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超声波电机市场发展现状引言超声波电机作为一种新兴的驱动技术，具备高效、精密的特点，被广泛应用于各个行业。
本文将对超声波电机市场发展现状进行分析。
超声波电机的定义和特点超声波电机是一种利用超声波振荡产生动力的电机。
与传统电机相比，超声波电机具有以下特点： - 高效能：超声波电机利用超声波振荡产生机械动力，能够将电能转化为机械功率的效率达到90%以上。
- 精密度高：超声波电机的转速和位置可以精确控制和调节，能够实现微小精密的运动。
- 噪音低：超声波电机的工作过程中几乎没有震动和噪音产生，适用于对噪音要求较高的场所。
- 响应速度快：超声波电机的响应速度可达到微秒级，能够实现快速准确的运动控制。
超声波电机市场的应用领域超声波电机市场的应用领域非常广泛，包括但不限于以下几个方面：工业自动化超声波电机在工业自动化领域的应用越来越普遍。
其高效能、精确性和响应速度快的特点使其成为机器人、自动化设备等的理想驱动器。
超声波电机在自动装配、加工、搬运等环节起到关键作用，提高了生产效率和产品质量。
超声波电机在医疗器械领域的应用广泛，如超声波刀、超声波手术器械等。
其精密度高的特点使其在微创手术中得到了广泛应用，减少了手术创伤和恢复时间，提高了手术效果。
仪器仪表超声波电机在仪器仪表领域的应用也愈发重要。
其精确控制和调节转速、位置的能力，使其适用于光学设备、天文仪器等高精度仪器的驱动。
消费电子产品超声波电机已经在消费电子产品领域得到广泛应用，如智能手机、数码相机等。
其高效能、噪音低和响应速度快的特点，提升了消费电子产品的用户体验。
超声波电机市场的发展趋势随着技术的不断进步和市场需求的增加，超声波电机市场呈现出以下几个发展趋势：小型化超声波电机在体积和重量方面不断精简，以适应越来越小型化的设备需求。
随着微型电子器件的广泛应用，对超声波电机的小型化需求将进一步增加。
超声波电机在功能上追求多样化，以满足各个行业的不同需求。
目前已经出现了多种类型的超声波电机，如超声波线性电机、超声波旋转电机等，未来还有更多的功能型超声波电机将问世。
超声波技术国内外技术现状和发展趋势嘿，咱今儿个就来唠唠超声波技术这档子事儿。
你知道不，这超声波技术啊，那可是相当厉害的存在呢！在国内，那发展得也是风生水起呀。
好多领域都能瞧见它的身影呢！就好比说在医疗领域，超声波检查那可是帮了大忙啦，能让医生清楚地看到人体内部的情况，就好像给身体来了个“透视”，这多牛啊！还有在工业上，利用超声波进行探伤、清洗啥的，那效率也是高高的。
再看看国外，人家那技术也是不容小觑呀。
国外的科研人员那是不断钻研，把超声波技术玩得团团转。
他们在一些高端制造领域，用超声波技术打造出了超级精细的产品，哇塞，简直让人惊叹不已！那你说这超声波技术以后会咋发展呢？我觉着吧，肯定是越来越牛！说不定以后啊，用超声波就能直接治病了呢，不用开刀不用吃药，“嗖”的一下病就好了，你说神不神？而且啊，在工业上的应用肯定也会更加广泛，什么更复杂的材料都能处理得妥妥当当。
这超声波技术就像是一个潜力无限的宝藏，等着人们不断去挖掘呢！你想想看，要是以后家里的各种东西都能靠超声波来维护保养，那得多方便啊！就像家里的电器啥的，用超声波“扫一扫”，嘿，立马焕然一新，那多棒呀！还有啊，随着科技的不断进步，超声波技术和其他技术的结合肯定也会越来越多。
比如说和人工智能结合，那可就厉害了，能自动检测、自动处理，哇，那简直就是科幻电影里的场景呀！咱可不能小瞧了这超声波技术，它现在已经给我们的生活带来了很多便利，以后肯定还会有更多的惊喜等着我们呢！它就像一个无声的英雄，默默地在各个领域发挥着重要的作用。
咱得好好关注这超声波技术的发展呀，说不定哪天它就会给我们带来意想不到的大惊喜呢！你说是不是？咱可得跟上时代的步伐，别被这快速发展的科技给落下咯！。
超声波技术应用现状超声波技术应用现状超声波技术是一种利用超声波在介质中传播、反射、散射、吸收等特性进行检测、测量和成像的技术。
由于其非侵入性、无辐射、安全可靠等特点，超声波技术在医学影像、工业检测、无损检测等领域具有广泛应用。
本文将介绍超声波技术在医学、工业和环境等领域的应用现状。
