新型动物离心机的初建、调控与设想

姚　萍, 　李云义, 　姜丽萍, 　刘志洋
摘要: 　目的　建立新型动物离心机模拟加速度飞行环境。方法　应用变频器的控制技术控制新型动物离心机的动力系统。结果　能够模拟高G值、不同G值增长率、单相和多相峰值加速度组合。结论　新型动物离心机结构简单,操作性强,功能完善。
关键词: 　加速度; 　离心机; 　动物
　　随着现代战斗机的机动性能的增加,高G 值可引起飞行人员的意识丧失（ G- LOC） ,从而威胁飞行安全,因此,加速度对人体的影响更加受到重视,已成为航空医学研究的重点之一。同时也是航医本科班学生必须掌握的教学内容,为此我们依据航空动力学原理,研制一台新型动物离心机,以模拟高G 值、不同G 值增长率、单相和多相峰值加速度组合的飞行环境,探讨飞行人员对加速度耐力不足、加速度引起意识丧失等问题,并且应用到生理实验教学当中。现报道研究如下。
1 　新型动物离心机的初建
1. 1 　动物离心机的支撑结构　由槽钢焊接固定框架,用大理石板做外观装饰、稳定配重和降低噪音。
1. 2 　动物离心机的动力装置　电动机:4 级交流电动机,转速1 400 r/ min ,电压380 V ,频率50 Hz/ s ,功率1.5 kW。控制仪:应用SanKen - 高功能*式变频器（日本） 。
1.3 　动物的固定装置　主轴: 由直径为6.0 cm ,高度为75.0 cm 的中空钢轴构成。动物固定:动物固定有三种方法:四肢固定法、玻璃罩法、台式翻转法（可产生不同的翻转动作） 。旋转臂:旋转臂厚为1.0 mm ,直径为7.0 cm ,长为5.0 m 的白钢管制成（以动物心水平半径为2.28 m） 。负重平衡架:用来配重,使离心机两侧保持平衡。
1. 4 　动物离心机的记录系统　八道生理记录仪（郑州仪器厂） 、心电图机（日本） 。
导电方法:采用悬线法。
动物连接记录电极（或换能器） →悬线环→八道生理记录仪和心电图机（见图1） 。

1. 5 　新型动物离心机的实验原理　依据航空动力学规定,当动物头朝向轴心时,受到持续性+ Gz 值加速度的作用;当动物尾朝向轴心时受到持续性- Gz 值加速度的作用。根据公式:
a = V 2/ R = （2πnR） 2/ R = 4π2 n2 R , G = a/ go
（ n :代表离心机的每秒转数）
通过变频器控制仪的调控,就可获得不同G 值的加速度,也可控制G 值增长率。
2 　新型动物离心机的调控
　　动物离心机的调控主要由日本SanKen ———高功能*式变频器来完成。可产生不同G 值增长率, G 值范围为0～20Gz ,电动机与离心机主轴的转数比为20∶1 。
　　SanKen - 高功能*式变频器操作面板的显示模式分为状态显示模式和功能显示模式两种类型,通常选择功能显示模式进行离心机的调控, [ PROG]键为功能显示模式键,按输入[ ENTER]键设定,开始运转键[ FWD] ,运转结束键[ STOP] 。具体如下。
2 . 1 　单相峰值的设定　首先打开功能显示模式[ PROG]键,设定cd099 将变频器初始化。
按[ ENTER]键输入:
设cd101 运转模式选择运转图形为“1”,然后设定所需的加速时间cd019、运转时间cd103、减速时间cd023。
其他运转模式设成“0”。
设cd102 图形运转的重复次数设为“1”。
zui后确定开始运转[ FWD]键,按[ STOP]键停机。
2. 2 　双相和多相峰值组合的设定　打开功能显示模式[ PROG]键。
按[ ENTER]键输入:
设cd101 运转模式选择运转图形为“1”,然后设定三种或多种运转速度: 　1 速:加速时间cd019 ,运转时间cd103 ,减速时间cd023。2 速:加速时间cd020 ,运转时间cd104 ,减速时间cd024。3 速:加速时间cd021 ,运转时间cd105 ,减速时间cd025。
其他运转模式设成“0”,设cd113 正转为“21”。
zui后确定开始运转按[ FWD]键,按[ STOP]键停机。
3 　启用新型动物离心机的要求
　　实验者认真负责,分工有序,专人专项,准备好一切实验物品。开机前,电源安全接地,检查所有实验设备是否运转正常,零部件及动物均牢固无松动。动物离心机的旋转臂两端重量应保持平衡,以达到稳定旋转。
　　动物离心机旋转时,如有故障立即停止旋转,迅速断电,以免造成危害。
　　实验者必须在隔离操作室控制动物离心机的启动。无关人员不得擅自启动动物离心机。