【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工程建设，具体为一种生物安全冷冻电镜室围护材料组合设计方法及系统。
技术介绍
1、利用高端电镜观测高风险高危害生物活性因子是生命科学、公共卫生安全领域前沿研究的重要基础和需求。但是在城市环境中，高端电镜易受环境磁场和噪声干扰，影响成像精度。此时就需要通过电镜室的围护材料及其组合方式来满足生物安全防护要求、磁场屏蔽和隔声降噪要求，保障使用高端电镜的实验研究。高等级生物安全实验室对于围护结构面层有独特要求，墙面、顶棚材料须易于清洁消毒、耐腐蚀、不起尘、不开裂、光滑防水，表面涂层宜具有抗静电性能。此外，磁场屏蔽和隔声降噪的耦合关系在多层材料组合中也必须得到有效应对。
2、但是，目前相关工程实践中磁场屏蔽材料和隔声材料及其厚度多以设计人员的工程经验为基础进行设计。因为生物安全冷冻电镜室围护材料的性能、厚度、造价、结构承重之间存在多目标优化的博弈关系。设计时必须在确保设计结果满足生物安全防护要求的同时，特异性地满足高端电镜苛刻的磁屏蔽、隔声要求，使围护材料组合方案更合理、经济、安全、耐久。这就导致根据设计人员本身能力的高低区别，在设计期间存在存在很大的试错风险和成本。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中高端电镜室多层围护材料设计期间试错风险和成本不可控的问题，本专利技术提供一种生物安全冷冻电镜室围护材料组合设计方法，其可以辅助技术人员完成设计，有效地降低设计期间的试错风险和成本。同时本申请也公开了一种生物安全冷冻电镜室围护材料组合设计系统。
2、本专利
3、s1：基于待设计电镜室特定的建造地点，评估检测建成环境特征；
4、所述环境特征包括：磁场高低频分布、噪声源和噪声源对应的频率分布；
5、s2：构建待设计电镜室所需的多层屏蔽层材料中各种材料的组合顺序；
6、所述多层屏蔽层材料的材料组合顺序由外至内依次设置为：生物安全防护层a、高频抑制金属材料、低频抑制金属材料和生物安全防护层b；
7、s3：根据待设计电镜室所在的环境磁场和屏蔽室要求的室内磁场强度，计算得到待设计电镜室所需达到的屏蔽效能se；
8、s4：构建所述多层屏蔽层材料中金属材料的厚度组合方案；
9、所述金属材料包括：高频抑制金属材料和低频抑制金属材料；
10、根据所述多层屏蔽层材料包括的每种金属材料的性能参数，计算得到满足所述屏蔽效能se要求的所有的金属材料的厚度组合方案；
11、将每一种所述厚度组合方案与生物安全防护层a和生物安全防护层b组合后得到的方案，记作：所述多层屏蔽层材料的备选方案；
12、s5：构建每一种所述备选方案的隔声方案；
13、a1：确认待设计电镜室所需的室内噪声水平r0以及当前环境噪声水平r1；
14、a2：计算每种所述备选方案达到的总的隔声性能rw；
15、a3：确认每一种所述备选方案对应的所述隔声性能rw能否满足隔声要求；
16、如果r1-rw≤r0，则对应的所述备选方案不做任何改变，将所述备选方案记作最终备选方案，执行步骤s6；
17、否则，执行步骤a4；
18、a4：在每一种所述备选方案中的低频抑制金属材料和生物安全防护层b之间的位置添加隔声材料，使所述备选方案对应的多层屏蔽材料满足噪声屏蔽要求，得到所述最终备选方案；执行步骤s6；
19、s6：获取所有的所述最终备选方案，并对其编号；
20、s7：设置评价维度和评分标准，对所有的所述最终备选方案进行评价比较，得到待设计电镜室对应的最优设计方案；
21、所述评价维度包括：材料契合度、材料稳定性、综合建造成本以及结构和空间利用率。
22、其进一步特征在于：
23、所述屏蔽效能se，计算方法为：
24、
25、其中，se为屏蔽效能，e1为无屏蔽室时环境的磁场强度，e0为屏蔽室内要求的磁场强度；
26、所述厚度组合方案计算方法为：
27、
28、其中，se为待设计电镜室所需屏蔽效能，n为多层屏蔽材料中包括的金属材料的总种类数，i为第i种金属材料，ui为第i种金属材料的相对磁导率，gi为第i种金属材料的相对铜的电导率，ti为第i种金属材料的厚度，f为环境的磁场频率，r为场源到屏蔽体的距离；
29、步骤a2中，每一种所述备选方案对应的所述隔声性能rw的计算方法；
30、
31、其中，n为备选方案中包括的所有材料的总种类数，i为第i种材料，fs为环境噪声频率；ti为第i种材料的厚度；ρi为第i种材料的密度；
