科学效应和知识库1共132页
7-科学效应库方法
单一效应模型
串联效应模型
并联效应模型
环形效应模型
控制效应模型
GZU
MEE
单一效应模型:由一个效应直接实现
例如：杠杆效应可以改变力（F）的大小或方向。
F1
长度
F2
力F1
1
2
GZU
力F2
效应
MEE
串联效应模型:将多个效应按照顺序相继发生，前一个
效应的输出，作为后一个效应的输入。
科学效应。TRIZ的效应库的组织结构，便于发明者对效应
应用。
GZU
MEE
基于对世界专利库的大量专利的分析，TRIZ理论总结了大
量的物理、化学和几何效应，每一个效应都可能用来解决
某一类问题。为了帮助工程师们利用这些科学原理和效应
来解决工程技术问题，在阿奇舒勒的提议下，TRIZ研究者
共同开发了效应数据库，其目的就是为了将那些在工程技
温度、速度、加速度等）会发生改变，即参数在数值上的
变化就是技术过程得以实施的具体体现。因此，我们可以
用这些参数来描述技术系统的变化。
除了某些最简单的技术系统以外，绝大多数技术系统往往
都包含了多个效应。以实现技术系统的功能为最终目标，
将一系列依次发生的效应组合起来，就构成了效应链，如
图所示。
输入1
MEE
如果将手指压按钮的动作看成是一个技术过程，将气体
燃烧看成是另一个技术过程。那么，将这两个技术过程
连接起来的纽带就是压电效应。在这个技术系统中，压
电陶瓷的功能就是利用压电效应将机械能转换成电能。
GZU
MEE
例3：双金属片温度计
科学效应和现象清单
X射线
El
电一磁一光现象
电-光和磁-光现象
E27
固体(的场致、电致)发光
E48
热磁效应(居里点)
E60
巴克豪森效应
E3
霍普金森效应
E55
共振
E47
霍耳效应
E54
F23
改变物体空间性质
磁性液体
E17
磁性材料
E16
永久磁铁
E95
冷却、
E63
加热
E56
一级相变
E94
二级相变
E36
电离
E28
光谱
E50
火花放电
E53
F6
控制物体位移
磁力
E15
电子力
安培力
E2
洛伦兹力
E64
压强
液体或气体的压力
E91
液体或气体的压强
E93
浮力
E44
液体动力
E92
振动
E98
惯性力
E49
热膨胀
E75
热双金属片
E76
F7
控制液体及气体的运动
毛细现象
E65
渗透
E77
电泳现象
E30
Thoms效应
E79
伯努利定律
El0
惯性力
E49
放射现象
E43
X射线
El
形变
E85
扩散
E62
电场
E22
磁场
E13
泊耳帖效应
E67
热电现象
E71
包辛格效应
E4
汤姆逊效应
E80
热电子发射
E72
热磁效应(居里点)
TRIZ效应库课件
机械应力使非中心对称介质晶体发生极化
13
TRIZ效应库
压电效应的应用:压电控制气流
问题 机械式调节器控制气流。这些调节器通常包括一个膜片 来调节气流大小。但是调节器的设计不适用于电子界面， 因此需要一个简单的、电子控制的气体调节器装置。
14
2021/4/25
TRIZ效应库
解决方案 U.S. Patent. 5,222,713 该装置包括弹性间隔片（例如硅胶）和两个压电片组成，弹性间隔片位于两个压 电片直径之间。当施加电场时，压电片改变体积。 压电片体积上的改变与施加的电场强度成比例。压电片体积的膨胀压缩间隔片。 间隔片阻止气体通道。电场强度可以改变用来调整气流量或限定流量。
解决方案 （U.S. Patent. 5,710,558） 压电式交通传感器放置在路面上。传感器包括一根压电材料的电缆。当车辆
通过传感器时，汽车的重量使压电电缆变形。压电由于其内部电场的变化产生一个 电压，该电压用来检测通过车辆。
优势： 1. 寿命长；2. 可靠
2021/4/25
The piezoelectric voltage detects vehicle passage over a roadway
•Pascal Law •Resonance •Shock Wave •Spiral •Super Thermal Conductivity •Superfluidity •Surface Tension •Thermal Expansion of Subst. •Thermocapillary Effect •Thermomechanical Effect •Ultrasonic Capillary Effect •Ultrasonic Vibrations •Use of foam •Wetting