一、医学应用超声波技术在医学领域的应用早已成熟，并且得到了广泛的推广和应用。
在医学影像方面，超声波技术主要用于超声诊断和超声引导下的介入治疗。
超声波无辐射、可重复、造价低廉，使其在临床医学中得到了广泛应用。
超声波检查可以对人体内脏、器官和组织进行不同角度的立体成像，帮助医生发现和诊断肿瘤、器官异常、血管病变以及妇产科疾病等。
此外，超声引导下的介入治疗在肿瘤治疗、器官穿刺和神经麻醉等方面也取得了显著的效果。
二、工业应用超声波技术在工业领域的应用主要体现在无损检测、流量测量和清洗等方面。
无损检测是指在不破坏被检测物体的前提下，利用超声波对材料的内部缺陷进行检测和评估。
超声波无损检测广泛应用于航空航天、能源、汽车制造等行业，用于检测焊缝、裂纹、疲劳等缺陷，确保设备的安全运行。
此外，超声波技术还被应用于液体和气体的流量测量，通过超声波的传播时间和频率变化，可以精确测量流体的流速和质量。
此外，超声波在工业清洗方面也具有广泛应用，可以高效去除零件表面的污垢和油脂。
三、环境应用超声波技术在环境监测和治理中也得到了广泛应用。
在大气污染监测方面，利用超声波技术可以迅速测量和监测空气中的颗粒物、气味和污染物浓度。
此外，超声波技术还可以用于水污染监测和治理。
通过超声波技术可以监测水中溶解氧、浊度、悬浮物浓度等指标，并可以应用于废水处理和水质净化。
四、其他领域应用除了医学、工业和环境等领域，超声波技术还被应用于许多其他领域。
例如，在食品加工和质量控制中，超声波可以检测食品中的空气泡、含水量和沉淀物等指标。
在土壤和农业领域，超声波技术可以用于土壤湿度测量和种植物根系生长的观测。
科技资讯2015 NO.27SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION动力与电气工程30科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION在科学技术全球化趋势的影响下,我国超声电动机控制技术也逐渐受到社会各界的广泛关注,对于超声电动机控制技术的研究主要为材料特点、控制技术机理和超声电动机控制结构、以及超声电动机制作材料的电工工艺等方面。
只有提高超声电动机控制技术水平,将其应用于多种领域,才能提高我国科学技术水平。
1 超声电动机的具体内涵1.1 超声电动机界定超声电动机英文名为USM,它属于一种新型的微型电机,它的发电原理主要是使用压电陶瓷进行电效应,然后通过把电能转化为机械能的方法,根据摩擦力进行驱动和控制。
与传统的电磁电机相比,其具有很多优势,例如:超声电动机体积小、响应速度较快、设计自由化程度高、不会受到电磁场的干扰、轻功率密度较大、掉电的自由程度保持。
1.2 超声电动机的原理超声电动机的工作原理就是利用逆压效应,使用高压材料,将高频的电能源转化成为高频的机械动能源,然后使定子达到共振的情况,将定子和转子二者之间进行转换,利用摩擦力驱动转子进行旋转运动。
超声电动机控制技术包括多个方面,每个控制技术只是其应用的一个领域,超声电动机内部结构十分复杂,科研人员可以利用这一特点,详细、全面、充分的了解超声电动机的工作原理,从而提高超声电动机控制技术水平。
1.3 超声电动机的结构超声电动机都是由壳体、转子、定子、轴承、以及压电陶瓷等部分构成的,与传统的电动机相比,其最大的不同就是因为超声电动机内没有永磁体与线圈,因此不受电磁的影响,而且定子和转子之间还有一层摩擦材料,这样能够减少定子与转子在压力下因为接触出现的磨损。
2 超声电动机控制技术的现状2.1 超声电动机控制技术原理超声电动机控制速度受到超声波振动的角频率、两路输入信号的震动幅度、两路输入的信号方位差、行波的波动数等影响。
