微小狭缝的制作方法（共5篇）
微小狭缝的制作方法 篇1
专利号:200910235751.O
目前, 市场上有利用高压放电手段, 用石英晶体微量天平 (QCM) 测量尘埃的方法, 但其不足之处需要高压放电组件, 尘埃碰撞粒径分离器, 结构复杂。最重要的一点是不能用于真空环境, 因为高压放电需要空气, 尘埃碰撞粒径分离器需要气流。同时, 石英晶体微量天平不能直接用于微小尘埃的测量, 需要增加测量晶片与微小尘埃之间的粘结力, 才可以达到测量的目的。随着我国探月工程的发展, 需要测量月球表面真空中的粉尘环境, 急需一种可以直接用于测量真空环境中微小尘埃的方法。
该发明是为了解决现有石英晶体微量天平不能直接用于测量微小尘埃和不能测量真空环境中微小尘埃的问题, 将粘性膜石英晶片组装成的探头与石英晶体微量天平组成粘性石英晶体微量天平 (SQCM) 提出了一种微小尘埃的测量方法。
测量方法具体实现步骤如下:
(1) 将粘性材料溶于有机溶剂中, 配成0.01 g/ml～.1 g/ml的溶液;
(2) 将步骤一所制得的溶液均匀涂敷在石英晶片表面, 得到用于测量微小尘埃的粘性膜石英晶片;
(3) 将步骤二中制得的粘性石英晶片放在温度50℃～80℃, 湿度10%～30%的恒温恒湿箱中处理40～60 h, 得到处理好的粘性膜石英晶片;
步骤四、将处理好的粘性膜石英片安装到粘性石英晶体微量天平的探头中, 再将所述探头放入真空室内, 抽真空, 使真空度小于10-3Pa;
(5) 用晶体阻抗计测量粘性膜石英晶片上无待测物情况下, 即空载时, 所述粘性石英晶体微量天平的频率;
(6) 打开真空环境中的扬尘装置, 用晶体阻抗计测量所述粘性石英晶体微量天平的频率, 与步骤五中测得的粘性膜石英晶片空载时粘性石英晶体微量天平的频率相比较, 得到粘性石英晶体微量天平的频率变化, 根据频率变化计算出沉积微小尘埃的质量, 计算公式为:Δm=-K×Δf, K是粘性材料的粘度系数, Δf是粘性石英晶体微量天平的频率变化量。
粘性膜材料要求粘结力大于一定数值, 这一数值根据实验确定, 具体的确定方法是:将粘性膜材料涂敷在石英晶体微量天平的石英晶片表面, 然后沉积微小尘埃, 只有测试频率出现下降现象, 就认为粘性膜材料的粘结力足够, 符合使用要求, 而且要求粘性膜材料质损小于1%, 可凝挥发物小于0.1%, 包括但不限于:空间润滑油脂, 真空密封油脂, 所述有机溶剂能够将粘性膜材料溶解, 但对石英晶片没有腐蚀作用, 包括但不限于石油醚、乙醇;涂敷粘性膜的厚度使得所述粘性石英晶体微量天平的频率改变量在10 000Hz～20 000 Hz;制得的粘性膜使用高倍显微镜观测, 膜厚均匀。
该项发明利用石英晶片的压电原理, 提出了一种微小尘埃的测量方法, 克服现有技术不能测量在真空环境中微小尘埃质量的问题;可以在大气和真空两种环境下对微小尘埃的质量进行测量, 优选用于真空环境中对微小尘埃的质量测量;测量精度高, 精度可以达到10-8g/cm2的量级。具体实施方式:
(1) 将粘性材料Apiezon H溶于石油醚中, 配成0.02 g/ml的溶液;
(2) 把测量用石英晶片固定在旋涂机上, 将步骤一所制得的溶液滴在所述石英晶片表面, 按照1 800n/min, 旋涂5 min, 涂敷均匀, 得到用于测量微小尘埃的粘性膜石英晶片;
(3) 将步骤二中制得的粘性膜石英晶片放在温度75℃, 湿度25%的恒温恒湿箱中处理48 h, 得到处理好的粘性膜石英晶片;
(4) 将处理好的粘性膜石英晶片安装到粘性石英晶体微量天平的探头中, 再将所述探头放入真空室内, 抽真空, 使真空度达到5.2×10-4Pa;
(5) 用晶体阻抗计测量粘性膜石英晶片空载时, 所述粘性石英晶体微量天平的频率为15000553 Hz;
(6) 打开真空环境中的扬尘装置, 用晶体阻抗计测量所述粘性石英晶体微量天平的频率为14 994 236 Hz, 与步骤五中测得的粘性膜石英晶片空载时粘性石英晶体微量天平的频率相比较, 得到粘性石英晶体微量天平的频率变化量Δf为6317 Hz, 根据频率变化计算出沉积微小尘埃的质量, 计算公式为:Δm=-K×Δf, 基频为15 MHz的石英晶片, K=1.96×109 g/cm2·Hz, 计算得沉积微小尘埃的面积质量为:1.24×105 g/cm2。
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以先锋精神烛照现实狭缝 篇2
叙述策略背后的先锋精神
读曹军庆的小说你会发现，一方面，他仍然是在讲故事，讲有密度与分量的故事，他用这一个个故事燕子衔泥般精心构筑着自己的文学县城：“如同县城里街道套着街道，巷子套着巷子，房屋套着房屋。我坚信这样一个事实：故事是可以繁衍的。”另一方面，他的小说非常注重形式感，叙述的或简约或铺排，节奏的或紧张或松弛，人物关系的复杂交织，叙述视角的彼此缠绕，故事情节的真真假假而又充满戏剧性。所有的这些有意为之，只不过是为了彰显作者的一个叙述策略和写作姿态：对先锋精神的致敬与持守，对小说形式的探索与讲究，对陌生化效果的执着追求。
《下水面馆》是以密集的故事叙述、复杂的人物关系、张驰有致的叙述节奏来实现小说的戏剧性与吸引力的。它讲的是一个落马的官员出狱后如何面对自己满目疮痍的内心与生活。他就像一根线，串起周围人的各种关系，每一种关系都是一个既有现实可能又充满戏剧性的故事：父亲被杀，母亲与杀父仇人结婚，妻子的不忠，情人的揭发，朋友父亲的偷盗成性与晚年赎罪。各种偷情、杀戮、揭发与背叛，各种纠结而巧合的人物关系，有用笔的狠辣，也有节制的柔情，从而编织成一张关于爱与罪的恢恢之网，让我们在这错综复杂的叙述中领略到对现实生活的别样书写带给人的陌生感和冲击力，又让人在抽丝剥茧、拆解层层关系后触摸到故事背后的沉重与虚无。
曹军庆的很多小说里面都采取了“套中套”的结构，也就是他自己所说的故事套盒。他迷恋这个，通过叙述角度的切换、情节的拆解拼接、故事的重新组合、人物关系的渗透与抽离，执着地探索着故事的多种讲法，得心应手而又乐此不疲。