第7周科学效应
QV
8
( p1
p2 )R4
管道半径
粘滞系数
管道长度
平均流速
v
QV s
8R2（p1 p2）
斯托克斯阻力定律
粘滞阻力
F 6rv
小球半径
粘滞系数 小球速度
6rv
0
g
4 3
r3
4 3
r3
g
极限速率 v 2r2 ( 0 )g 9
E 11 焦耳-汤姆逊效应
E 12 毛细现象
浸润液体在细管里升高和不浸润液体在细管里降低的现象。
B
r
表面张力：液 体表面内存在 的使其表面积 有收缩成最小 的趋势的张力。
C
A
液体表面上厚度为分子作用半径的一层
对于润湿管壁的液体
凹液面
P外 P0
P外
P内
2
R
P内 PA
P0
R r cos
· T R
P0
PA
水的气穴现象技术指冲击波到达水面后,使水面快速上升,并 在一定的水域内产生很多空泡层,最上层空泡层最厚,向下 逐渐变薄.随着静水压力的增加,超过一定的深度后,便不再 产生空泡。声波的气穴现象研究，用20至40千赫的声波进 行了实验,声波在浓硫酸液体中产生高密度与低密度2个快 速交替的区域,使得压力在其间震荡,液体中的气泡在高压 下收缩,低压下膨胀.压力的变化非常快,致使气泡向内炸裂, 有足够的力量产生热,这一过程被称为声学的气穴现象。
P
P P DP
P
P左
P右
P左 = P右
P左
P右
P左 < P右
101个科学效应和现象详解要点
科学效应和现象详解1、X射线（X-Rays）波长介于紫外线和γ射线间的电磁辐射。
由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现，故又称伦琴射线。
波长小于0.1埃的称超硬X射线，在0.1～1埃范围内的称硬X射线，1～10范围内的称软X射线。
射线具有很强的穿透力，医学上常用作透视检查，工业中用来探伤。
长期受X射线辐射对人体有伤害。
X射线可激发荧光、使气体电离、使感光乳胶感光，故X射线可用电离计、闪光计数器和感光乳胶片等检测。
晶体的点阵结构对X射线可产生显著的衍射作用，X射线衍射法已成为研究晶体结构、形貌和各种缺陷的作用手段。
2、安培力（Ampere’s force）它是指磁场对电流的作用力（F）。
一段通电直导线放在磁场中，通电导线所受力的大小和导线的长度（L）、导线中的电流强度（I）、磁感应强度（B）以及电流方向和磁场方向之间的夹角（θ）的正弦成正比。
F＝KLIBsinθ3、巴克豪森效应（Barkhsusen effect）1919年，巴克豪森发现铁的磁化过程的不连续性，铁磁性物质在外场中磁化实质上是它的磁畴存在逐渐变化的过程，与外场同向磁畴不断扩大，不同向的磁畴逐渐减小。
在磁化曲线的最陡区域，磁畴的移动会出现跃变，尤其硬磁材料更是如此。
当铁受到逐渐增强的磁场作用时，它的磁化强度不是平衡地而是以微小跳跃的方式增大的。
发生跳跃时，有噪声伴随着出现。
如果通过扩音器把它们放大，就会听到一连串的“咔嗒”声。
这就是“巴克豪森效应”。
后来，当人们认识到铁是一系列小区域组成，而在每个小区域内，所有的微小原子磁体都是同向排列的，巴克豪森效应才最后得到说明。
每个独立的小区域，都是一个很强的磁体，但由于各个磁畴的磁性彼此抵消，所以普通的铁显示不出磁性。
但是当这些磁畴受到一个强磁场作用时，它们会同向排列起来，于是铁便成为磁体。
在同向排列的过程中，相邻的两个磁畴彼此摩擦并发生振动，噪声就是这样产生的。
只有所谓“铁磁物质”具有这种磁畴结构，也就是说，这些物质具有形成强磁体的能力，其中以铁表现得最为显著。
附录：100条科学效应
附录附录C 100条科学效应简介C1：X射线X射线是波长介于紫外线和γ射线间的电磁辐射，由德国物理学家伦琴于1895年发现，故又称伦琴射线。
波长小于0.1A的射线称超硬X射线，在0.1~1A范围内的射线称为硬X射线，1~10A范围内的射线称为软X射线。
X射线的特征是波长非常短，频率很高，其波长为（0.06~20）×10-8cm。
X射线是不带电的粒子流，因此能发生干涉、衍射现象。
X射线具有很高的穿透本领，能透过许多对可见光不透明的物质，如墨纸、木料等。
这种肉眼看不见的射线可以使很多固体材料发生可见的荧光，使照相底片感光、空气电离等。
波长越短的X射线能量越大（硬X射线）；反之，波长长的X射线能量较低（软X射线）。
当在真空中，高速运动的电子轰击金属靶时，靶就放出X射线，这就是X射线管的结构原理。
医学上常利用X射线的强穿透力做透视检查，工业中用来探伤。
