[發明專利]一種智能生物材料力學測試系統及方法

在審

• 申請號: 201810830307.2
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN109238843A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 郭晶;齊輝;曲志偉;姚冬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙) 50230
• 代理人: 包曉靜

本發明屬于材料測試技術領域，公開了一種智能生物材料力學測試系統及方法；設置有底座、顯示屏、電源、載物臺、固定架、下夾板、上夾板、橫梁、電子壓力測試頭、豎直導軌、步進電機、力學測試控制器。所述底座位于該裝置的最底部，顯示屏和電源位于底座上，通過螺栓固定在底座上，載物臺位于底座上方，通過螺栓固定在底座上方，固定架位于載物臺上，通過焊接固定在載物臺上，下夾板位于底座上，通過螺栓固定在底座上，上夾板位于橫梁上，通過螺栓固定在橫梁上，電子壓力測試頭位于橫梁上，通過螺栓固定在橫梁上，步進電機位于橫梁上，通過螺栓固定在橫梁上。

技術領域

本發明屬于材料測試技術領域，尤其涉及一種智能生物材料力學測試系統及方法。

背景技術

目前，生物材料是用于與生命系統接觸和發生相互作用的，并能對其細胞、組織和器官進行診斷治療、替換修復或誘導再生的一類天然或人工合成的特殊功能材料，又稱生物醫用材料。生物材料是材料科學領域中正在發展的多種學科相互交叉滲透的領域，其研究內容涉及材料科學、生命科學、化學、生物學、解剖學、病理學、臨床醫學、藥物學等學科，同時還涉及工程技術和管理科學的范疇。生物材料有人工合成材料和天然材料；有單一材料、復合材料以及活體細胞或天然組織與無生命的材料結合而成的雜化材料。生物材料本身不是藥物，其治療途徑是以與生物機體直接結合和相互作用為基本特征。由于生物材料的特殊性，現有生物材料力學測試系統大多采用力學的控制器對力學性能進行測量，測量結果不夠精確，使得生物材料在使用時容易出錯。

綜上所述，現有技術存在的問題是：

(1)由于生物材料的特殊性，現有生物材料力學測試系統大多采用力學的控制器對力學性能進行測量，測量結果不夠精確，使得生物材料在使用時容易出錯，顯示屏的顯示色品不恒定，通道不獨立對顯示屏顯示的顏色特征化帶來較大的影響，降低了顏色特征化模型的精度。

(2)步進電機的控制運行不夠平滑，魯棒性較弱，控制器散熱器的散熱情況較難控制，無法滿足散熱要求。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種智能生物材料力學測試系統及方法。

本發明是這樣實現的，一種智能生物材料力學測試方法，所述智能生物材料力學測試方法包括：

步驟一，當測材料的壓力時，將材料放置在載物臺上，啟動電子壓力測試頭，啟動步進電機向下運動，電子壓力測試頭通電，當材料表面出現凹痕的時候，電子壓力測試頭電流發生變化，傳遞到力學測試控制器上；

步驟二，力學測試控制器為電阻，通過流入控制器電流的大小來控制到步進電機的運動，當出現凹痕時，電流變化，傳遞到力學測試控制器上，使得步進電機停止運動，將步進電機停止運動前的電流大小顯示在顯示屏幕上，作為壓應力值；

步驟三，測量壓應力時，將材料用上夾板和下夾板夾住后，再啟動步進電機，當材料斷裂時，停止步進電機的運動，將材料斷裂前通入步進電機的電流顯示在顯示屏上，作為材料的壓應力值；

所述顯示屏的分段分空間模型為：首先根據單通道的色品特性，將單通道的驅動值分成三段，每段三刺激值與驅動值的關系分別用二次多項式擬合；然后根據通道間的干擾特性，在三通道刺激值相加的基礎上插入適當的干擾因子，分段分空間模型的具體特征化方法如下：

(1)根據顯示屏的色品恒定性把單通道的驅動值分為三段，每一段的三刺激值直接用二次多項式擬合，以R通道其三刺激值模型表述為：

式中r為R通道的驅動值，d_r為r對應的歸一化驅動值，T_ri為三刺激值，a_ji， b_ji，c_ji(j＝1，2，3)為常量，M、N分別為三色通道驅動值的低中分界點和中高分界點，根據顯示屏的色品恒定和通道獨立特性確定，對于G、B通道可作同樣處理；