《请你去钓鱼》貌看有点“花开两朵各表一枝”的味道，在叙述了官员包养的情妇不辞而别之后，突然掉头去讲官员到情妇哥哥的池塘钓鱼的故事。情妇再也没有露面，但她在后面的叙述中一直隐性存在。正是这种似断实连的叙述策略让人生发从深处探究这篇小说的欲望。《隐私之隐》以第一人称的口吻，讲述了几个有关隐私的故事：亲耳听来的或他人转述的，真实发生的或主观臆断的。这种叙述视角的转换似乎为了说明隐私的秘藏与倾诉、兜售与窥视无处不在，让人对真实发生的或习以为见的现实生活感到可疑与新鲜；《漂泊》里有四个叙述主体：“我”讲着周破镜的故事与跟他的交集；周破镜讲他的漂泊经历；而在周破镜的讲述中，又有出轨的女人和被出轨的男人在不同的时空中对他的倾诉。这四种叙述相互交叉接续又可能毫不相干，吸引人一口气把故事读完的同时又恍然明白偶然性对人的命运改写何其强大。《月亮的颜色》表面上是讲两个男人和一个女人之间的情杀故事，实际上涉及两对男女的情感经历。作者把他们的故事分开叙述，然后自然衔接在一起，不动声色地赋予他们一种内在的关联：三角关系，情侣关系，师生关系，甚至嫖客与妓女的关系。他在这种纠缠不清的关系中梳理着人物内心的轨迹。然而，他在开头卡夫卡式的预叙中又透着浓重的宿命意味：那些老掉牙的三角关系的缝隙之中也许正是故事新的生长点，但人物的悲剧命运也许在最初的人生遭际中就被注定了。
《听李冬生讲故事》对叙述形式的探索更为明显。李冬生是谁？他是这篇小说的主人公，他在小说中煞有介事地给“我”讲有关他自己的一些故事；但是作者在小说中的第一人称叙述及信手拈来的多处闲笔，又让人恍然明白这其实是曹军庆在给我们讲故事。这是他的叙述策略。小说里有两个讲故事的人，一个是“我”，一个是李冬生。“我”讲了两个故事，一个是关于“我”的亲戚王小东的故事，一个是“我”所见所闻的李冬生的故事；李冬生也讲了两个故事，都是他自身经历的一些事情。值得注意的是，王小东和李冬生都被指认为“精神病人”，因此李冬生所讲的故事多少显得有几分可疑，而且李冬生的自述与“我”的讲述相互抵牾，形成一种耐人寻味的对照与张力。然而，这还不够，在我们正迷惑此李冬生是否彼李冬生的当儿，医院院长的车哧溜一下停住，大腹便便的饶院长竟然喊“我”李冬生并称给“我”讲过许多故事。这让人更加晕乎：到底谁是李冬生？是讲故事的“我”、李冬生、医院院长，还是那个被讲述的窝囊又倒霉、被骗终发迹的李冬生？似乎都是，又似乎都不是。这些李冬生一个个彼此指认而又彼此否定，相互补充而又相互悖反。李冬生确有其人么？李冬生是谁有那么重要么？也许他就是一个人物符号。
然而，曹军庆追求的并不是单纯的叙事迷宫，不是花样百出而仅止于此的小说形式，他倾心的是小说所要传达的个人思考和现实意义。这是他对先锋小说的超越之处。同时，他的小说也不是写实主义，而是充满了陌生化与戏剧性。即，他的小说既不像先锋小说那样纯粹地玩形式，又没有贴着现实走，而是以先锋精神书写时代与人性。最重要的，他的小说一直关注的是狭缝中的现实人心：那些卑微的生命内心也有对尊重的渴求，那些年少的阴影如何影响了整个人生，那些精神的创伤能否在幻境中抚平，那些内心的黑洞如何在现实的猜忌与纠缠中化为虚无。
现实狭缝折射的时代症候
现实狭缝，这是曹军庆小说创作关注的焦点。那些阳光背后的阴影，现实生活的暗面，以及人性可能的黑洞，一直是他素来思考和迷恋的东西。正如评论家刘川鄂所说“曹军庆的小说，犹如一把隐形手术刀，他要解剖的是日常道德情感中残酷的真实，温情面纱下的血腥，文明外衣下的兽性和非理性邪恶”。他用他的先锋精神解剖着社会褶皱的同时，又用他的人文关怀烛照着现实狭缝。如果说曹军庆的乡土写作多少带有一些经验的反刍和底层的观照，那么县城叙事成为他把握和想象当下中国的一个最佳切入点：它亦城亦乡、丰富芜杂，它可视为整个社会的典型缩影，也可以是广袤世界的巨大狭缝，所以他在雄心勃勃地访谈中称：“如果把一座县城写明白了，事实上也就接近于把一个国家写明白了。”
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挥之不去的精神疾患。在曹军庆近期的县城叙事小说中，主人公因为童年的阴影、年少的挫败或环境的暗示，多少有着这样那样的精神疾患或心理创伤，他从这些伤口中去窥探幽深斑斓的人性。《隐私之隐》讲的是在对他人隐私的观看与传播中过程中如何诱发了自身的疑心病和不安全感；《下水面馆》中的谢坚强在出狱后对妻子的各种猜忌其实根源于他年少时因为父亲的暴亡和母亲的背叛带来的深重的伤害与孤独；《滴血一剑》关注的是在现实与虚拟世界有着巨大反差的中学生的精神危机；《请你去钓鱼》里方晓惠的哥哥在醉前的奴颜婢骨与醉后的愤怒粗暴让我们窥视到底层人性情中压抑分裂的一面；《漂泊》里的乡村教师周破镜因为对女学生的爱恋被公之于众，失恋失业的双重打击让他从此成为生活与精神上的流浪汉，后又因为一句误打误撞的忽悠对他人命运的改变及臆想中被报复的恐惧，让他成为一个只能永远在路上的亡命之徒。
《月亮的颜色》归根结底讲的是一个男人和两个女人的精神创伤。早熟的少年胡立宇的悲哀在于，他一直活在哥哥的阴影中。他的貌丑孤僻行为乖张与哥哥的俊美聪慧形成鲜明对比，他就是哥哥的反面。要命的是，完美的集万千宠爱于一身的哥哥竟然因病去世，被嫌弃的胡立宇连一点翻身的可能性都没有了。他在哥哥的影子里愈加自暴自弃，泡网吧，搞女人，最后还杀了人；而网管肖丽霞的滥情乱性根源于她年少时的情殇，当青春初萌的少女在爱慕已久的男生面前展露自己美好稚嫩的身体时，这需要多大的勇气！而当她被对方拒绝时，又感到多大的屈辱，但懵懂无知的男生又何其无辜！愈是隐秘而不经意的伤害愈是刻骨铭心，这场还没开始就已夭折的初恋成为肖丽霞一生的伤口。她故意和女人有着同性恋般的黏糊，她跟形形色色的男人玩着一夜情，她把自己搞得像个暗娼和站街女，她把影子般的胡立宇当成初恋的替身。她所有的自虐与玩世只不过是为了凭吊那段永远逝去的爱情，并让少女时期的伤口永远新鲜地裸露着；还有廖玉雪，这个如她名字般冰清玉洁的冷美人在婚前跟未婚夫一直未曾逾矩半步，这让未婚夫很难受。是女人性冷淡吗？是女人在刻意地维护某种美好的东西吗？揭开故事的真相，是一个女孩被轮奸后的惨烈伤痛。它如毒瘤般深植于廖玉雪的身心，无论穿多么洁白的外衣或用多么高超的医学手段，都无法掩盖与剜除，也没有得到爱人的一丝理解与接受。
