第三讲 物场分析理论

第三讲物场分析理论发明课题基本理论1课题矛盾（1学时）2课题模式（2学时）3物场分析（6学时）4解决课题的措施（6学时）3物场分析物场的构成与定义物场组建规则物场分析方法3.1物场的构成与定义（1）物场构成（2）物场定义（1）物场的构成课题模式对应的三种物场构成一个元素两个元素三个以上的元素物场——最小的技术系统（三个要素：两个物质和一个场）物场：最小的具有功能的可控技术系统模型1S课题：测量山洞的高度只有S1——山洞，需要加入一个物质和一个场条件限制苛刻：仪器有，但重量应几乎为零或者为负值（升力）条件的实现：即想象的物质化！为使仪器重量为零或负，需要升力作为补偿——利用绳子拴住气球！2S课题：精确测量机油中是否含水的方法S1—油，S2—水，需要加入一种简便易得的场在区分性的众多特性中，沸点、比重是最普遍的特性加入热场：在金属片上将一滴机油，加热至100℃——构建完整物场物场：最小的具有功能的可控技术系统S1、S2，F课题：抓取器在空心圆柱形导杆上滑动的润滑系统：采用与自来水管相连的喷雾器，受供水管网水压波动影响，小水滴不能均与地覆盖住导杆的全部表面S1—导杆，S2—水，力场F—水压不好用去掉坏场，更换S2S1,S2管道水空气中的水并通过它加入一个场温度场空心导杆内设置供冷系统冷却使空气中的水分子在导杆上凝结——改造原有物场（2）物场定义：物质、相互作用、场物质：材料、技术系统或其组成部分、外部环境、活的有机体……揭示物体实质，抛开物体多余的特性，区分能引起冲突的特性；物质解除了我们对物体的认知惯性相互作用：影响、作用，联系场：技术系统中的广义场物理学场：重力场、电磁场、强相互作用场（核力场）、弱相互作用力场技术场：便于描述技术系统力场：压力、冲击、脉冲声场：超声波、次声波电场：静电、电流磁场、电磁场热能场：加温、冷却光学场：紫外线、红外线、可见光电离辐射场放射性辐射场化学场：氧化、还原、酸性、碱性环境气味场…………3.2物场组建规则意义：物场分析的基础提供统一的公式指出解决问题方向情况1：非物场系统（只包含一个组件）非完备物场规则1：构建完备的物场模型，进行物场转换改进物场模型，增强物质可控性、保障场发生所需作用例子：向火柴盒填装火柴如何保证一定数量的合格火柴按统一方向装填？情况2：完备物场，但存在不良作用规则2：把易控的具有所需特性的补充物S3引入到物质S2里，形成复合物场情况2：完备物场，但存在不良作用规则2：把易控的具有所需特性的补充物S3引入到物质S2里，形成复合物场补充物可引入到物质内部——内部复合场（S2，S3）物质外部（不允许引入到物质内部时）——外部复合场S2，S3例子1：内部复合场预先在刀口边缘上模压嵌入不同颜料，根据出现颜色的顺序分析刀具磨损的过程例子2：外部复合场把磁粉加到谷物中，利用材料居里点在65℃下磁场加热，以消灭谷物中害虫的幼虫和卵情况3：完备物场，但系统不允许引入其它物质规则3：引入外部环境中现有的物质，在外部环境中形成物场物质S3：自然环境中存在的特质：空气、水、灰尘、土壤，它与技术系统中物质（S1或S2）相互作用例子：保证赛车与道路的附着性利用空气形成大气附加降力和负压：安装若干个反翼（倒放的机翼）——高速时补充向下附着力，散热器、车身外缘和散热排气孔布局可使底盘下方形成空气稀薄区情况4：完备物场，需要引入外部物质，但外部环境不包括所需物质规则4：通过外部环境的置换、分解或引入补充物获得这种物质S3例子：对饲养的猪进行疫苗接种，用注射器很麻烦。