Вибродиагностика параметров нелинейной вязкоупругой среды

• Автор: Капелюховский, Андрей Анатольевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 170 с. : ил.

АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ
ВЯЗКОУПРУГИХ СРЕД. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
ГЛАВА 1. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВИБРАТОРА
1.1. Анализ различных типов вибраторов и обоснование выбора электродинамического вибратора для целей вибротерапии и вибродиагностики
1.2. Математическая модель нерезонансного электродинамического вибратора
1.3. Математическая модель резонансного электродинамического вибратора
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СРЕДЫ
2.1. Реологические свойства и реологические модели вязкоупругой среды
2.2. Нелинейность вязкоупругих свойств и их математическое моделирование
2.3. Распространение и поглощение акустических волн в вязкоупругой среде
2.4. Акустическая активность биологической ткани
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ДИНАМИКИ СИСТЕМЫ «ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ ВИБРАТОР - ВЯЗКОУПРУГАЯ СРЕДА»
3.1. Математическая модель системы «нерезонансный электродинамический вибратор - вязкоупругая среда»
3.2. Упрощенная математическая модель системы «нерезонансный электродинамический вибратор - вязкоупругая среда»
3.3. Постановка и решение задачи вибродиагностики в системе «нерезонансный электродинамический вибратор - вязкоупругая среда»
3.4. Задача определения нелинейности вязкоупругой среды нерезонансным электродинамическим вибратором
3.5. Математическая модель системы «резонансный электродинамический вибратор - вязкоупругая среда»
3.6. Постановка и решение задачи вибродиагностики в системе «резонансный
электродинамический вибратор - вязкоупругая среда»
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОГРАММНОАППАРАТУРНОГО КОМПЛЕКСА НА БАЗЕ НЕРЕЗОНАНСНОГО ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО ВИБРАТОРА
4.1. Экспериментальное воплощение программно-аппаратурного комплекса
4.2. Методика и аппаратура экспериментальных исследований
4.2.1. Выбор типа и методики экспериментальных исследований
4.2.2. Подготовка испытательных стендов
4.2.3. Разработка алгоритма оценки статистических параметров
4.3. Проведение экспериментальных исследований
4.3.1. Определение амплитуды перемещения штампа вибратора
4.3.2. Определение упругих характеристик опытных образцов
4.3.3. Определение коэффициента демпфирования опытных образцов
4.3.4. Определение амплитудного коэффициента нелинейности опытных образцов
РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
Известно, что реологические свойства (жесткость, вязкость) и нелинейные характеристики вязкоупругих сред представляют интерес как для инженеров, так и для медицинских работников, в связи с чем исследованиям свойств вязкоупругих сред в настоящее время уделяется особое внимание.
Так, например, в сейсморазведке и инженерной геологии актуальной является задача определения физических свойств грунта. В области медицинской диагностики интерес к реологическим свойствам мягких биологических тканей вызван тем, что для успешного проведения терапии важно обнаружить изменения в тканях как можно раньше. Известно также, что строго дозированное по интенсивности и ограниченное во времени действие механической вибрации на биологическую ткань может быть исключительно полезным и применимым в различных областях медицины. С помощью вибромассажа, как мощного лечебного и профилактического метода, можно эффективно влиять на дальнейшее восстановление измененных функций различных органов и систем, а также воздействовать на весь организм в целом, усиливая его защитные и регуляторные функции.
Для диагностики вязкоупругих сред изобретено множество приспособлений, однако в настоящее время на службе у ученых нет вибродиагностических комплексов, позволяющих оперативно отслеживать динамику изменения состояния вязкоупругой среды.
На современном этапе развития техники стало возможным использование высокотехнологичных достижений микроэлектроники как в технике, так и в медицине, что привело к улучшению качества измерения диагностических процессов. По некоторым оценкам, прибыль от реализации фармакологических средств и медицинской техники стоит на втором месте после продажи вооружения. Именно поэтому во всем мире большое внимание уделяется разработке принципиально новых и модернизации выпускаемых медицинских приборов и аппаратуры.
Данная работа посвящена разработке и исследованию простого и технологичного в использовании программно-аппаратурного вибродиагностического комплекса, позволяющего оперативно определять состояние вязкоупругой среды под штампом вибратора.

работу, которая зависит от условий кровообращения и иннервации. Нарушение питания или иннервации вызывает расстройство деятельности мышц.
В зависимости от микроскопического строения различают [78] поперечнополосатые и гладкие мышечные волокна. Первые приспособлены к относительно быстрому сокращению; вторые сокращаются относительно медленно и обладают резко выраженными тоническими свойствами. Скелетная мускулатура, которая, в основном, и является объектом вибротерапии, относится к группе поперечнополосатых мышц.
Структурные особенности мышечного волокна обусловливают специфичность мышечной ткани. Поведение мышечного волокна определяют два принципиально важных момента:
- преобразование химической энергии в механическую происходит внутри мышечного волокна;
- механохимические процессы внутри мышечного волокна и выполнение мышцей механических функций определяются системой регуляции, управляемой центральной нервной системой.
Поэтому скелетную мышцу целесообразно рассматривать как кибернетическую систему с основной автономной ячейкой - мышечным волокном, одновременно являющимся возбудимой клеткой.
Одним из специфических свойств биологических систем является иерархичность строения [55], поэтому структуру мышечного волокна, а также целой скелетной мышцы, целесообразно анализировать с позиций иерархичности. Классификацию структурных уровней будем проводить на основе схемы, приведенной в работе [29] (рис. 2.1.3, а), дополняя ее еще одним - молекулярным уровнем (рис.
2.1.3, б). Такая классификация отображает двойственную природу волокна-клетки, а именно позволяет выделять следующие две группы структурных уровней: 1) от волокна до целой мышцы, 2) сократительного аппарата волокна.
Первая группа отражает структурную и функциональную организацию отдельных волокон в мышцу. Скелетная мышца позвоночных состоит из пучков волокон (2.1.3, а). В каждом пучке мышечные волокна диаметром 10-60 мкм и длиной до нескольких сантиметров окружены соединительной тканью, которая на концах пучка переходит в сухожилия. Как расположение отдельных мышечных волокон и их пучков, так и структурная организация всего мотонейрона (группы