而剥开《听李东生讲故事》的故事内核，讲的其实是一个男人的现实窝囊与精神补偿。
李冬生是一个在生活中处处不如意的人，他所身处的与他所向往的一直相去甚远。他渴望打仗，却只能在部队上干文职；他想当屠夫，却只能上美术课画兔子。有压抑就有冲决。终有一天他到乡下当了流浪屠夫，温热的新血让他在老婆面前找到了久违的男人气息。李冬生还讲了他种冬虫夏草被骗的故事，讲他被骗后遭遇神迹、起死回生的故事。所有这些真真假假的背后，只是一个被老婆戴了绿帽子的男人在苍白地表露他现实的窝囊、内心的创伤以及如何在意念中把这窝囊与创伤中找补回来。因为老婆的轻看与出轨，他在课堂上画了半只兔子突然啜泣，他在宿舍楼举着菜刀追杀校长的卷毛狗，他如此愤怒悲伤，却又如此无能为力，还一次次被送进精神病院，只能通过臆想中的血性与强大找回男人的尊严，幻想中的发迹后捐建一所曾经关押过他的精神病院来表示微弱的反抗。
如形随影的时代症候。曹军庆的县城叙事在揭示当下人们形形色色的精神疾患的同时，也在指涉和隐喻着现实，在对这个时代思考与发言。社会转型期的各种乱象与纠结，改革的复杂深入带来的各种问题的突显，人被时代大潮的裹挟与淹没，他把它潜藏在一个个县城故事里面，既是故事的发生背景，更是拨动人心的无形大手。剥开小说人物一个个身份的外衣，裸露的是普遍的人性黑洞与社会暗疾，关于内心的虚无（《滴血一剑》里打完通关游戏的中学生与《下水面馆》里明白所有事情真相的谢坚强的内心有着某种相似之处），关于精神的分裂（《请你去钓鱼》里的哥哥与《月亮的颜色》里的廖玉雪），关于人与人之间的不信任（《下水面馆》里谢坚强对妻子的猜忌与《隐私之隐》里夫妻之间的相互怀疑与跟踪），关于男人与女人、上一代与下一代之间的深层隔膜与沟通的不可能（《滴血一剑》里的孩子与父母之间，《下水面馆》里的谢坚强对妻子、情人、母亲的不理解），关于阴影中的人对光亮的寻找和尊严的持守（《月亮的颜色》、《请你去钓鱼》），关于现实与虚拟之间的巨大反差（《滴血一剑》），关于紧张的人物关系背后所透露的阶层矛盾（《请你去钓鱼》）。
《听李冬生讲故事》亦然。从深层次看，它不是要讲一个被背叛的男人的愤怒与惨伤，不是要讲两个精神病人的乖张举止，而是从这些易被忽视的边缘人群或边缘地带中，发掘和思考社会问题和时代症候。一方面，物质生活的丰富发达，却有越来越多的人找不到精神的依托越来越多的人抑郁甚至自杀成为不争的事实；另一方面，又有多少势利无德的个人或机构在催生、诱使和加剧我们的精神疾患？！如果说，王小东的精神世界多少有几分遗世独立、我自悠然的自足味道，那么，李冬生的“被精神病”则充满了反抗的无效与挣扎的悲哀，他本是一个因为外在的背叛和内心的怯懦而伤痕累累的人，却还要被视为精神病人加剧这种伤害，他所有本应正常的反应与诉求因此而变得滑稽可笑。是他的表现不合理呢还是他身处的环境不合理？ 本应“医者父母心”的饶院长们为了牟取名利，挖空心思想把精神病院做大做强，专家预测、摸底排查、登记在册，还办培训班去教人去寻找、发现和鉴别精神病人，还摊派名额叫各乡镇送人进来。王小东因此被“凑数”，李冬生因此被指认。什么都可以量化，什么都可以摊派。深重复杂而又令人眼花缭乱的时代症候背后，是利欲熏心之后丧失了最基本的人文关怀的现实人心，让人禁不住叩问：到底谁有精神病？
所以，一方面是先锋精神支配之下对小说叙述形式的各种探索，一方面是现实关怀背后对社会狭缝的深层烛照，曹军庆的县城叙事系列小说因此格外值得品味与探究。它的所谓“不是那么好懂”，恰恰是对时下浅阅读或快阅读的一种回应，它检验着读者的审美水准与阅读耐性。当然，作为一个自觉自愿的写作者，曹军庆对这些也许并不在乎，他只顾马拉松式地讲述他的县城故事，痴迷于对文学县城的添砖加瓦，“就像要建造一座巴别塔，或者去推西西弗斯的巨石”。也许，这种纯粹的写作会让他走得更远并让人充满期待。
（作者单位：长江文艺杂志社）
微小狭缝的制作方法 篇3
1 微小种植体的植入
1.1 术前准备
接受植入的患者年龄最好大于12 岁, 已进入恒牙列阶段。患者年龄过小、骨密度较低, 无法保证植入的成功率, 且未萌的恒牙胚将使植入操作变得异常困难。应询问患者是否有肝炎、肾病、糖尿病、高血压、心脏病等全身性疾病及遗传性疾病, 以排除全身情况较差或骨质较疏松患者;询问患者过敏史, 为麻醉剂的选择做准备;女性患者应询问其是否在月经期, 避开这一免疫力下降、止血不利的生理周期。拍患者全口曲面断层片, 了解上颌窦、下颌神经管、颏孔等重要解剖结构的位置;拍植入区局部牙片了解植入局部是否存在牙瘤、颌骨囊肿、根尖囊肿等病变组织, 同时了解局部牙根走向及变异情况。
1.2 植入手术
目前微小种植体按植入方式不同, 可分为自攻型和助攻型2 种, 多家公司生产直径在1.2～2.1 mm之间、长度在6～15 mm之间的多种微小种植体。
1.2.1 助攻型微小种植体植入
以下颌C区第一磨牙与第二前磨牙间颊侧微小种植体植入为例, 首先进行植入区的消毒、铺巾、局部麻醉, 在两牙接触点牙槽嵴顶下5～7 mm处切开牙龈 (图 1) , 剥离器沿切口两边分离牙龈 (图 2) , 表面张力可使牙龈退缩, 露出植入区骨面。
然后慢速手机装配直径小于植入微小种植体直径的麻花钻穿透骨皮质 (图 3) , 方向需与两牙牙根基本平行, 并与两牙牙面垂直或接近垂直, 微小种植体植入专用螺丝手柄沿骨皮质穿通处将微小种植体拧入牙槽骨中 (图 4) 。擦拭血污, 去除洞巾, 结束植入手术 (图 5) 。
1.2.2 自攻型微小种植体植入
