1、3 物场分析u物场的构成与定义u物场组建规则u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o 课题模式对应的三种物场构成n一个元素n两个元素n三个以上的元素n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o 1S课题：测量山洞的高度n只有S1山洞，需要加入一个物质和一个场n条件限制苛刻：仪器有，但重量应几乎为零或者为负值（升力）n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！o 2S课题：精确测量机油中是否含水的方法nS1油，S2水，需要加入一种简便易得的场n在区分性的众多特性中，
2、沸点、比重是最普遍的特性n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o 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nS1导杆，S2水， 力场F水压 不好用n去掉坏场，更换S2 S1,S2 管道水空气中的水n 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o 物质：材料、技术系统或其组成部分、外部环境、活的有机体n揭示物体实质，抛开物体多余的特性，区分能引起
3、冲突的特性；n物质解除了我们对物体的认知惯性o 相互作用：影响、作用，联系o 场：技术系统中的广义场n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n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o 规则1：构建完备的物场模型，进行物场转换n 改进物场模型，增强物质可控性、保障场发生所需作用n 例子：向火柴盒填
4、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o 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o 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n 补充物可引入到o 物质内部内部复合场（S2，S3）o 物质外部（不允许引入到物质内部时）外部复合场S2，S3n 例子1：内部复合场o 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n 例子2：外部复合场o 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
5、许引入其它物质o 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n 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n 例子：保证赛车与道路的附着性o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o 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S3n 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
6、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o 规则5：多做一点，再把多余的部分带走n情况1：场的盈余部分由物质带走n情况2：物质的盈余部分由场带走n 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n 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o 规则6：把最大作用状态作用于与之有关联的另一物质n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：o 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
7、，使需要拉伸的钢筋变长媒介的作用媒介的作用情况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o 规则7：n大作用场：在特定区域引入防护物质，以屏蔽过强的作用场n小作用场：在特定区域引入物质用于生成局部的强化场n例例1 1：防护面具（S2）：焊接区需要强光（Smax），眼部需要弱光（Smin）n例例2 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o 规则1：非完备物场，构建完备的物场模型，进行物场转换o 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o 规则3：引入外部环境中现有的物质
8、，在外部环境中形成物场o 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S3o 规则5：多做一点，再把多余的部分带走o 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o 规则7：n大作用场：在特定区域引入防护物质，以屏蔽过强的作用场n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o练习练习1 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)。o分析分析：要求迅速而准确地发现微小的液滴，“迅速”与“准确”是矛盾的；o答案：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
9、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。o经验：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o 练习练习2 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。o 分析：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；o 答案：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
10、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。o 经验：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o 练习练习3 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o 分析：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?o 答案：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。o 经验：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o 例例4：需要设计容易拔出的楔子。o 分析：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。o 答案：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。o 经验：经验：加入了第二种物质(衬垫)和场(热场)。 关键技术：关键技术：补充物场缺失元素补充物场缺失元素n场通过第二种物质作用于第一种物质；n使第一种物质通过第二种物质，让携带信息的场表现出来