超声波电机行业市场现状分析及未来三到五年发展趋势报告Analysis of the Current Situation of the Ultrasonic Motor Industry Market and Future Development Trends in the Next Three to Five Years超声波电机行业市场现状分析及未来三到五年发展趋势报告Introduction:介绍：The ultrasonic motor industry has witnessed significant growth in recent years due to its wide range of applications in various industries such as automotive, healthcare, and consumer electronics. This article aims to analyze the current market situation of the ultrasonic motor industry and provide insights into the future development trends for the next three to five years.超声波电机行业近年来得到了显著发展，其在汽车、医疗保健和消费电子等各行业中的广泛应用是其增长的主要原因。
本文旨在分析超声波电机行业的市场现状，并提供未来三到五年发展趋势的见解。
Current Market Situation:市场现状：The ultrasonic motor market is currently experiencing steady growth and is expected to continue expanding in the coming years. The market is driven by the increasing demand for energy-efficient and high-performance motors in various industries. The automotive sector is one of the key drivers of the market growth, as ultrasonic motors are widely used in electric vehicles and advanced driver assistance systems (ADAS).目前，超声波电机市场正稳步增长，并有望在未来几年继续扩大。
浅谈多自由度球形超声电机研究现状多自由度球形电机是电机研究领域的一个前沿课题,是近几年来发展的一种新型的多自由度超声电机,可应用在全方位仿生运动的球形关节、高性能机器人的柔性关节和机器人眼球等特殊场合。
与单自由度超声电机相比,多自由度球形超声电机在结构和测控上都为复杂,国内外的研究表明,对多自由度球形超声电机的研究和应用尚属探索性阶段。
1行波型球状超声波电机远山等人研制的多自由度球形超声波电机采用环状行波型定子,结构如图1-1所示。
两对垂直相交的行波定子在空间对称位置夹紧球形转子,激励定子产生旋转行波,通过摩擦作用驱动球形转子转动。
该电机具有两个自由度,转子直径为50mm,最大转速30r/min,最大输出转矩0.107,电机质量为0.25kg,定位误差小于0.3mm。
图1-1 四定子多自由度行波球型超声电机在四定子行波二自由度球型电机的思想基础上,也可以实现三自由度转动,其结构和原理如图1-2所示。
用三个行波型定子按空间一定规律的布置来驱动球形转子,这样在三个定子的合成驱动下,转子可以进行三自由度的旋转。
前面介绍的四定子两自由度球型电机,其转速及方向与两对定子的驱动速度线形相关,位置和速度的控制十分简单。
而三定子三自由度球型电机结构的动力学,运动学模型复杂,位置和速度的控制算法也相对复杂。
行波型多自由度球型超声电机的优点在于采用了设计理论比较成熟的圆环或圆柱体振子做为驱动,并可以实现定转子之间面接触,能够充分利用现有的技术,提高电机性能。
但受行波驱动的原理限制,不可能产生很大的输出转矩,并且此类电机结构原理存在一定缺陷,即驱动质点的运动轨迹始终是绕一个固定坐标轴的转动,轨迹方向不可控,因此多数情况下必将产生各质点驱动作用的相互阻碍。
2驻波型球形超声波电机河井等人提出一种三自由度驻波型超声电机,它是由三对定子和一个球形转子构成,结构如图1-6所示,通过对其中任何一对定子进行激励,可以驱动球形转子转动,三对定子处于不同的平面上,可以得到不同方向的角速度。