自攻型微小种植体植入时, 操作方法与助攻型微小种植体植入基本相同, 不同点在于自攻型微小种植体植入时无需使用配套的麻花钻穿透骨皮质来做钉道预备, 使操作变得更加简单。首先亦为植入区的消毒、铺巾和局部麻醉, 接着进行牙龈切开、牙龈分离, 然后利用微小种植体植入专用螺丝手柄在切口处直接植入微小种植体, 完成手术。
1.2.3 植入手术术中应注意问题
(1) 环境选择及器械准备:
植入手术应尽量在独立的手术空间内完成, 术前事先进行紫外线消毒, 减小术中感染概率;检查刀柄、尖刀片、牙龈剥离器、植入专用螺丝手柄等手术器械及微小种植体的准备及消毒情况。
(2) 切口选择:
手术切口的位置选择非常重要, 应选择两牙间距相对较大、提供骨质相对较多的部位, 一般以两牙接触点牙槽嵴顶下5～7 mm处为宜。
(3) 植入方向:
助攻型微小种植体植入时慢速手机装配的麻花钻穿透骨皮质的方向, 及自攻型微小种植体植入时植入专用螺丝手柄拧入微小种植体的方向应尽可能与相邻两牙牙根平行, 以免伤及邻牙。
(4) 注意术中询问:
植入时应随时询问患者情况, 如患者有较重的疼痛, 应立即停止手术, 检查是否伤及邻牙或其他解剖结构。
(5) 特殊情况处理:
自攻型微小种植体植入时, 如遇到颌骨骨质密度过高的患者, 利用植入专用螺丝手柄拧入微小种植体会变得非常吃力, 此时应避免盲目施力, 导致微小种植体断裂, 应取下植入专用螺丝手柄, 利用持针器或止血钳将微小种植体反向慢慢拧出;如此时已无法简单拧出, 可利用锥状金刚砂车针在微小种植体周围增隙后, 再将其反向拧出, 待伤口愈合后, 使用慢速手机装配麻花钻穿透骨皮质, 植入助攻型微小种植体。
1.3 术后处理及医嘱
如术中无较大损伤, 术后无需使用抗生素;术后应拍摄植入局部牙片, 尤其是患者术后有疼痛感的情况下, 观察微小种植体与相邻两牙的位置关系, 如出现微小种植体伤及邻牙或紧贴邻牙的情况, 应及时去除微小种植体, 待伤口愈合后再行植入。
术后嘱患者2 h内不得进食, 进食以温、凉、稀、软为主;勤刷牙、漱口, 保持创面清洁, 避免感染;刷牙时避免牙刷柄与微小种植体接触;如出现微小种植体松动、脱落情况, 不要惊慌, 应及时通报医生并妥善保管脱落微小种植体。
2 微小种植体的一般植入部位及类型选择
若直径过小, 微小种植体在植入过程中容易断裂;长度过短, 微小种植体的固位力不强, 正畸临床中一般推荐使用直径在1.5 mm以上、长度在8 mm以上的微小种植体。微小种植体体积较小, 可方便地植入到上下颌骨牙槽突、下颌骨体部、腭骨水平部等口内的任何需要部位。无论是上颌、下颌, 前牙区、后牙区, 腭侧、颊侧, 只要提供宽度大于2 mm、厚度大于11 mm以上的骨质, 即可顺利植入。
2.1 一般常见的植入部位
2.1.1 植入于上颌第一恒磨牙与第二前磨牙之间颊侧
此处微小种植体应植入在颊侧两牙接触点牙槽嵴顶下5～7 mm处, 上颌第一恒磨牙与第二前磨牙之间颊侧牙槽骨皮质骨厚度一般为1～1.5 mm, 植入处牙根间宽度约为3.2 mm, 且距口角距离较近, 术中口角便于牵拉, 故为微小种植体植入最多的位置, 植入后可用做前牙内收支抗或压低后牙时使用。一般可采用直径为1.5～1.6 mm、长度为9～11 mm的微小种植体 (图 6) 。
2.1.2 植入于上颌第一恒磨牙与第二恒磨牙之间颊侧
此处微小种植体应植入在颊侧两牙接触点牙槽嵴顶下5～7 mm处, 上颌第一恒磨牙与上颌第二恒磨牙之间颊侧牙槽骨皮质骨厚度略大于上颌第一恒磨牙与第二前磨牙之间颊侧牙槽骨, 植入处牙根间宽度仅约为2.1 mm, 且距口角距离较远, 术中操作较困难。若此处牙根间空间太小, 无法实施植入手术, 可在排齐上颌第二磨牙后, 远移第二磨牙后再行植入。植入后可做前牙内收支抗或压低后牙时使用。一般可采用直径为1.2～1.3 mm、长度为9～11 mm的微小种植体 (图 7) 。
2.1.3 植入于上颌第一恒磨牙与第二前磨牙之间腭侧
此处微小种植体应植入在距两牙接触点腭侧龈缘5～9 mm处的腭骨水平部上。上颌第一恒磨牙与第二前磨牙之间腭骨皮质骨厚度与相对的颊侧区域相近, 两牙间可以提供的植入空间较大, 约4.0 mm, 且距口角距离较近, 术中患者张口无需较大, 植入较方便。牙弓后端腭部黏膜较厚, 应使用较长微小种植体。可用做单侧扩弓支抗、也可在压低后牙或腭移上颌第一恒磨牙时使用。一般可采用直径为1.8～2.0 mm、长度为11～13 mm的微小种植体 (图 8) 。
2.1.4 植入于上颌第一恒磨牙与第二恒磨牙之间腭侧
腭大孔位于硬腭后缘前方约0.5 cm处, 上颌第三磨牙腭侧, 约相当于腭中缝至龈缘之外、中1/3处。肉眼观察此处黏膜略显凹陷, 腭大孔中有腭前神经及腭大血管穿出, 植入时应避开此位置, 避免损伤腭前神经、腭大血管。故此处微小种植体应植入在距两牙接触点腭侧龈缘5～9 mm处的腭骨水平部上, 可略偏向上颌第一恒磨牙。上颌第一恒磨牙与第二恒磨牙之间腭骨皮质骨厚度与相对的颊侧区域相近, 两牙间亦可提供较大的植入空间, 距口角距离较远, 术中患者应大张口才能满足植入需要, 植入操作较困难。植入后微小种植体可用来压低后牙或腭移上颌第二恒磨牙时使用。一般可采用直径为1.8～2.0 mm、长度为11～13 mm的微小种植体 (图 9) 。
2.1.5 植入于上颌前牙之间唇侧
前牙为单根牙, 所以两牙间可提供植入空间较大, 但微小种植体植入位置不宜过于靠近前庭沟底, 以免发生黏膜包绕。 此处微小种植体应植入在唇侧两牙接触点牙槽嵴顶下5～9 mm处为最宜, 上颌前牙之间颊侧皮质骨情况较好, 直视下操作, 使植入操作变得异常简单。在此区间微小种植体主要用于压低牙齿。一般可采用直径较粗为1.6～2.0 mm、长度为9～11 mm的微小种植体 (图 10) 。
2.1.6 植入于下颌第一恒磨牙与第二前磨牙之间颊侧