32、步骤a4中，所述最终备选方案中需要添加的所述隔声材料层的设计方法，具体包括以下步骤：
33、b1：计算所述最终备选方案中的隔声材料需要满足的隔声量r；
34、r＝r1-r0-rw；
35、其中，r为添加的隔声材料的隔声量；r1为无屏蔽体时的当前环境噪声水平，r0为待设计电镜室所需的室内噪声水平，rw为已知的备选方案达到的总的隔声量；
36、b2：计算所述隔声材料的方案；
37、
38、其中，m为需要添加的隔声材料层的总种类；j为第j种非金属隔声材料；ρj为第j种非金属隔声材料的密度；ti为第j种非金属隔声材料的厚度；t为多层屏蔽材料中包括的所有的空气间层的厚度；
39、所述多层屏蔽层材料中的各种材料的实现方式包括：
40、所述生物安全防护层a基于耐腐蚀易清洁不锈钢面或彩钢面金属夹芯板实现；
41、所述高频抑制金属材料基于高导电率金属材料实现；
42、所述低频抑制金属材料基于高磁导率金属材料实现；
43、所述隔声材料基于隔声屏蔽填充类材料实现；
44、所述生物安全防护层b基于耐腐蚀易清洁不锈钢面或彩钢面金属夹芯板实现。
45、一种生物安全冷冻电镜室围护材料组合设计系统，其特征在于，其包括：构建模块、磁屏蔽获取模块、隔声模块和评价模块；
46、所述构建模块用于检测待设计电镜室所在建造地点的环境特征，以及预先设置的待设计电镜室所需的多层屏蔽层材料中金属材料的组合顺序；
47、所述磁屏蔽获取模块中存储屏蔽效能计算模型，读取所述构建模块中存储的数据，根据所述多层屏蔽层材料包括的每种金属材料的性能参数，计算得到满足屏蔽效能se要求的所有的金属材料的厚度组合方案；将每一种所述厚度组合方案与生物安全防护层a和生物安全防护层b组合后得到的方案，记作：所述多层屏蔽层材料的备选方案，并将计算得到的所有所述备选方案送入到所述隔声模块中；
48、所述隔声模块中存储隔声计算模型，读取所述构建模块中存储的数据后，对所述磁屏蔽获取模块传入的每一种所述备本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种生物安全冷冻电镜室围护材料组合设计方法，其特征在于，其包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种生物安全冷冻电镜室围护材料组合设计方法，其特征在于：所述屏蔽效能SE，计算方法为：
3.根据权利要求1所述一种生物安全冷冻电镜室围护材料组合设计方法，其特征在于：所述厚度组合方案计算方法为：
4.根据权利要求1所述一种生物安全冷冻电镜室围护材料组合设计方法，其特征在于：步骤a2中，每一种所述备选方案对应的所述隔声性能RW的计算方法；
5.根据权利要求1所述一种生物安全冷冻电镜室围护材料组合设计方法，其特征在于：步骤a4中，所述最终备选方案中需要添加的所述隔声材料层的设计方法，具体包括以下步骤：
6.根据权利要求1所述一种生物安全冷冻电镜室围护材料组合设计方法，其特征在于：所述多层屏蔽层材料中的各种材料的实现方式包括：
7.一种生物安全冷冻电镜室围护材料组合设计系统，其特征在于，其包括：构建模块、磁屏蔽获取模块、隔声模块和评价模块；
8.根据权利要求7所述一种生物安全冷冻电镜室围护材料组合设计系统
...【技术特征摘要】
1.一种生物安全冷冻电镜室围护材料组合设计方法，其特征在于，其包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种生物安全冷冻电镜室围护材料组合设计方法，其特征在于：所述屏蔽效能se，计算方法为：
3.根据权利要求1所述一种生物安全冷冻电镜室围护材料组合设计方法，其特征在于：所述厚度组合方案计算方法为：
4.根据权利要求1所述一种生物安全冷冻电镜室围护材料组合设计方法，其特征在于：步骤a2中，每一种所述备选方案对应的所述隔声性能rw的计算方法；
5.根据权利要求1所述一种生物安全...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨建建，朱立东，杨九祥，刘晓菲，杨进，陶刚，施金杰，孙东，吴文婧，
申请(专利权)人：中国电子系统工程第二建设有限公司，
类型：发明
国别省市：
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