高速三维数字图像相关性和施莱伦成像与冲击管加载集成,用于调查暴露于爆炸的人类小膜动态反应

科学领域:

• 生物力学 生物力学
• 声学 声学 在声学方面
• 材料科学 材料科学 材料科学

背景情况:

• 人类耳膜 (TM) 对爆炸过压的反应对于理解听力损伤至关重要.
• 现有的方法缺乏精确的动态响应测量所需的全视野和3D功能.
• 爆炸引起的TM创伤需要先进的诊断工具进行研究和保护措施的开发.

研究的目的:

• 开发和描述一个集成的系统,用于高速,全视场,3D动态变形测量在高压下人类TMs.
• 评估系统的可靠性,空间/时间分辨率,以及准确的冲击波冲击分析的局限性.
• 通过使用3D打印和尸体的人类TM来验证系统的性能.

主要方法:

• 集成高速3D数字图像相关性 (HS 3D-DIC) 和施莱伦成像 (HS-SI) 与定制冲击管.
• 冲击管输出的特征,成像分辨率和系统限制.
• 使用压力传感器,激光多普勒振动计 (LDV),3D打印样品和尸体人类TM的验证.

主要成果:

• 集成系统成功捕获了超过100μm的全视场TM变形,时间分辨率为10μs.
• 冲击管的可靠性和冲击波特征被量化和可视化.
• 对LDV进行了HS 3D-DIC测量的验证,证明了动态TM响应分析的系统准确性.

结论:

• 开发的HS 3D-DIC和HS-SI系统为调查爆炸诱导的TM动态提供了一个强大的平台.
• 这种方法可以精确测量TM变形,这对于了解与爆炸有关的听力损伤至关重要.
• 这些发现支持开发更好的爆炸创伤保护策略和医疗干预措施.