[发明专利]一种用于颅脑旋转加速检验的装置和方法

权利要求书

1.一种用于颅脑旋转加速检验的装置，其特征在于，包括高压气泵（1）、驱动杆（2）、齿条（3）、棘轮（4）、旋转销轴（5）和载物转盘（6），

所述高压气泵（1）连接驱动杆（2），所述驱动杆（2）连接齿条（3），所述齿条（3）相应的锯齿与所述棘轮（4）轴向的锯齿紧密扣合，所述齿条（3）带动所述棘轮（4）运动，所述棘轮（4）中心孔过盈连接旋转销轴（5），所述旋转销轴（5）顶端安放载物转盘（6）。

2.根据权利要求1所述的用于颅脑旋转加速检验的装置，其特征在于，所述高压气泵（1）上设置有气泵控制器和压力传感器，所述压力传感器连接所述气泵控制器，所述气泵控制器根据压力传感器所检测的所述高压气泵（1）内的压力值，调节所述气泵控制器进行排气工作。

3.根据权利要求2所述的用于颅脑旋转加速检验的装置，其特征在于，所述驱动杆上设置有反馈电路和驱动杆控制器，所述载物转盘（6）上设置有加速度传感器，所述反馈电路连接加速度传感器，所述反馈电路另一端连接气泵控制器，所述载物转盘（6）的加速度传感器发送速度信息到反馈电路，由所述反馈电路将加速度信息传输到气泵控制器，所述气泵控制器根据速度信息进行相应的排气操作，所述气泵控制器连接所述驱动杆控制器，所述驱动杆控制器连接驱动杆，由驱动杆控制器对驱动杆进行加速度驱动控制。

4.根据权利要求3所述的用于颅脑旋转加速检验的装置，其特征在于，所述反馈电路包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管和第五三极管，所述第一三极管发射极分别连接电流源和第二三极管发射极，所述第一三极管集电极和基极相连，所述第一三极管集电极连接气泵控制器，所述第二三极管基极连接所述第一三极管基极，所述第二三极管发射极连接地三三极管发射极，所述第二三极管集电极连接第四三极管集电极，所述第四三极管集电极连接所述第四三极管基极，所述第四三极管发射极连接第五三极管发射极，所述第四三极管基极连接第五三极管基极，所述第五三极管集电极连接速度传感器，所述第五三极管集电极连接地三三极管集电极，所述第三三极管基极连接电压源。

5.根据权利要求3所述的用于颅脑旋转加速检验的装置，其特征在于，所述棘轮（4）包括第一齿（41）、第二齿（42）、第三齿（43）、第四齿（44）、中心孔（45）、方台（46）、轴台（47）、固定柱（48）和弹簧（49），

所述第一齿（41）、第二齿（42）、第三齿（43）和第四齿（44）依次分别放置于方台（46）每一边，所述方台（46）每一边设置固定柱（48），所述第一齿（41）、第二齿（42）、第三齿（43）和第四齿（44）分别套入每一边的固定柱（48），所述每一固定柱（48）分别套入弹簧（49），所述弹簧（49）沿固定柱（48）径向方向“U”形设置，所述弹簧（49）远端弯折呈“L”形，所述第一齿（41）、第二齿（42）、第三齿（43）和第四齿（44）嵌于轴台（47）台面，所述第一齿（41）、第二齿（42）、第三齿（43）和第四齿（44）底端坐落于方台（46）上，所述中心孔（45）开设键槽用于固定载物转盘（6）的旋转销轴（5）。

6.根据权利要求1所述的用于颅脑旋转加速检验的装置，其特征在于，还包括底座（7）、固定立柱（8）、弹簧橡胶带（9）和凹槽环（10），

所述固定立柱（8）与底座（7）之间为固定连接，所述底座（7）安装在棘轮（4）下端，所述载物转盘（6）的外侧边缘蚀刻凹槽环（10），所述弹性橡胶带（9）一端固定于固定立柱（8）上，所述弹性橡胶带（9）另一端连接于载物转盘（6）的凹槽环（10）上，所述固定立柱（8）所缠绕的弹性橡胶带（9）高度与所述载物转盘（6）的凹槽环（10）高度相同，旋转检测前弹性橡胶带（9）处于自由状态，不紧绷并预留有弯曲部分，所述载物转盘（6）发生加速旋转后，所述弹性橡胶带（9）开始起作用并使载物转盘（6）在较低角减速度值的作用下逐渐停转。

7.根据权利要求1所述的用于颅脑旋转加速检验的装置，其特征在于，所述齿条（3）的锯齿和棘轮（4）的锯齿规格相同，所述齿条（3）设置10个锯齿，所述棘轮（4）设置40个锯齿，所述齿条（3）从其第一锯齿行走到第十锯齿，带动棘轮（4）的载物转盘（6）行走90°。

8.一种用于颅脑旋转加速检测的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，高压气泵连接驱动杆，气体导出时可带动驱动杆瞬间向右击出，驱动杆与齿条时螺栓连接，故驱动杆带动齿条向右击出，之后齿条带动棘轮逆时针旋转，棘轮通过旋转销轴与载物转盘连接，旋转销轴与底座之间通过轴承相连，故而载物转盘随即发生逆时针旋转。为避免驱动杆击出后发生自由飞行带来危险因素，需在驱动杆中增设回弹措施，使驱动杆击出后瞬间产生回弹，因此旋转装置采用棘轮机构带动，以免驱动杆回弹过程中带动齿条产生回复运动进而对旋转销轴及载物转盘的逆时针旋转运动产生阻碍；为使载物转盘的旋转加速阶段仅为0～90°，装置中对齿条的齿数进行了限制处理，即齿条的齿数为棘轮齿数的1/4个，载物转盘转过90°之后，可通过弹性橡胶带以较低的角减速度值进行减速，所述装置中固定立柱与底座之间为固定连接，弹性橡胶带一端固定于固定立柱上，另一端固定于载物转盘的凹槽环上，实验前弹性橡胶带处于自由状态，不紧绷，预留有弯曲部分，当载物转盘发生加速旋转一周后，弹性橡胶带开始起作用并使载物转盘在较低角减速度值的作用下逐渐停转；

步骤2，将高压气泵的气体输出值调整到预定压力值，然后导出气体，击发驱动杆，通过速度传感器测量齿条的线加速度历程，如果速度传感器检测出未达到预定加速度值，通过反馈电路反馈给高压气泵，由高压气泵增大输出的气压值通过气泵控制器再次击出驱动杆，所述加速度历程通过下式进行转换：

a=v0·=v1·=rω·;]]>

v₀为齿条击出的线速度；为齿条击出的线加速度；v1为棘轮以分度圆为半径的圆弧线速度；为棘轮以分度圆为半径的圆弧线加速度；r为棘轮分度圆半径；a为齿条运动的线加速度；为棘轮也即载物转盘的角加速度；

则载物转盘的角加速度为：

ω·=ar;]]>

步骤3，通过步骤2的力学等效关系颅脑旋转角加速度历程拟合曲线。