2024年超声波电机市场规模分析引言超声波电机是一种利用超声波效应产生驱动力的电机。
随着科技的发展和应用领域的扩大，超声波电机在工业制造、医疗设备、消费电子等领域得到了广泛应用。
本文将对超声波电机市场规模进行分析，并探讨其发展趋势和前景。
市场规模分析全球市场超声波电机市场在全球范围内呈现出持续增长的趋势。
据市场研究报告显示，2019年全球超声波电机市场规模约为XX亿美元，预计到2025年将增长至XX亿美元，年复合增长率为XX%。
区域市场在区域市场方面，亚太地区是超声波电机市场的主要增长驱动力。
亚太地区的制造业发展迅速，对于高精度、低噪音和高效能的电机需求不断增加，这促使了超声波电机市场的快速增长。
预计未来几年内，亚太地区的超声波电机市场将保持较高的增长率。
应用领域超声波电机在多个应用领域具有广泛的市场需求。
其中，工业制造领域是超声波电机的主要应用市场。
超声波电机的高精度和高效能特性使其在自动化设备、机器人和精密加工设备中得到广泛应用。
医疗设备领域也是超声波电机的重要应用市场，超声波电机在医疗成像设备和手术器械中的应用日益增多。
此外，消费电子、汽车工业等领域对于超声波电机的需求也在不断增加。
发展趋势与前景技术创新超声波电机市场的持续增长得益于技术的不断创新。
随着科技的发展，超声波电机的性能得到了大幅提升，如精度、效能和可靠性等方面都有了显著的改进。
此外，新材料、驱动电路和控制算法的应用也为超声波电机的发展带来了新的机遇。
自动化需求增加全球范围内对于自动化设备的需求不断增加，这为超声波电机市场带来了巨大的机遇。
自动化设备需要高精度、低噪音和高效能的电机来驱动，而超声波电机正好满足这些需求。
预计未来几年内，超声波电机市场在自动化领域将继续保持快速增长。
医疗设备市场潜力巨大随着人口老龄化趋势的加剧，医疗设备市场的需求不断增加。
超声波电机在医疗设备中具有广泛的应用前景，如医疗成像设备和手术器械等。
预计未来几年内，医疗设备领域对于超声波电机的需求将继续保持较高增长率。
综 述・REV IE W 超声波电机研究现状收稿日期:2005-03-25芦亚萍,孟繁琴,袁云龙(宁波工程学院机械系,宁波 315016)摘 要:介绍了超声波电机的基本原理及分类。
概述了前苏联、日本、美国以及国内的超声波电机研究和应用情况,分析了超声波电机建模的研究进展和实际困难。
关键词:超声波电机;现状;应用中图分类号:T P211 文献标识码:A 文章编号:1001-6848(2005)05-0075-03The Recen t D evelop m en t of Ultra son ic m otorLU Ya-p ing,M EN G Fan-qin,YUAN Yun-long(N inbo U niversity of T echno logy,N ingbo,315016Ch ina)Abstract:T h is paper analyzes the basic theo ry of ultrasonic and gives its classificati on,then p resents the late research accomp lishm ent and app licati on trend in U SSR,Japan,U SA,and Ch ina.A t last po ints out the p rogress and difficulty about mo to r contro l and dynam ic model.Key words:ultrasonic mo to r;developm ent;app licati on0 引 言超声波电机是利用压电材料的逆压电效应实现驱动的一种新型微特电机,具有如下一些特点:(1)低压电源控制,功耗低;(2)刚度好,热稳定性好;(3)直接获得低转速大力矩,可直接用于驱动元件,不象电磁型电机需添加减速器;(4)没有线圈和磁铁,本身不产生电磁波,外部磁场对其影响也很小;(5)具有无源自锁性能,且响应时间短;(6)可实现高精密定位;(7)体积小,易于集成,能量密度高;(8)适宜在各种特殊的恶劣环境下使用。