长期受X射线辐射对人体有伤害。
X射线可激发荧光、使气体电离、使感光乳胶感光，故X射线可用作电离计、闪烁计数器和检测感光乳胶片等。
晶体的点阵结构对X射线可产生显著的衍射效应，X射线衍射法已成为研究晶体结构、形貌和各种缺陷的重要手段。
C2：安培力安培力是电流在磁场中受到的磁场的作用力，其本质是，在洛伦兹力的作用下，导体中做定向运动的电子与金属导体中晶格上的正离子不断地碰撞，把动量传给导体，因而使载流导体在磁场中受到磁力的作用。
安培力的方向由左手定则判定：伸出左手，四指指向电流方向，让磁力线穿过手心，大拇指的方向就是安培力的方向。
当电流方向与磁场方向相同或相反时，电流不受磁场力作用。
当电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大。
C3：巴克豪森效应巴克豪森效应亦称巴克豪森跳变，是指在磁化过程中畴壁发生跳跃式的不可逆位移过程，由巴克豪森首先从实验中发现这一现象。
由于这种畴壁的跳跃式位移而造成试样中磁通的不连续变化，因此可以通过实验测定出来。
当铁受到逐渐增强的磁场作用时，它的磁化强度不是均匀的，而是以微小跳跃的方式增大的。
科学效应与知识库
3
科学效应提升知识库的权威性
科学效应经过严格的科学验证，具有较高的权威 性和可信度，有助于提升知识库的权威性和公信 力。
知识库对科学效应的影响
知识库是科学效应传播的媒介
知识库是科学效应传播的重要媒介，它能够将最新的科学效应迅速传播给更广泛的人群， 促进科学知识的普及。
知识库为科学效应提供理论支持
知识库中存储了大量的学科知识和研究成果，为科学效应提供理论支持和背景资料，有助 于科学效应的深入研究和理解。
实例二：知识库对科学效应的推动作用
知识库的发展和应用对科学效应的推动作用不可忽视。
随着知识库规模的扩大和内容的丰富，越来越多的科 学效应得以应用和发展，例如数据挖掘、机器学习等
科学效应在知识库中得到广泛应用。
知识库的建设和发展也为科学效应的研究和应用提供 了丰富的数据和场景，推动了科学效应的创新和发展。
实例三：科学效应与知识库的协同发展
科学效应与知识库之间存在着密切的关联和相互影响，两者协同发展对于推动科技进步和社会发展具 有重要意义。
通过科学效应的应用，知识库可以更好地服务于科学研究和社会实践，提高信息交流和知识共享的效率。
同时，知识库的发展也为科学效应的研究和应用提供了更广阔的舞台和更多可能性，促进科学技术的不 断创新和发展。
实例三：科学效应与知识库的协同发展
科学效应与知识库之间存在着密切的关联和相互影响，两者协同发展对于推动科技进步和社会发展具 有重要意义。
通过科学效应的应用，知识库可以更好地服务于科学研究和社会实践，提高信息交流和知识共享的效率。
同时，知识库的发展也为科学效应的研究和应用提供了更广阔的舞台和更多可能性，促进科学技术的不 断创新和发展。
科学效应的分类
7-科学效应库方法
GZU
MEE
例3 街上的噪声,街上交通不间断的、单调的噪声使人疲
乏而且会打断工作，普通的百叶窗在一定程度上减少了噪
声，但单调的声音没有变化，这一单调的声音来自交通流
引起的声音振动频率的不间断波谱。
GZU
MEE
查阅物理效应表的第24条：创造给定的结构，稳定对象的
结构，选择机械与声音振动。
域的原理，包括：
物理
生物等
几何
化学
GZU
MEE
7.1.1 效应模型
效应是对系统输入/输出间转换过程的描述，该过程由科学原
理和系统属性支配，并伴有现象发生。
每一个效应都有输入和输出，还可以通过辅助量来控制或调
整其输出，可控制的效应模型扩展为三个接口（三级）
控制
输入
输出
效应
效应
两极效应模型
三极效应模型
物理学告诉我们，有一种频率过滤器可以改变复杂震动过
程（包括声学上的振动）的频谱结构，这些过滤器是中介
或变换工具，过滤或减弱特定的频率的同时让其他频率通
过。英国开发的一个解决方法是用具有不同大小细孔的百
叶窗，对声学震动的机械过滤达到了理想效果，使过滤后
传入的声音类似于沙滩上的频谱，这些声音不再引起疲劳
如果从时间轴上对两个对象之间的作用进行分析，我
们也可以将存在于两个对象之间的这种作用看作是两个技
术过程之间的“纽带”。
例2：压电打火机的点火过程
压电打火机是利用压电陶瓷的压电效应制成的。只要用大拇
指压一下打火机上的按钮，将压力施加到压电陶瓷上，压电
陶瓷即产生高电压，形成火花放电，从而点燃可燃气体。
GZU
“纽带”到底应该是什么。此时，我们就可以到科学效应