36808

Электрические и магнитные явления в организме, электрические воздействия и методы исследования

Лабораторная работа

Физика

По отклонению стрелки гальванометра пользуясь графиком находят температуры исследуемых объектов Дополнительная информация Общая структурная схема для регистрации съёма и передачи медицинской информации. Х  Чувствительный элемент средства измерений электрод датчик  Усилитель  Передатчик  Приёмник  Выходной измеритель регистрирующий прибор У   устройства для съёма информации Устройства для съема передачи и регистрации медикобиологической...

Русский

2013-09-23

160.5 KB

28 чел.

лабораторная работа №9 «Градуировка термопары в качестве термометра».

Тема : 5.Электрические и магнитные явления в организме, электрические воздействия и методы исследования

Вопросы:

Цельработы:  Изучить     Термоэлектрические явления,и их использование в датчиках  температуры. Изучение электрических датчиков температуры применение в медицине и технике 

Вопросы теории

Общие характеристики датчиков температуры. Зависимость сопротивления металлов и полупроводников от температуры. Контактная разность потенциалов. Градуировка термопары, термистора и проволочного терморезистора  (Самостоятельная подготовка)

Содержание занятия:

1. Выполнить работу по указаниям в руководстве к данной работе.

2. Оформить отчет.

3. Защитить работу с оценкой.

  1.  Решить задачи.

ЗАДАЧИ

  1.  Между плоскими электродами площадью S = 100 см2 каждый, находится
    V = 300 см3 водорода. Концентрация ионов в газе n = 5 · 107 см–3 . Какое напряжение нужно приложить к электродам, чтобы получить ток силой I = 1 мкА? Подвижность ионов: b + = 5,4 см2/(В · с).
  2.  Термопара из РbAg создает термоэлектродвижущую силу 3 мкВ при разности температур спаев в 1 К. Можно ли такой термопарой уверенно установить повышение температуры тела человека от 36,5 до 37,0 0 С, если потенциометр позволяет измерить напряжение с точностью до 1 мкВ?
  3.  Во сколько раз изменится сопротивление полупроводника при уменьшении температуры вдвое, если его начальная температура Т = 400 К,  ширина запрещенной зоны Е3 = 0,7 эВ?
  4.  Термопара  висмут  – железо с постоянной 9 · 10–6  в/град и сопротивлением
    5
    ом присоединена к гальванометру внутренним сопротивлением 1100 ом. Какой ток покажет гальванометр, если один спай термопары погрузится в тающий лед, в другим прикоснуться к поверхности тела человека, имеющей температуру 350 С?
  5.  При определении разности температур между различными участками поверхности кожи человека с помощью двух спаев термопары медь – константан в качестве индикатора использовался гальванометр чувствительностью 0,5 · 10–7 а/дел и с сопротивлением обмотки подвижной катушки 50 ом..  Чему равна разность температур, если при суммарном внешнем сопротивлении цепи 80 ом стрелка отклонилась на 20 делений?
    Э. д. с. термопары равна 41,5
    мкв/град.
  6.  Какое минимально изменение температуры  тела человека можно определить с помощью термопары железо – константан, если измерительный прибор (гальванометр) имеет чувствительность 10–9 а/дел и сопротивление 20 ом?
    Э. д. с. термопары 50
    мкв/град, а ее сопротивление 5 ом.

Лабораторная работа 9

ГРАДУИРОВКА ТЕРМОЭЛЕМЕНТА В КАЧЕСТВЕ ТЕРМОМЕТРА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕГО ТЕРМО-ЭДС

Приборы и принадлежности: 1) гальванометр с ценой деления 106А; 2) термоэлемент;
3) термометр, проградуированный от 0 до 50° С с ценой деления 0,5°; 4) сосуд для нагревания термоспая; 5) сосуд Дьюара; 6) электроплитка; 7) магазин сопротивлений на 300—500 Ом;
8) соединительные провода.

Если спаять два куска проволоки из разных металлов, например меди и железа, константана и меди и др., и замкнуть цепь, то в случае, если спаи будут иметь различные температуры, в цепи возникнет ток. