[發明專利]一種動物耳膜爆炸沖擊波損傷等級測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202111471625.2
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114152524B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 林玉亮;莫曉磊;陳榮;張玉武;李翔宇;梁民族;李志斌;彭永;盧芳云
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01N3/313
• 分類號: G01N3/313;G01N3/04;G01N3/02
• 代理公司: 湖南企企衛知識產權代理有限公司 43257
• 代理人: 任合明

本發明公開了一種動物耳膜爆炸沖擊波損傷等級測量裝置及方法，解決動物實驗中個體差異大、結果不穩定、操作難度大、檢測成本高、干擾因素多的問題。本發明裝置由封裝殼體、2N個膜片組件、N根固定桿和底座組成。一個膜片組件由兩個環形夾片和一塊敏感薄膜組成，敏感薄膜模擬鼓膜，固定桿為透明圓管，模擬耳道，中間有隔板隔開，防止相互干擾，在不同距離和方向的爆炸沖擊波作用下，根據膜破裂的程度來評定沖擊波對耳膜損傷的等級。本發明裝置不需電源，無需布設電纜，成本低、體型小、裝配簡單，封裝殼體可以多次使用，摒棄了動物實驗的復雜和不確定性，大大提高布設規模，使得對爆炸場沖擊波可能的損傷等級測量可靠、準確、穩定。

技術領域

本發明屬于測量檢測領域，具體涉及一種爆炸產生的沖擊波對鼓膜損傷等級的測量裝置及方法，是一種利用模擬動物鼓膜的其他薄膜材料受沖擊波作用后破壞的程度對沖擊波損傷等級進行測量的無源傳感器測量裝置及測量方法。

背景技術：

近些年來，各種意外爆炸給人們的生命財產造成大量的損失和傷害，做好爆炸預防工作，研究沖擊波對人體損傷的問題一直是比較熱門的話題。在研究沖擊波對人體損傷時，首先得知道沖擊波強弱，測量沖擊波的沖量、壓力等參數一般有無源和有源兩種方式。有源測量方式主要采用電學傳感器測量技術，這是當前相對成熟且應用最廣的測量方式，但是這種方式始終沒有解決其環境要求嚴格、布設難度較大、成本較高、易受干擾、后期處理難度大的問題。無源測量方法主要是等效測量方法，包括霍普金森桿、自然效應物、等效靶板等。其中自然效應物屬于定性測量，其他方法屬于定量測量。霍普金森桿測量爆炸沖擊波波陣面的壓力，存在系統過于復雜的缺點；等效靶板法是通過測量靶板在爆炸試驗后其變形或破壞程度來反推計算相應的超壓和比沖量值，雖然等效靶板法具有布置快速、成本低且不受寄生效應干擾的優點，但是等效靶板法的缺點在于在實際實驗中存在約束不夠及其它方面因素(回彈、碰撞等)的影響使得實驗結果與理想情況下的變形有差距，以及靶板需要定期保養維護、測量后處理程序比較繁瑣等問題。

對于自然效應物方法，做的最多的就是動物實驗，通過動物死亡、鼓膜破裂等來定性評定沖擊波等級，但是通常判斷比較粗糙，而鼓膜破裂面臨的問題是，鼓膜個體差異較大，人員在爆炸現場中的位置、面向以及防護設備及措施等均對鼓膜傷情產生影響。動物實驗存在與人體結構差別大,個體差異性明顯、結果不穩定、檢測成本高、操作復雜費時等影響因素。因此如何找到更可靠、有效及簡便的替代方法成為目前急需解決的問題。

綜上所述，現有測量方法至少存在如下技術問題：

1.現有電測有源傳感器存在電磁干擾、成本昂貴、布線困難、精度不高、后期處理難度大等難題，在相對惡劣的自然環境中無法準確地測得沖擊波能量。

2.動物實驗不確定度大、定性分析偏差較大、結論存疑、檢測成本高、操作復雜費時。

實際上，在有些場合并不需要精確測量沖擊波的各個參數，只需要知道其對人體的損傷等級。而在身體各器官中，聽器由于其結構和功能，是對沖擊波損傷最為敏感的器官，在遭受沖擊波作用時極易受到損害，常導致長期的耳聾、耳鳴等后遺癥，正是由于鼓膜是人體最容易受沖擊波損傷的器官，在研究噪聲與沖擊波對人體損傷時，關注在沖擊波作用下鼓膜的破裂來評價沖擊波的強弱是傳統實驗最常見的方法。針對動物實驗存在各方面的問題，如何設計一種裝置，采用其他跟鼓膜強度相當的薄膜材料來代替鼓膜，既能快速準確、又能節約成本，在沖擊波作用下，通過薄膜的破裂來評價沖擊波的損傷等級，則可以解決目前測量方法的技術問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種動物耳膜沖擊波損傷等級無源測量裝置和方法，代替已有動物實驗，解決動物實驗中個體差異大、結果不穩定、操作難度大、檢測成本高、干擾因素多等問題，可以用于各類靶場、非靶場環境等，具有成本低、操作簡便、結果簡單明了等特點。本發明利用模擬鼓膜的薄膜材料在沖擊波作用下的破裂情況，從而確定不同強度、不同方向沖擊波對耳膜損傷等級。