采用疫苗气雾环境：动物被赶到一个圈里关半小时，呼吸那里饱含牛痘苗的空气情况5：完备物场，但需要定量或最优的作用状态，而现有条件无法保障规则5：多做一点，再把多余的部分带走情况1：场的盈余部分由物质带走情况2：物质的盈余部分由场带走例子1：防止高层建筑钢骨架过热的方法向空心构件中注水，火灾时水沸腾，蒸汽带走多余热量例子2：均匀涂漆的方法将工件泡在染料缸里，用离心力将多余的染料甩出去情况6：完备物场，但需要对某个物质使用最大作用，而条件不允许规则6：把最大作用状态作用于与之有关联的另一物质例子：拉伸钢筋到需要延长量，为保证机械强度，加热法不能超过400℃，机械场的施加方案：加热可重复利用的耐热金属棒，并使之与需要拉伸的钢筋连接，冷却后耐热金属棒变短，使需要拉伸的钢筋变长媒介的作用情况7：完备物场，但需要有选择的对特定区域使用最大作用或最小作用规则7：大作用场：在特定区域引入防护物质，以屏蔽过强的作用场小作用场：在特定区域引入物质用于生成局部的强化场例1：防护面具（S2）：焊接区需要强光（Smax），眼部需要弱光（Smin）例2：精确定点爆破：在爆破区（Smax）用喷枪喷上炸药（Sampl）引爆火药，保护了非爆破区（Smin）物场组建规则小结规则1：非完备物场，构建完备的物场模型，进行物场转换规则2：把易控的具有所需特性的补充物S3引入到物质S2里，形成复合物场规则3：引入外部环境中现有的物质，在外部环境中形成物场规则4：通过外部环境的置换、分解或引入补充物获得这种物质S3规则5：多做一点，再把多余的部分带走规则6：把最大作用状态作用于与之有关联的另一物质——媒介规则7：大作用场：在特定区域引入防护物质，以屏蔽过强的作用场小作用场：在特定区域引入物质用于生成局部的强化场练习题：课题条件—物场分析—答案练习1：需要迅速而准确地发现冷冻机组中密封不严处的方法。因为通过密封不严处会渗出液体(氟里昂，润滑油，液氨等)。分析：要求迅速而准确地发现微小的液滴，“迅速”与“准确”是矛盾的；答案：在充有氟里昂、润滑油的冷冻机组(主要是家用冷冻机)中密封不严处的方法。其特征是，为了提高确定渗漏处的准确性，将荧光粉与润滑油一起注入冷冻机中，在暗室里用紫外光照射冷冻机，根据通过密封不严处渗漏出的润滑油中含有的荧光粉的发光，来确定渗漏处。经验：条件中给了物质S1(液滴)，在答案中引进了第二种物质S2(荧光粉)和场F(紫外辐射)。练习题：课题条件—物场分析—答案练习2：使用聚合物制造制品时，怎样决定聚合物成分硬化的程度?直接测量(“触摸”)方法是不可能的。分析：要求测定聚合物的硬化程度，应在硬化的材料中放进传感器。由于传感器不能停留在里面，所以不可以这样做；答案：确定聚合物硬化(软化)程度的方法。其特征是，为了进行非破坏性的检查，在聚合物中加入磁粉，测定在聚合物硬化过程中磁通量的变化。经验：给了物质(聚合物)引进了第二种物质(铁磁粉)和场(磁场)。练习题：课题条件—物场分析—答案练习3：怎样检查颗粒状物质的颗粒在假液化时的运动强度?——传感器分析：在同样压力下，颗粒状物质可能以不同的强度运动；传感器是可以放入颗粒状的材料中去，可是选用哪种传感器呢?答案：指示颗粒状物质假液化的声学方法。其特征是，为了直接检查颗粒运动的开始和运动强度，在颗粒物中放入金属棒——声导，这是转变为电磁波的声振动传感器。经验：加入了第二种物质(金属)和场(声场)。练习题：课题条件—物场分析—答案例4：需要设计容易拔出的楔子。分析：使人立刻就会想到安在楔子里的各种机构，但其技术矛盾十分明显：为使捷出楔子省劲，就要使楔子的构造复杂化。答案：含有楔子和衬垫的楔入装置。其特征是，为了使楔子容易拨出，衬垫由两部分组成，其中之一是易熔的。经验：加入了第二种物质(衬垫)和场(热场)。———————————————————————关键技术：补充物场缺失元素场通过第二种物质作用于第一种物质；使第一种物质通过第二种物质，让携带信息的场表现出来