Стандарты изобретательства

Пример 6.3. Измерение температуры

Вместо измерения температуры в точке контакта пары трения (например, в шарикоподшипниках, коробке передач) в смазочную пленку вводятся мелкие ферромагнитные частицы с фиксированной точкой Кюри. После превышения точки Кюри некоторые частицы остаются парамагнитными даже после охлаждения благодаря эффекту гистерезиса. Анализируя образец смазки, можно идентифицировать изменения в магнитных свойствах частиц, а затем можно определить, какие температуры контакта возникают при определенных рабочих условиях.

Пример 6.4. Окружность колеса

Окружность качения автомобильных шин уменьшается при значительном падении давления и соответствующем увеличении числа оборотов. Если скорость каждого колеса оценивается по сигналам в антиблокировочной системе и записывается, можно определить среднее значение и определить любое большое отклонение (более 30%) давления отдельных шин.

Пример 6.5. Измерение скорости пули

В США разработан способ измерения скорости пули с помощью электретов74. Пуля, пролетая над двумя электретами, расположенными на заранее известном расстоянии, изменяет электрическое поле. Появляются два последовательных импульса (рис. 6.3). Скорость V полета пули определяют делением расстояния lмежду электретами на время t_и между появлением импульсов.

где:

V — скорость полета пули,

l — расстояние между электретами,

t_и — время между появлением импульсов.

Рис. 6.3. Измерение скорости пули

6.2. Подкласс 4.2. Синтез измерительных систем

Стандарт 4.2.1. «Измерительный» веполь

Если невепольная система плохо поддается обнаружению или измерению, задачу решают, достраивая простой или двойной веполь с полем на выходе:

Пример 6.6. Умный скальпель

При удалении раковой опухоли хирург должен четко видеть, где кончается зона опухоли и начинаются здоровые ткани. Электрохирургический инструмент, разработанный в Лондоне, обеспечивает обратную связь, которая позволяет практически в реальном времени узнать, имеет ли разрезаемая ткань злокачественный характер. Электрохирургический скальпель iKnife режет с помощью высокочастотного электрического тока и отсасывает дым, выделяемый горящими тканями, который поступает в масс-спектрометр, определяющий наличие соответствующих специфических веществ, характерных для разных тканей. Результат выдается в течение трех секунд. Это настоящая революция, ибо при традиционной технологии проведения анализа тканей непосредственно в ходе операции ждать приходилось полчаса (рис. 6.4)75.

Рис. 6.4а. Умный скальпель76

Рис. 6.4б. Умный скальпель77

Пример 6.7. Улучшение видимости

Когда во время ливня или снегопада водитель машины включает фары (особенно дальний свет), то он видит перед собой глухую стену из дождя или снега. В Университете Карнеги-Меллон придумали остроумное решение этой проблемы. С помощью видеокамер компьютерная система отслеживает положение снежинок (или дождевых капель) и предсказывает их дальнейшую траекторию, после чего выключает на короткие промежутки времени соответствующие лучи многолучевых «интеллектуальных фар» (в прототипе был использован обычный DLP-проектор). Как показали эксперименты, с такой системой водитель даже во время метели не замечает 70—80% снежинок, при этом средняя интенсивность света фар снижается всего на 5%78.

Этот пример можно рассматривать и как стандарт 2.2.4 (динамизация).

Стандарт 4.2.2. Комплексный «измерительный» веполь

Если система (или ее часть) плохо поддается обнаружению или измерению, задачу решают переходом к внутреннему или внешнему комплексному веполю, вводя легко обнаруживаемые добавки:

Пример 6.8. Определение прокола

Для определения места прокола в автомобильной камере ее накачивают дымом. Струя дыма, выходящая из камеры, показывает место прокола.

Пример 6.9. Определение износа инструмента

Для определения износа сверла к нему прикрепляют пьезоэлектрический акселерометр, сигнал которого поступает на электронную систему. Кроме того, имеется частотомер. Сигнал с электронной схемы сравнивается с данными частотомера и определяют степень износа инструмента79.

Стандарт 4.2.3. «Измерительный» веполь на внешней среде

Если систему трудно обнаружить или измерить в какой-то момент времени и нет возможности ввести в объект добавки, то эти добавки, создающие легкообнаруживаемое и легкоизмеряемое поле, следует ввести во внешнюю среду, по изменению состояния которой можно судить об изменении состояния объекта:

Пример 6.10. Измерение состава пробы