超声波电机是压电陶瓷、功能材料、机械振动、超精加工、电力电子、控制理论等学科交叉发展的结晶,对其研究与开发具有重要的现实意义。
1 分 类超声波电机的分类没有统一的标准,目前通行的分类方法主要有以下几种。
按产生转子运动的机理可分为驻波型和行波型。
驻波型是利用作固定椭圆运动的定子来推动转子,属间断驱动方式。
行波型则利用定子中产生的行走的椭圆运动来推动转子,属连续驱动方式。
行波型超声波电机的特点是在弹性体内产生单向的行波,利用行波表面指点的椭圆振动轨迹传递能量。
由于波传播具有反射性和双向性,采用单个压电激励源不可能在细长弹性体环和棒内产生单方向的行波,只能产生一驻波。
要在有限长弹性体内产生单方向行波,必须采用防止波反射的措施或采用两个压电激励源,通过激励两个驻波合成行波,若采用两个激励源,则两激励源时间、空间相差Π 2的奇数倍。
驱动媒质与移动体的接触面按空间分布,两者仅在行波波峰处与移动体接触时驱动力较大。
驻波型超声波电机是利用在弹性体内激发的驻波,驱动移动体移动,单一的驻波表面质点作同相振动,不能够传递能量。
驻波型超声波电机通过激发并合成相互垂直的两个驻波,使得弹性体表面质点作椭圆振动,直接或间接驱动移动体运动而输出能量。
由于驻波型超声波电机弹性体表面质点作等幅同相振动,驱动媒质与移动体的接触或驱动力按时间分布,这是驻波型超声波电机的一个显著特点。
驻波型超声波电机根据激励两个驻波振动的方式不同,可分为纵扭振动复合型超声波电机和模态转换型超声波电机。
纵扭复合型超声波电机是采用两个独立的压电振子分别激发互相垂直的两个驻波振动,合成弹性体表面质点的椭圆振动轨迹;模态转换型超声波电机仅有一个压电振子激发某一方向的振动,再通过一机械转换振子同时诱发一个与其垂直的振动,二者合成弹性体表面质点的椭圆振动轨—57—超声波电机研究现状 芦亚萍 孟繁琴 袁云龙迹,驱动移动体运动。
从超声波电机的移动体表面力传递接触方式来看,一般可分为接触式和非接触式。
接触式又分为:连续的局部面接触方式(如行波型超声波电机)、连续的点线接触(柱状弯曲振动型超声波电机)、断续的点线接触(如楔型驻波型超声电机)和断续的整个面接触(如纵扭复合型超声波电机)。
非接触型实际是以空气和液体等为中间介质接触,也称声悬浮超声波电机。
接触型超声波电机的弹性体通过摩擦材料与移动体接触,依靠摩擦力耦合驱动移动体运动。
接触型超声波电机存在磨损和寿命问题。
非接触型超声波电机的弹性体与移动体不直接接触,它是通过空气或液体(如水、盐水、硅油等)对转子施加驱动力,其寿命较长。
按转子的运动方式可分为旋转型和直线型。
2 国内外的研究和应用超声波电机实际是前苏联首先提出来的。
1964年基辅理工学院的V .V lavrinenko 设计了第一个压电旋转电机。
此后研究超声波电机的机构越来越多,主要有拉脱维亚的振动技术研究中心,基辅理工学院和乌克兰及列宁格勒理工学院等。
1980年,仅拉脱维亚的振动技术研究中心从事超声波电机设计及应用的就有30多人,其经费主要由苏联军事及空间工业部提供。
此时苏联在超声波电机领域处于领先水平,如设计了用于微型机器人的有二自由度和三自由度的超声波电机、超声步进电机等。
最早将超声波电机产业化的是日本T .Sash ida 教授于1980年提出并成功制造了一种驻波型超声波电机。
该电机使用L angevin 激振器,驱动频率17.8kH z ,输入功率90W ,输出扭矩0.25N .m 。
这是第一个满足了实际需要的超声波电机。
目前日本很多种类的超声波电机已经实现产业化,在国民经济中发挥着重要作用。
如摇头式棒状压电电机用于照相机电子镜头自动聚焦系统中;环状压电超声波电机用于楼宇窗帘的自动开闭;板状行波超声波电机用于摄像机镜头架的圆周方向扫描;球面超声波电机用于机器人关节;线性超薄电机用于音响音像影像设备。
在微小型超声电机的研制方面,日本研究人员采用先进的制造工艺研制出基于不同工作机理的上述3类超声微电机的实验样机。
同时日本也是当前超声波电机发展水平最高的国家,几乎拥有大部分发明专利。
他们不仅在新型电机及新型驱动机理的研究方面颇有建树,对诸如摩擦效率的提高,驱动方法的改进,预压力对表面质点椭圆轨迹的影响等深层次问题的研究也取得了很大的成绩。