此处微小种植体应植入在颊侧两牙接触点牙槽嵴顶下5～7 mm处, 下颌骨体部包绕牙根的纵剖面上段形状类似三角形, 靠近牙冠部位的下颌骨所能提供的两牙间颌骨厚度相对较少, 如使用长度较长的微小种植体, 为满足植入需要, 位置可略靠近根尖方向。下颌第一恒磨牙与第二前磨牙之间颊侧皮质骨质地很好, 牙根间距离为3.4 mm。微小种植体在此区间植入后主要用于前牙后移, 也可用于磨牙后移、下颌第一恒磨牙的压低及颊移。一般可采用直径为1.5～1.6 mm、长度为8～10 mm的微小种植体 (图 11) 。
2.1.7 植入于下颌第一恒磨牙与第二恒磨牙之间颊侧
此处微小种植体应植入在颊侧两牙接触点牙槽嵴顶下5～7 mm处。下颌第一恒磨牙与第二恒磨牙之间颊侧皮质骨厚度充足, 牙根间距离为4.5 mm。此处至黏膜返折处距离较短, 微小种植体多数在牙槽黏膜上植入, 植入后应注意植入区清洁, 避免软组织包绕微小种植体骨外部分。距口角距离较远, 术中操作较困难。微小种植体在此区间植入后可用于前牙后移, 下颌磨牙的压低及颊移、前磨牙扭转的纠正。一般可采用直径为1.6～1.8 mm、长度为9～11 mm的微小种植体 (图 12) 。
2.1.8 植入于下颌尖牙与第一前磨牙之间颊侧
此处微小种植体应植入在颊侧两牙接触点牙槽嵴顶下5～7 mm处。下颌尖牙与第一前磨牙之间颊侧皮质骨质地略差于下颌磨牙区, 两牙接触点齿槽嵴顶下5～7 mm处牙根间宽度仅约为2.2 mm, 颏孔位于下颌第一、二前磨牙之间, 邻近植入区, 植入前应通过全口曲面断层片观察颏孔位置。植入前牙区的微小种植体骨外部分不易清洁、容易发生黏膜包裹, 给患者带来不必要的痛苦。如下前牙整体压低, 微小种植体一般应植入在下颌尖牙与第一前磨牙之间, 此处植入的微小种植体还可作为远移下颌磨牙的支抗。一般可采用直径为1.2～1.3 mm、长度为8～9 mm的微小种植体 (图 13) 。
2.2 确定植入部位的原则
(1) 植入时机:
植入手术最好在牙列排齐后再行实施, 可消除牙根倾斜对植入的影响, 更准确的定位植入位置, 提高植入成功率。
(2) 就近原则:
确立植入的部位, 首先应该根据使用的需要出发, 植入部位应尽量靠近使用区, 使加力变得直接、简单、有效。
(3) 利于效能发挥:
有多个植入部位可供选择时, 应选择更能发挥微小种植体效能的位置, 如在远移第一恒磨牙时, 可选择在第一恒磨牙与第二前磨牙之间、第一前磨牙与第二前磨牙之间、尖牙与第一前磨牙之间颊侧植入微小种植体做为控制前牙唇倾的支抗, 若植入区选择在尖牙与第一前磨牙之间颊侧在远移第一恒磨牙后还可做为远移第一前磨牙、第二前磨牙支抗使用, 发挥的效能大于前2 个植入位置, 为远移第一恒磨牙的首选植入位置。
(4) 根据操作难度:
内收前牙时, 可选择第一恒磨牙与第二前磨牙之间、第一恒磨牙与第二恒磨牙之间颊侧植入微小种植体做为控制磨牙近移支抗, 而第一恒磨牙与第二前磨牙之间位置靠近口角, 视野较好, 手术操作难度较小, 应为首选位置。
(5) 考虑患者感受:
下前牙的压低可选择在两下中切牙之间、下中切牙与侧切牙之间、下侧切牙与尖牙之间、下颌尖牙与第一前磨牙之间颊侧植入微小种植体完成, 但植入下前牙区的微小种植体骨外部分不易清洁、容易发生黏膜包裹, 给患者带来不必要的痛苦, 故下前牙整体压低, 微小种植体一般应植入在下颌尖牙与第一前磨牙之间为宜。
(6) 整体考虑:
在保证矫治顺利实施的情况下, 应尽量减少微小种植体植入的数量, 减少患者的痛苦及经济负担。如同时压低第一恒磨牙与第二恒磨牙时, 应将其做为整体对待, 在两牙之间颊、腭侧各植入1枚微小种植体即可, 无需将两磨牙分别考虑。
摘要：通过对微小种植体植入时的术前准备、手术操作、术中应注意问题、术后处理及医嘱的论述, 介绍微小种植体植入的整个过程。同时, 通过对植入部位的确定原则, 及8个微小种植体常见植入部位的介绍, 为正畸医生在临床正确使用微小种植体提供一定的参考。
微小狭缝的制作方法 篇4
随着微小零件的广泛应用,对其加工精度的要求也不断提高。现有的各种成形加工方法难以满足对工件材料、加工精度、生产效率及生产成本的诸多要求,探索一种低成本、高效率的微小结构件超精密复合加工新方法具有重要意义[1]。
按成形方式的不同,加工可分为去除加工、变形加工及累积加工三种方式[2]。微小零件制造精度介于MEMS技术[3]与传统精密以及超精密加工技术之间。微小零件的制造技术主要有以下三种:
(1)比较成熟的以硅微工艺和LIGA技术[3]为代表的微电子技术,即MEMS技术。
这种加工技术属于去除加工方式,主要用于半导体材料加工,可实现零件的大批量生产。但存在着材料去除率较低、加工设备昂贵、加工材料单一等问题,且三维构件加工能力较差。
(2)以传统精密机械加工为背景的制造技术,如精密车削、铣削加工等。
该技术也属于去除加工方式,但对材料的适应性较强,而且有利于复杂三维结构的加工,因此广泛应用于精密机械、电子和光学等领域。但这种加工技术难以满足被加工零件特征尺寸较小的情况[3]。
(3)一些微细特种加工技术,如微细超声电解复合加工技术、微细超声电火花复合加工技术等。
这种技术既包括超声波微细加工和聚焦离子束等材料去除加工技术,也包括电沉积、激光焊接等附着、结合(累积)或变形加工技术[4]。这些加工方法适应性广,但其加工机理较为复杂,生产成本较高。
不同的加工技术有其不同的特点、加工能力和适用范围。由于微小结构件的尺寸小以及三维结构复杂,采用传统的精密、超精密加工技术时对机床、刀具以及夹具等提出了更高的要求,很难达到预期的加工精度和表面质量[5,6]。鉴于微小零件精密加工常用的方法及存在的问题,本文提出一种微小零件精密加工的复合方法。
2 微小零件精密加工的复合方法
2.1 表面涂覆技术
表面涂覆技术是在基质表面上形成一种膜层的技术。涂覆层的化学成分、组织结构可以和基质完全不同。表面涂覆技术包括电化学沉积、化学沉积、气相沉积、堆焊与热喷涂等[4]。表面涂覆是累积加工的一种方式,常用的表面涂覆加工方式有电刷镀、电弧等离子喷涂、PVD-离子镀等[7]。其中,离子镀属于物理气相沉积,是指在真空的条件下,利用气体放电使气体或被蒸发物质部分离子化,在气体离子或被蒸发物质离子的轰击作用下,把蒸发物或其反应物沉积在基底上。PVD-离子镀具有膜层附着力强、可镀材料广泛、沉积速度快(0.1～50μm/min)、沉积温度低等显著优点[8]。
