实现从内孔来提供助焊剂。 例3:为了过滤空气中的金属微粒,毛细管结构的过滤器用铁磁材料制成。当毛细管过滤一段时间后,再以铁磁场使金属颗粒脱离毛细管壁,实现过滤清洁融为一体的过滤器。 S2.4.5 例1:为了让药物分子到达身体需要的部位,在药物分子上加上铁磁微粒,并且在外界磁场的作用下,引导药物分子转移到特定的位置。 例2:用电磁铁可传送零件。为传送无磁性的零件,事先将零件覆盖上易流动的、带有磁性的物质 S2.4.6 例1:将一个内部预制磁性颗粒的橡胶垫放在车子上方,保证在维修的时候工具能在这个垫子的帮助下随手可得,而不需要将汽车外壳内填入铁磁物质。 例2:机械振荡可通过在磁极间移动一个金属的、无铁磁性的元件来进行衰减。为减少衰减时间,在磁极和金属元件的间隙中充满磁性液体。磁场的牵引力可根据震荡幅度进行调整。 例3:焊接装置包括一个旋转工作台和一个放在盛放液体的与工作台连接的浮动装置。为提高工作台的移动速度,液体中混合了铁磁混合物并且容器上环绕着电磁线:用带有磁性的磁块,把纸贴在黑板或者具有铁磁性的物质上。 S2.4.7 例1:磁共振成像。 例2:为提高磁放大器的测量灵敏性,给放大器的磁芯进行加热。为降低磁干扰,磁芯的热力学温度保持在居里点的0. 92~o.99,以利用霍普金斯效应。 S2.4.8 例1:不规则空心物体的壁厚可以通过一个内部的铁磁体和一个外部的感应器来完成。为了增加准确性,可以将铁磁体做成表面覆有磁性微粒的弹性球形状,通过感应器控制内部铁磁球和待测空心物体的内壁紧紧贴合,从而能实现精确测量. S2.4.9 例1:聚合物的传导率可以通过在其中掺杂传导材料来提高。如果材料是磁性的,就可以通过磁场来排列材料,从而达到只用很少的材料就能获得更高的传导率。 例2:一个塑料零件的磁成型方法,使用加热到居里点以上、处于最小伸张的适当状态的铁磁粉制成的模具。 例3:为了在塑料表面形成突起,需要对塑料表面层进行加热、拉伸、冷却。为改善此工艺的生产率和可控性,将铁磁粒子引入塑料表层,此层随后熔化,通过使用电磁场吸取铁磁颗粒来获得延伸的突起。 S2.4.10 例1:每个原子都会有各自的共振频率,这种测量的技术叫做电子自旋共振(ESR)。 。 例2:磁场中的振动被用来分离混合物。为降低粒子间的黏附和改善分离效率,磁场的使用是与振动反向的。 例3:微波炉加热食物,因为它们会使水分子振动。(微波在水的共振频率上,使水分子产生振动。从而起到加热水的效果) S2.4.11 例1:各种电磁石。它们可以消除磁性材料居里点的限制,或者用于一些永久磁性材料不安全的地方。它们还有一个优点是,当不需要的时候就可以关闭, 并且通过改变电流可以得到非常精确大小的磁场。 例2:为了改善从金属中抓取无磁性部分的可靠性,将其放置在个磁场中,并且使用一个电场从垂直于磁场的方向穿过。 例3:电磁铁的吊车,利用电流产生磁场,来吊装具有铁磁性质的物体。 S2.4.12 例1:在动力减震器中,通过改变电场来允许或者禁止流变体溶液的流动,改变变流液体的阻尼系数,从而实现动力减震器在不同环境下实现的不同的减震效果。 S3.1.1 例1:加工薄玻璃板零件前,将薄玻璃堆砌在一起,并且用油做临时的粘贴物质,便于加工,减少玻璃的破损。 例2:为提高涡轮的旋转速度,同时保持工作液体允许的流动速度,涡轮由几部分制成,第一部分的转轴与第二部分的机体相连等,结果,角速度从第一部分到随后的部分得到逐级加速。 例3:为制造一个穿过工件的中间大两头小的孔,使用电化学方法,电极由3部分组成,每部分有自己的电位。 S3.1.2 例1:复杂的交通状况,使十字路口的交通灯需要实时地输入一些交通流量的信息控制变化。 例2:影像/声音 记录系统,影像和声音记录必须是同步的,这种情况在老的模拟相机(胶片)中难以实现,但数码相机提高了影像和声音的连接,从而改善了系统。 例3:EBD(电子控制制动力分配系统)四个车轮附着地面条件不同,摩擦力不同,容易造成车辆打滑、倾斜或侧翻。EBD利用计算机高速运算合理分配制动力,从而平稳车身。 例4:多个安装工一起来移动沉重的东西,但难以同步他们的工作。可以将他们的手用刚性装置连接起来。 例5:双体船具有两个刚性连接的船体。应用柔性连接,这样,就允许调整两个船体间的距离。 S3.1.3 例1:多头订书机各头可以装不同的订书钉。增加一个起钉器可以使订书机的作用更加丰富。 例2:电声传感器的有源元件使用组合设计来制造,为提高电、声参数的耐热性,多对相邻的部件是用与变化的压电系数相关的、具有正负极相反特性的导热系数的材料制造的。 例3:复印机可以实现复印不同规格、不同媒介的文字和图像,而且可以把媒介复印成不同规格、不同尺寸的文档。 