[发明专利]一种动物耳膜爆炸冲击波损伤等级测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种动物耳膜爆炸冲击波损伤等级测量装置及方法，解决动物实验中个体差异大、结果不稳定、操作难度大、检测成本高、干扰因素多的问题。本发明装置由封装壳体、2N个膜片组件、N根固定杆和底座组成。一个膜片组件由两个环形夹片和一块敏感薄膜组成，敏感薄膜模拟鼓膜，固定杆为透明圆管，模拟耳道，中间有隔板隔开，防止相互干扰，在不同距离和方向的爆炸冲击波作用下，根据膜破裂的程度来评定冲击波对耳膜损伤的等级。本发明装置不需电源，无需布设电缆，成本低、体型小、装配简单，封装壳体可以多次使用，摒弃了动物实验的复杂和不确定性，大大提高布设规模，使得对爆炸场冲击波可能的损伤等级测量可靠、准确、稳定。

技术领域

本发明属于测量检测领域，具体涉及一种爆炸产生的冲击波对鼓膜损伤等级的测量装置及方法，是一种利用模拟动物鼓膜的其他薄膜材料受冲击波作用后破坏的程度对冲击波损伤等级进行测量的无源传感器测量装置及测量方法。

背景技术：

近些年来，各种意外爆炸给人们的生命财产造成大量的损失和伤害，做好爆炸预防工作，研究冲击波对人体损伤的问题一直是比较热门的话题。在研究冲击波对人体损伤时，首先得知道冲击波强弱，测量冲击波的冲量、压力等参数一般有无源和有源两种方式。有源测量方式主要采用电学传感器测量技术，这是当前相对成熟且应用最广的测量方式，但是这种方式始终没有解决其环境要求严格、布设难度较大、成本较高、易受干扰、后期处理难度大的问题。无源测量方法主要是等效测量方法，包括霍普金森杆、自然效应物、等效靶板等。其中自然效应物属于定性测量，其他方法属于定量测量。霍普金森杆测量爆炸冲击波波阵面的压力，存在系统过于复杂的缺点；等效靶板法是通过测量靶板在爆炸试验后其变形或破坏程度来反推计算相应的超压和比冲量值，虽然等效靶板法具有布置快速、成本低且不受寄生效应干扰的优点，但是等效靶板法的缺点在于在实际实验中存在约束不够及其它方面因素(回弹、碰撞等)的影响使得实验结果与理想情况下的变形有差距，以及靶板需要定期保养维护、测量后处理程序比较繁琐等问题。

对于自然效应物方法，做的最多的就是动物实验，通过动物死亡、鼓膜破裂等来定性评定冲击波等级，但是通常判断比较粗糙，而鼓膜破裂面临的问题是，鼓膜个体差异较大，人员在爆炸现场中的位置、面向以及防护设备及措施等均对鼓膜伤情产生影响。动物实验存在与人体结构差别大,个体差异性明显、结果不稳定、检测成本高、操作复杂费时等影响因素。因此如何找到更可靠、有效及简便的替代方法成为目前急需解决的问题。

综上所述，现有测量方法至少存在如下技术问题：

1.现有电测有源传感器存在电磁干扰、成本昂贵、布线困难、精度不高、后期处理难度大等难题，在相对恶劣的自然环境中无法准确地测得冲击波能量。

2.动物实验不确定度大、定性分析偏差较大、结论存疑、检测成本高、操作复杂费时。

实际上，在有些场合并不需要精确测量冲击波的各个参数，只需要知道其对人体的损伤等级。而在身体各器官中，听器由于其结构和功能，是对冲击波损伤最为敏感的器官，在遭受冲击波作用时极易受到损害，常导致长期的耳聋、耳鸣等后遗症，正是由于鼓膜是人体最容易受冲击波损伤的器官，在研究噪声与冲击波对人体损伤时，关注在冲击波作用下鼓膜的破裂来评价冲击波的强弱是传统实验最常见的方法。针对动物实验存在各方面的问题，如何设计一种装置，采用其他跟鼓膜强度相当的薄膜材料来代替鼓膜，既能快速准确、又能节约成本，在冲击波作用下，通过薄膜的破裂来评价冲击波的损伤等级，则可以解决目前测量方法的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种动物耳膜冲击波损伤等级无源测量装置和方法，代替已有动物实验，解决动物实验中个体差异大、结果不稳定、操作难度大、检测成本高、干扰因素多等问题，可以用于各类靶场、非靶场环境等，具有成本低、操作简便、结果简单明了等特点。本发明利用模拟鼓膜的薄膜材料在冲击波作用下的破裂情况，从而确定不同强度、不同方向冲击波对耳膜损伤等级。