2.2 涂覆技术的新用途
一般零件中,涂层多用来改善零件的表面质量,提高防护性能和机械性能,增加美观,而对零件的尺寸精度不会产生显著影响。但微小结构零件中,涂层厚度将改变零件的尺寸和形状,而涂层厚度能够精确控制到纳米级,因此,只要采用合适的方法精确控制涂层的厚度,就可以将微小零件的尺寸精度提高到纳米级,从而控制零件的制造精度和表面质量[9]。目前,精密/超精密加工技术以及涂层技术相对比较成熟,精密加工技术的经济加工精度一般可达微米级,涂层厚度可以精确控制在纳米级。这两种技术的综合运用,为微小零件的微纳级精度制造技术的创新提供了可能。
2.3 微小零件精密加工复合方法的基本思想
基于尺寸链理论与精度理论,综合运用切削加工技术、精密测量技术和精密可控表面涂层技术,实现先“-”(切削加工去除材料)后“+”(涂覆加工添加材料)进行精密加工。放大微小零件的制造公差或调整其基本尺寸,先按照精密切削(磨削)的经济加工精度进行加工,在进行精密测量的基础上,通过精密控制涂层的厚度对零件尺寸进行补偿,将零件的最终精度由原来取决于机械加工改为取决于涂层的最小厚度(公差),使得微小零件的制造精度得以大幅度提高。
2.4 研究意义
研究微小零件精密加工的复合方法的意义主要在于以下三点:
(1)开创了微小结构件微纳制造的新方法。
根据微小零件结构特点和加工要求,用较低的成本完成精密去除加工,在精密测量的基础上,采用精密涂覆技术补偿零件的尺寸及其精度,开创了一种微小结构件微纳制造的新方法,提供一条经济合理的新途径。
(2)实现了精度和表面质量的同步提高。
精密加工技术与精密涂层技术的有机结合,把精密涂层技术作为实现微小零件微纳制造精度的最后一道工序,根据微小零件的设计要求确定合适的涂层材料和工艺,使零件制造精度和表面质量得到同步提高。
(3)多项技术的集成。
集成精密加工、精密测量技术以及精密涂层等多项技术优势,综合运用去除加工与累积加工两种方式,发挥各自的特长,优势互补。
3 微小零件精密加工复合方法的工艺路线
3.1 支撑理论及技术
微小零件精密加工复合技术涉及面广,是多项理论和技术的集成。该技术特别有赖于尺寸链理论、精度理论、精密加工技术、精密测量技术及表面涂覆技术的支撑,以及计算机技术、试验技术及测试技术等的支持。
3.2 工艺路线
如图1所示,基于涂覆技术的微小零件精密加工复合方法包括以下几道主要工艺阶段:
(1)确定零件的最后一道切削(磨削或其他加工方法)工序的工序尺寸及其公差。
(2)切削加工,形成传统意义上的“不可修复废品”。
(3)测量切削加工工序的实际尺寸,计算补偿量及涂覆层厚度。
(4)调整涂覆参数,进行涂覆加工。
(5)加工完成。
4 微小零件精密加工复合方法的关键技术及难点
4.1 确定机械加工工序尺寸及其精度
基于尺寸链理论,分析涂层厚度对加工精度的影响。机械加工工序尺寸、表面涂层厚度、工件最终尺寸三者之间相互关联,构成尺寸链。确定涂层的总厚度时应考虑机械加工工序的公差、粗糙度及表面缺陷层等主要因素。涂层厚度过大,影响到生产效率、生产成本及使用性能;涂层厚度不足,零件精度及表面质量得不到提高,达不到涂覆目的。
4.2 正确处理工艺尺寸链的负公差问题
两道工序的工序尺寸之“和”为工件最终尺寸。通常机械加工工序尺寸与涂层厚度为组成环,工件最终尺寸为封闭环。由于加工工序精度低,而工件最终尺寸精度高,可能会出现封闭环公差为零甚至为负的情况。
处理负公差的对策是采用合理工艺顺序进行尺寸及误差补偿,而不采用扩大封闭环公差的方式。图2所示的尺寸链中,机械加工尺寸为组成环(增环),基本尺寸由测量所得,公差取决于测量仪器及测量方法;涂层厚度也为组成环(增环),公差取决于涂覆工序的精度,为纳米级。这样,组成环公差之和不大于封闭环公差,从而解决了负公差问题,既保证精度要求,又不增加操作难度和加工成本。
4.3 选择合适的涂覆方式和涂覆材料
各种涂覆技术的基本原理,涂覆过程、涂覆条件和涂覆结果各不相同,涂覆材料的力学以及化学性能也相差很大,与基体的结合性能也不一样。涂层与基体材料的结合性能是涂层技术优劣的重要考核指标[5]。现有研究表明,不同的涂层材料与基体的结合性能有明显的区别。因此,根据不同结构件的材料选用不同涂层材料和方法,使其结合性能达到使用要求,实现性能和精度的统一。图3所示为一种涂覆后的零件(基体材料为40Cr,涂层材料为TiN和CrN)。对于TiN涂层,采用激光冲击法测量其结合强度,该涂层可承受12J/mm2的激光冲击,涂层硬度可到达3000HV,其热稳定性优良。
4.4 涂覆过程中涂层厚度精密控制
在涂覆过程中,涂层厚度将受到工作环境压力、基体温度、涂层材料沉积速率等诸多因素的影响,准确控制涂层厚度存在较大的困难。涂层厚度的控制主要有两种方法:一种是在试验的基础上,先采用模拟退火方法对工艺参数优化,使沉积速度较为稳定,然后采用神经网络方法进行预测,达到所需补偿量;另一种方式是采用在线测量,可采用石英晶体振荡仪,监测厚度范围0.1nm～999.9μm。通过对沉积过程的实时监测,保证最终的补偿量要求。
5 结束语
精密加工复合方法涉及了精密/超精密加工、特种加工、表面工程、精密测量等多项技术,开创了微小结构件精密超精密制造的一条新路。目前,简单微小零件的计算机模拟及涂覆试验业已完成,进入测试阶段。前期的大量试验表明,气相沉积厚度可以达到微纳米级,表面粗糙度也可以控制在几纳米到几十纳米之间,涂层结合力与沉积温度、真空度、气体分压比、脉冲偏压、溅射电流等沉积参数密切相关,之间的关系也正在研究。另外,该复合方法对零件使用性能及强度的影响还有待于进一步研究。