美国从事超声波电机应用研究的机构主要有喷气推进器实验室、麻省理工学院、密苏理大学、加州伯克利分校,滨州州立大学等。
行波型超声波电机在美国得到了更加广泛的研究与应用,特别是在航天和军事领域,喷气推进器实验室研制的多功能自动爬行系统中用超声波电机作为驱动源。
麻省理工学院与喷气推进器实验室合作开展超声波电机在太空环境中应用的研究,为此,麻省理工学院开发了具有双面齿的行波型超声波电机。
密苏理大学的Jam es F riend 和D an Stu tts 已经建立起行波电机的诸多模型,包括板的振动分析模型,齿的运动模型,电机受力模型,预测电机输出力矩和速度的接触模型,并用有限元法对超声电机进行了变形与应力分析,在基础理论研究方面取得了非常可喜的成果。
加州伯克利分校的A n ita F lynn 在PZT 上沉积薄膜,研制出直径仅52mm ,转速为100～300r m in 的压电微电机。
美国学者也注意到压电微小型电机是超声电机发展的一个大趋势,所以政府投巨资研究用于计算机磁盘驱动和航天宇航领域的微型压电电机。
如滨州州立大学的国际换能器和驱动器研究中心正在从事微卫星用微型压电电机的研制工作。
我国虽在超声波电机的开发方面取得了进展,并有相应的样机试验成功,但其研究主要集中在高等院校,主要包括清华大学、哈尔滨工业大学、南京航空航天大学和东南大学等。
国内各研究单位的侧重点多是对国外各种超声波电机和压电驱动器的跟踪性研究,且力量分散,水平参差不齐,比较有特色成果的比较少。
清华大学在超声波电机领域首先获得了国家自然科学基金资助,在直线箝位式微动压电电机、直线自校正式超声波步进电机、直线压电、电流变箝位式微动电机的研究取得重要成果。
哈尔工业大学自1991年开始从事超声波电机的研制工作,首次研制出新颖的三维接触驱动式超声波电机、无轴承新型超声波电机、双定子单转子式超声波电机、双面齿驱动的超声波行波电机、直线双向超声波驻波电机、板状双向超声波驻波电机。
南京航空航天大学将研制的行波超声波电机用于遥控自动窗帘,并在理论上对环状行波电机的输出特性、运动平稳性、调速机理和动力传递机理进行初步的探索性研究。
国外已将其应用于以下诸多领域。
(1)光学领域:透镜精密定位、光纤维位置校正、相机镜头自动—67—微电机 2005年 第38卷 第5期(总第146期)聚焦系统和隧道扫描显微镜等;(2)机械领域:机构主动式控制、振动的抑制与产生、工具的精密定位、压电夹具体、机器人、计算机和医疗设备等;(3)流体领域:流体测量、液泵、液阀和药注射器等;(4)电子领域:电子断路器、焊接工具的定位系统等。
3 研究趋势和电机模型随着超声波电机理论研究的深入,更多的研究开始面向应用层面,研究人员正试图把研究成果搬出实验室,并将其延伸到尽可能多的领域。
大多数超声波电机都靠摩擦来传递能量,机械磨损不可避免,在一些重复次数高的场合,其使用寿命相当短。
研究人员正尝试各种新的摩擦材料或涂层,力求在不损失能量传递效率的情况下,减小磨损,提高使用寿命。
由于超声波电机全新的设计理念,使之可以突破传统思维,在应用领域引发一系列的革命。
过去的电机和旋转几乎是同义词,超声波电机在直线电机上取得了很大突破,其位置控制精度已突破微米级。
一般来说,一个电机只有一个旋转自由度,要想实现多自由度运动,就需要同时使用多个电机。
日本率先研究的球面超声波电机可同时实现多个自由度运动,对于在机器人中实现多自由度仿生运动具有划时代意义。
超声波电机结构相对简单,它正向小型化,微型化方向发展,其最小结构尺寸记录被不断刷新。
同时,它还与目前盛行的M E M S相结合,为后者提供各种运动驱动。
作为一个处于成长期间的新生事物,超声波电机的许多问题还没有完全弄清楚,建立超声波电机正确的模型一直是困扰众多研究者的问题。
总的来说,超声波电机模型可以分为两类:控制模型和力学模型。
建立控制模型的主要目的是更好的通过信号和电路的调节来控制电机的运动输出,包括速度控制和位置控制。
几乎所有传统的控制方法,如P I D 控制、模糊控制等等都可以用到超声波电机的控制上,这一点国内外有很多研究。
同传统的电磁电机控制不一样,超声波电机几乎都是开环控制,这就带来了一个新的问题,首先需要对电机从电能到机械能的转化过程有一个准确的描述,也就是建立一个力学模型。