S3.1.4 例1:新的家庭用立体声系统是在一个外壳中加人多个音频设备。 例2:冷冻装(比如消防员穿的衣服)的保护能力受制于其重量。将冷冻系统和呼吸系统进行组合的保护衣,在此系统中,一种单冷物质(氧)完成两种功能:(液态)氧先形成冷冻,一旦蒸发成氧气,又可用来呼吸。沉重的呼吸设备不再需要,冷冻物质可以携带得更多些。 例3:现代高集成的数码相机,自动对焦、变焦、闪光灯、自动曝光等形成新的单一系统,而且每个功能都相对独立。 S3.1.5 例1:自行车的链条是刚性的,但是总体上是柔性的。 例2:用于夹紧零件的老虎钳的工作零件,具有由一系列相连的钢衬套组成的复杂形状。每个零件(衬套)是刚性的同时,工作零件又是柔性的。 例3:野外宿营的帐篷的支撑杆必须是长得并且刚性要求很好,但是不容易携带,那么我们把杆变短,然后再连接起来,解决这个矛盾。 S3.2.1 例1:计算机就是沿着从宏观(大)到微观(小)这个方向发展的。 例2:可控泵由多重的、反向绕线的鼓形转子和定子所组成。为获得经由湿度变化的更准确控制,定子和转子使用不同热膨胀系数的材料制造。 例3:为了提高切断圆木的效率、生产率和质量,锯条的前沿两边是锋利的,并且使用磁性高密度材料制成,然后应用一个可调节的电磁场,来振动锯条。 例4:打印机的打印头发展。从最早的9针打印到24针打印,后期出现了100孔/英寸的激光打印头,现在的打印机使用的是由1 200孔/英寸的激光打印头,速度和打印质量上都得到了大大的提高。 S4.1.1 例1:加热系统的自动调节装置可以应用一个双金属片的热电偶制成。 例2:用电磁感应对金属零件进行热处理。为提供要求的温度而不必进行测量,在感应器和零件的中间填充化学盐,盐的熔化温度就等于需要的温度。 例3:气体输送系统。有的时候气体的输送需要测量精确的流量和压力,那么我们可以设计一个自动的闸门以一定量和一定压力的气体为单位进行传输。 S4.1.2 例1:可以通过阴影测量金字塔的高度。 例2:因为壳体属于很难测量的结构零件,所以直接测量壳体的变形是比较困难的。在壳体变形前后分别制作模型,测量模型与零件间的差异来获得壳体的变形量。 例3:军事卫星照下来的照片,可以用来统计照片下的人口数量。 例4:为检查金属板上的钻孔,其黄色的图像与标准品的蓝色图像相结合。在屏幕出现黄色的地方,所要求的的孔是缺少了的,蓝色出现的地方,金属板有多余的孔。 S4.1.3 例1:柔韧物体的直径应该实时地进行测量从而看它是否和相互作用对象之间匹配完好。但是实时测量不容易进行,可以测量它的最大直径和最小直径,确定变化的范围。 例2:铜矿石的提炼是在巨大的地洞中进行的。由于各种原因,地洞天花板时常会倒塌。因此,有必要定时检查天花板的状态,测量所有新出现的孔,但是这件工作是非常困难的,因为洞顶可高达1 5米。可以事先在天花板上钻洞,并填入不同色谱的发光体。如果某部分天花板倾斜,很容易通过发光体探测到,这样颜色就显示出孔的深度。 例3:测量尺寸是否正确时,比如尺寸是34+0.2毫米,制作两个卡板尺寸分别是33.8毫米和34.2毫米,检测时上差能通过,下差不能通过。用连续的两次检测代替测量。 S4.2.1 例1:如果塑料袋上有个很小的孔很难发现,可以给塑料内填充空气,然后将塑料袋放在水中,并且减小外面的压力,水中会出现空气泡,指示出泄漏的位置。(补自行车车胎的道理是一样的。) 例2:为检测液体开始沸腾的瞬间,也就是液体中开始出现气泡的时候,让电流通过液体,因为气泡开始出现时电阻会有相应的增加。 例3:胸音(心脏及呼吸声),如果现在我们用耳朵直接测量很不容易达到效果(准确性),使用听诊器可以很容易准确地测量到胸音。 S4.2.2 例1:生物样品很难通过显微镜观察,可以通过加入化学染色剂来观察其结构。 例2:为测量两个零件的接触面贴合面积,一个面上实现涂抹上发光染料,然后将两个面进行贴合再分开,另外的那个面上被染上染料的面积就显示了两个零件的接触贴合面积。 S4.2.3 例1:GPS的应用。一个人在某地,他自己是无法精确检测到他自己的位置,增肌了GPS通过卫星的定位来确定他的位置。 例2: 为检查内燃机的磨损,需要测量磨损掉的金属数量,磨损下来的金属颗粒是混合在发动机的润滑油中的,润滑油可以看做是一个环境。本专利提出在润滑油中加入发光粉,金属颗粒会破坏这些发光粉,从而获得磨损的颗粒数量。 S4.2.4 例1:云室可以用来研究亚原子颗粒的性质。在云室内,液氢保持在适当的压力和温度下,以便液氢正好处于沸点附近。当外界的能量粒子穿过液氢时

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