摘要：分析了微小零件精密加工常用的方法及存在的问题,提出了基于涂覆技术的微小零件精密加工复合方法,并论述了其基本思想、工艺路线及研究意义,讨论了其关键技术。该精密加工复合方法集成了精密加工技术、测量技术和表面涂覆技术等,将去除加工与累积加工两种加工方式相结合,先切削后涂覆,可达到精密加工的技术要求,保证了加工精度和表面质量的同步提高。
关键词：微小零件,精密加工,涂覆技术,复合方法
参考文献
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微小狭缝的制作方法 篇5
狭缝摄影测量是一种测量目标运动状态的重要方法,在常规靶场武器测试中占有极其重要的地位。它通过扫描式的成像方式获取运动目标在不同时刻通过特定位置时的缝隙影像,记录目标的运动状态,进而采用特定的图像解译与测量分析方法实现对运动目标速度、加速度、姿态、章动角和转速等参数的测量。国内有较多的学者和专家在靶场飞行目标的狭缝摄影测量方面做了深入细致的研究[1,2,3,4],取得了一系列的成果,并应用于靶场测试、工业生产和科研工作等领域,获得良好的效益。
相对于普通相机的摄影测量方式而言,狭缝摄影用于进行运动测量具有如下特点:
(1) 图像的信息量大。狭缝影像除含有目标的空间位置信息外,还含有重要的时间信息,为实现运动状态测量提供了条件;
(2) 受视场角的限制较小。狭缝成像不需要目标完全位于相机视场中,只需要保证目标从头至尾按时间顺序依次经过相机视场;
(3) 图像解译与测量困难。狭缝影像中目标的外形依赖于目标的运动状态,其空间结构不直观,需要使用特殊的处理方法进行目标解译。
1 狭缝摄影机的发展
目前狭缝摄影测量主要采用光机式狭缝摄影机(光学-机械式)将目标运动过程拍摄下来,存储介质为胶片,再利用光学系统把胶片的图像投影到数字化板上,在数字化板上进行特征点测量,完成特征点坐标数据的采集、显示,然后进行处理。该方法存在的问题是光机式狭缝摄影机受装卸胶片数量的限制,不利于多目标拍摄,而且其画幅大小不固定,不同于其他摄影系统能预设统一尺寸,不利于判读仪判读胶片图像。电子式狭缝摄影机(电子-光学式)能较好地弥补这些不足,实现多目标试验参数的实时或准实时测量、分析与处理,大大节约了人力资源,缩短了试验周期。随着图像传感器技术的发展,基于线阵CCD,CMOS图像传感器的电子式狭缝摄影机逐渐成为研究热点。
1.1 光机式狭缝摄影机
光机式狭缝摄影机的发展较早而且技术已比较成熟,至今仍广泛应用于各类靶场测试中。下面简单介绍一些常用光机式狭缝摄影机。
(1) 改制型狭缝摄影机[1]
最早使用的光机式狭缝摄影机是由Fastax补偿式高速电影摄影机改制而成的,其后还有由前苏联产CKC-1型16 mm高速电影摄影机、德国产Pentazent高速电影摄影机等改制而成的产品。改制型的狭缝摄影机是很不经济的,每次所用胶片需要较多,给冲洗、判读带来很大麻烦,胶片的运动速度也受到限制,所以使用并不广泛。
(2) 鼓轮型狭缝摄影机[1]
鼓轮型狭缝摄影机是结构最简单的光机式狭缝摄影机,也是靶场测试中使用最多的狭缝摄影机。鼓轮型狭缝摄影机的胶片借助于高速旋转的鼓轮实现高速运动。由于它的调速范围很大,因此可以适应靶场上绝大部分运动目标的测试工作。根据胶片依附在鼓轮的外表面上还是内表面上,又可以把它分为外鼓轮型和内鼓轮型。外鼓轮型结构更为简单,设计和使用均较方便,但是由于高速旋转时胶片的离心力使它在成像时产生离焦和变形。当胶片的运动速度超过50 m/s,就要采用内鼓轮型了。国内研究的几种鼓轮型狭缝摄影机,其主要技术指标见表1。
(3) 转镜式狭缝摄影机[1,2]
转镜式狭缝摄影机实质上就是转镜扫描摄影机,当像的扩展方向沿着狭缝长度方向进行时,胶片上的记录结果是像的空间位置和时间的关系函数;若像的扩展方向与扫描方向一致,并实现速度同步,便可以进行同步弹道摄影。英国Hadland公司为同步弹道摄影设计了一种新型的触发转镜扫描摄影机,采用了触发式旋转反射镜和固定式平面Polaroid胶片系统。在胶片平面上扫描速度从40～360 m/s可调,可以很清楚地拍摄速度为1 200 m/s步枪子弹飞行照片。转镜式狭缝摄影机精度高、效果好,但由于其孔径小,对照明要求高,而且价格昂贵,不适宜野外频繁使用。所以在常规靶场测试中使用较少,多用于诊断爆炸现象、等离子体及激光核聚变等超高速现象。
(4) 变像管式狭缝摄影机[1,2]
变像管式狭缝摄影机的扫描速度可达到105 mm/μs,可以用它来进行同步弹道摄影。它是通过转像镜将目标像成在变像管的光阴极上,将光学图像转变为电子图像。通过电磁场对电子束进行加速、聚集、通断、偏转等控制,电子束轰击荧光屏,重新又获得可见图像,最后用接触式光学纤维板与干板或软片耦合得到照片。特点是分辨率高,光增益大,对照明要求不高,接收同步开启信号方便,扫描速度快,适合测量速度大、尺寸小的飞行弹体。
1.2 电子式狭缝摄影机
随着图像传感器技术的迅猛发展,结合采用线阵图像传感器芯片的摄影技术和狭缝摄影技术于一体,提出了线阵CCD,CMOS狭缝摄影技术,使得研制线阵CCD狭缝摄影机和线阵CMOS狭缝摄影机成为现实。
(1) 线阵CCD狭缝摄影机
现阶段线阵CCD行扫描频率较低,获取图像变形较大,线阵CCD狭缝摄影机还不能达到实用,但国内科研机构已经开展了一些相关的研究。从1992年中国科学院西安光学精密研究所陈良益等提出了CCD狭缝摄像的概念开始[5],CCD狭缝摄影受到越来越多的关注。1995年西安华山机械研究所就提高线阵CCD的扫描速度应用于高速摄影[6],提出了并行CCD线阵概念,即每单元有一输出线,就相当于扫描速度提高n倍,但由于器件过于复杂,仅仅停留在设想阶段。2002年北京理工大学做了双CCD交汇测量系统的设计研究[7],在利用CCD检测武器的弹着点及命中概率等方面作了有益尝试。2005年军械工程学院根据线阵CCD的工作特性,通过对弹丸CCD试验数据进行分析,提出了一种完整的弹丸图像恢复方法[8]。2008年电子科技大学、东南大学等单位对线阵CCD数据采集系统进行了研究设计[9,10]。2009年中国科学院西安光学精密研究所研究设计出基于线阵CCD的弹道同步式狭缝摄影系统[11],但由于系统的测量精度受到CCD像元尺寸以及扫描速度的限制,只能有效测量速度低于500 m/s的运动弹体。
