基于矛盾矩陣的光纖通信演示裝置創(chuàng)新設(shè)計(jì)

魏勇 李梅 劉春蘭 趙嫦欣

【摘要】為解決現(xiàn)有光纖通信演示裝置存在的問題，引入TRIZ理論中的矛盾矩陣方法設(shè)計(jì)一種新型的光纖通信演示裝置，使其在演示時(shí)能直觀的呈現(xiàn)光的傳輸過程，同時(shí)成本較低。

【關(guān)鍵詞】光纖通信演示裝置；TRIZ；矛盾矩陣；新型

一、現(xiàn)有光纖通信演示裝置介紹

現(xiàn)有的光纖通信演示裝置構(gòu)成，其包括光發(fā)射模塊、光接收模塊，和光傳輸模塊-光纖，用于演示時(shí)，光在光纖中傳播，光的傳輸路徑無法看到，導(dǎo)致觀察者無法直觀的看到光纖通信的完整過程，進(jìn)而無法形象的理解光纖通信，同時(shí)裝置成本較高。

二、基于矛盾矩陣的新型光纖通信演示裝置的設(shè)計(jì)

根據(jù)TRIZ因果鏈分析可以得到現(xiàn)有裝置中具有矛盾的問題。

將上述矛盾問題轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的技術(shù)矛盾如下：1.如果去掉涂覆層，那么光纖中的包層和纖芯不會(huì)被遮蓋，則纖芯中的光不會(huì)被遮蓋，但光纖因此失去了保護(hù)層易斷折。2.如果去掉解調(diào)器、調(diào)制器、光纖，那么裝置的成本降低但是裝置無法實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。

上述問題1涉及到了兩個(gè)矛盾的參數(shù)：物體產(chǎn)生的有害因素和可靠性，改善參數(shù)是物體產(chǎn)生的有害因素，惡化參數(shù)是可靠性，可列出矛盾矩陣下。

由矛盾矩陣獲得的發(fā)明原理：24中介物（A.使用中介物實(shí)現(xiàn)所需動(dòng)作B.把一物體與另一容易去除的物體暫時(shí)結(jié)合）；2抽?。ˋ.從物體中抽出產(chǎn)生負(fù)面影響的部分或?qū)傩訠.僅抽出物體中必要的部分或?qū)傩裕?0復(fù)合材料（A.用復(fù)合材料代替均質(zhì)材料）；39惰性環(huán)境（A.用惰性環(huán)境代替通常環(huán)境B.使用真空環(huán)境）。

根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況可采用原理2中的提示，抽取出光纖由于纖芯折射率大于包層而能全反射光的的屬性，用折射率高的水流代替纖芯，用水流周圍折射率低的空氣代替包圍纖芯的包層，當(dāng)光束射入水流中時(shí)會(huì)在水和空氣的接觸面發(fā)生全反射而傳輸光，同時(shí)由于水流和空氣透明且又沒有其他物體遮擋，所以光在水流中傳輸?shù)穆窂角逦梢姟?/p>

問題2涉及到的矛盾參數(shù)為物質(zhì)損失和可靠性，其中改善參數(shù)為物質(zhì)損失，惡化參數(shù)為功率，列出矛盾矩陣如下。

由矛盾矩陣獲得的發(fā)明原理：28用機(jī)械系統(tǒng)代替（A.用視覺系統(tǒng)聽覺系統(tǒng)等代替機(jī)械系統(tǒng)B.使用與物體相互作用的電場(chǎng)，磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)）；27廉價(jià)替代品（A.用若干低成本的物體代替昂貴的物體，同時(shí)降低某些質(zhì)量要求，實(shí)現(xiàn)相同功能）；18機(jī)械振動(dòng)（A.使物體處于振動(dòng)狀態(tài)B.若已處于振動(dòng)狀態(tài)則提高振動(dòng)頻率）；38強(qiáng)氧化劑（A.用富氧空氣代替普通空氣B.用純氧代替空氣）。

根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況可采用原理27的提示用廉價(jià)的激光器代替調(diào)制器調(diào)制器，將電信號(hào)調(diào)制在激光器發(fā)出的光束中，用光敏電阻構(gòu)成的解調(diào)模塊恢復(fù)原信號(hào)。

三、結(jié)果與討論

通過應(yīng)用矛盾矩陣設(shè)計(jì)出了一種以音頻器作為信號(hào)源，發(fā)射光波長(zhǎng)為429nm的激光器作為光源，流水和空氣作為激光傳輸?shù)慕橘|(zhì)，用光敏電阻構(gòu)成的解調(diào)模塊解調(diào)電信號(hào)，用音箱來播放還原的信號(hào)的新型光纖通信演示裝置。且通過對(duì)矛盾矩陣的實(shí)際應(yīng)用表明其可以高效，有針對(duì)性的解決了現(xiàn)有系統(tǒng)存在的問題，創(chuàng)新性的提出了新的設(shè)計(jì)思路，對(duì)產(chǎn)品的創(chuàng)新有積極的指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)

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[2]韓博.TRIZ理論中技術(shù)矛盾的應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新與品牌，2014（08）.

作者簡(jiǎn)介：魏勇（1987.06—），男，漢族，內(nèi)蒙包頭人，博士，講師，研究方向：光纖傳感、大學(xué)生創(chuàng)新教育；李梅（1997.09—），女，漢族，重慶市人；劉春蘭（1989.03—），女，漢族，四川人，碩士，助理實(shí)驗(yàn)師，研究方向：光纖傳感；趙嫦欣（1991.03—），女，漢族，黑龍江齊齊哈爾人，碩士，助理實(shí)驗(yàn)員，研究方向：光纖傳感。