定制测试台模拟人体重量,通过利用垂直管将低碳钢载荷杆直接引导到真菌鞋垫上。这些测试台经过工程设计,使用特定重量(例如 35 公斤)施加纯垂直压缩应力。这种设置准确地复制了个人在单脚或双脚站立情况下所施加的机械压力。
该方法的核心价值在于能够隔离垂直力,使研究人员能够定量地绘制物理压力强度与鞋垫电信号响应之间的关系图,而不会受到外部变量的干扰。
模拟压力的力学原理
引导力的施加
测试台依靠垂直管来容纳和引导低碳钢载荷杆。这种结构设计至关重要,因为它将重量的移动限制在单个轴上。
通过引导载荷杆,测试台确保施加到真菌鞋垫上的力是纯垂直压缩应力。这消除了可能影响灵敏度数据准确性的横向运动或剪切力。
将重量校准到人体指标
研究人员使用加工成特定质量的低碳钢杆作为压缩载荷。通常使用35 公斤等常见基准来代表人体重量的很大一部分。
这允许模拟不同的站姿配置。例如,35 公斤的载荷可以模拟一个较轻的人单脚站立时的压力分布,或者一个较重的人将重量分布在双脚上的情况。
测量传感器响应
施加已知质量的主要功能是生成有关鞋垫性能的数据。真菌材料在受到压力时会产生电信号响应。
通过将钢杆的已知重量与电输出相关联,研究人员可以定义材料的灵敏度。这在机械输入(压力)和数据输出(信号)之间创建了一个可量化的联系。
理解局限性
虽然这种方法在标准化测试中很有效,但它存在固有的限制。
静态与动态模拟
重力驱动载荷杆主要模拟静态站立条件。它没有考虑到行走、跑步或冲击等复杂动态力,这些力会引入加速度和可变的压力速率。
力的理想化
导向管提供的“纯垂直压缩应力”创造了一个理想化的实验室环境。在实际应用中,人的脚步涉及复杂的角度、滚动运动和剪切力,而这种特定的测试台配置无法复制。
为您的测试目标做出正确的选择
为了从这种测试方法中获得最大价值,请将测试台的功能与您的特定数据要求相匹配:
- 如果您的主要重点是传感器校准:优先考虑低碳钢重量的精度,以确保电信号基线准确且可重复。
- 如果您的主要重点是用户模拟:计算特定的载荷杆重量,以匹配您目标人群的确切部分体重(例如,双腿站立时的总质量的 50%)。
通过严格控制垂直载荷,该测试框架提供了验证真菌鞋垫作为可行压力传感器的基础数据。
摘要表:
| 组件/因素 | 规格/详细信息 | 对测试的影响 |
|---|---|---|
| 载荷机制 | 垂直导向管和低碳钢杆 | 确保纯垂直压缩应力;消除横向干扰。 |
| 施加的载荷 | 通常为 35 公斤(可变) | 模拟单脚或双脚站立情况下的体重。 |
| 数据输出 | 电信号响应 | 将机械压力映射到可量化的传感器灵敏度数据。 |
| 模拟类型 | 静态站立条件 | 为传感器校准和材料验证提供稳定的基线。 |
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参考文献
- Anna Nikolaidou, Andrew Adamatzky. Responsive fungal insoles for pressure detection. DOI: 10.1038/s41598-023-31594-9
本文还参考了以下技术资料 3515 知识库 .