(2) 线阵CMOS狭缝摄影机
2004年浙江大学提出了基于线阵CMOS图像传感器的长水泡检测方法[12],是国内较早使用线阵CMOS图像传感器获取图像的机构。2005年北京大学遥感与地理信息系统研究所提出了应用低成本线阵CMOS图像传感器构建高速摄像系统方案[13],简要地对基于线阵CMOS图像传感器的摄像系统进行了设计。相比线阵CCD狭缝摄影机,线阵CMOS狭缝摄影机国内研究相对比较少。但是由于CMOS传感器相对CCD传感器有集成度高,功耗小,造价低廉,没有光晕等优点,随着超大规模集成工艺的飞速发展,CMOS图像传感器成像质量已接近并将超过CCD图像传感器。因此线阵CMOS狭缝摄影机也将成为研究、开发的新热点[13,14]。
2 狭缝摄影原理
2.1 狭缝摄影工作原理
狭缝摄影成像的原理如图1所示[2]。目标像的飞行方向与胶片运动方向一致,目标像的速度vi用胶片的运动速度vf来补偿,使目标在成像曝光过程中没有因目标的运动而产生相对于胶片的位移。狭缝垂直于目标像的运动方向,使目标像从头到尾依次局部曝光而成一幅完整的像。由于局部的像通过狭缝的曝光时间很短,即使目标像与胶片的运动速度同步效果不是很好,也不致于影响成像的清晰度。通过所得的照片反映的空间信息,可以取得运动目标部件分离及其损坏机理;再结合胶片上戳记的时标标记所反应的时间信息,可以测定运动目标的速度、转速和章动角等参数。
2.2 目标速度的测量
运动目标速度的测量可以根据弹丸通过狭缝区域时的飞行距离和时间来计算[3,15]。图2所示的是运动目标在胶片上所形成的影像。
已知目标的实际长度为L,在胶片上所成影像的长度为l,胶片的运动速度vf,可以计算出目标经过狭缝区域的时间Δt=l/vf。由于飞行中的目标轴线是与狭缝基本垂直的,可以将目标的实际长度当作目标的运行距离,于是得到目标通过狭缝区域的飞行速度v0,即:
2.3 目标转速的测量
为测量目标的转速,一般在目标外表面上设置与目标主轴平行的直线标记线如图3(a)所示。根据狭缝摄影机的摄影原理,旋转目标的条形标记经过相机的狭缝后成像在胶片上时都变成了螺旋条纹,如图3(b)所示。在目标体和该条纹上,选择并判读P1,P2,E1,P3,P4,E2共6个点。显然,P1P2即为目标直径,同理,P3P4也是目标直径,据此也可求出目标半径R,取均值:R=(P1P2+P3P4)/4。
设E1在直径P1P2上的投影点为E′1,E′1到P2的距离为P2E′1,可以得到图3(c)中角α1为:
因此,E1P2两点间的圆心角为:
同理,E2P4两点间的圆心角为:
这两个圆心角必不相等,其差值就是该条纹标记通过狭缝时目标转过的角度。于是目标转速:
式中:Δt为标记通过狭缝的时间。
2.4 目标章动角测量
章动角也叫攻角,是指飞行中的目标体轴线与其质心速度方向的夹角。用一台狭缝摄影机所记录下来飞行目标的像只能表征这个投影面的章动角,而目标的飞行章动角具有空间性,因此要得到目标的空间章动角,就需要有两台狭缝摄影机进行交汇摄影[4,16]。为了节省所用的狭缝摄影机数量,在弹道的下方放置一块45°的用平面反射镜做成的双像器。这样,摄影机拍摄到的将是弹丸及其通过45°反射镜在胶片上所成的两个像,即可以正交拍摄弹道上同一点的目标图像,使一台相机起到两台相机交汇摄影的效果。
目标体轴线与胶片中心线的夹角即为目标的章动角在垂直面或水平面的投影,如图4中所示。w1和w2为章动角w在空间两个方向上的分量。
通过测量h1,l1和h2,l2即可以分别得到w1,w2,如下式:
由此可以得到空间章动角w:
以上原理是以光机式狭缝摄影机为例进行阐述的,记录介质为胶片。以线阵CCD,CMOS图像传感器光电转换效应进行图像记录的电子式狭缝摄影机,其摄影原理也是相似的。不同点在于光机式狭缝摄影机是通过机械装置带动胶片运动来进行扫描,并获取运动目标空间信息的。而电子式狭缝摄影测量系统则不需要机械扫描,线阵CCD,CMOS图像传感器的自扫描功能将实现空间信息的获取。
3 有待突破和解决的问题
目前常规靶场主要采用光机式狭缝摄影机进行测量,随着图像传感器技术的不断发展,采用电子式狭缝摄影机获取狭缝影像将成为发展方向。当前采用电子式狭缝摄影机对靶场飞行目标测量主要存在以下问题:
(1) 数字狭缝影像的获取。主要是受图像传感器技术发展水平的制约,由于现在图像传感器的光电响应时间较长和像元分辨率不高等原因,目前电子式狭缝成像设备获得的狭缝影像质量低于传统光机式,要取代目前靶场普遍采用的光机式狭缝设备,提高电子式狭缝设备的技术指标,获取足够清晰而准确的数字图像是一个关键的步骤。
(2) 狭缝图像分析技术。目前的狭缝图像分析技术主要以手工操作为主,对判图员的经验和熟练程度要求高,且费时费力,导致测量的速度和精度受到较大的限制。另外,以手工操作为主的图像分析技术对数据的利用不够充分,没有发挥数字图像的优势,因此研究新的自动化程度高,分析精度高,速度快的数字狭缝图像分析技术具有重要的理论和实际意义。
4 结 语
狭缝摄影测量的特殊成像原理使之在测量飞行目标的姿态、章动角、速度和自转速度方面具有独特的优势,因而成为飞行目标参数测量的重要方法而被广泛应用。但传统的光机式狭缝摄影机存在操作不太方便,人工参与较多,后期处理繁琐等问题,难于适应现代化靶场测量实时性、自动化等要求。随着图像传感器技术的进一步发展和测量分析、处理技术的不断提高,采用电子式狭缝摄影机获取狭缝影像,应用先进的测量分析方法提高实时和事后判读的精度,并通过数字计算机控制,实现靶场飞行目标运动和姿态参数测量的全自动、智能化、高精度、高可靠度、全实时,将成为一种必然的趋势。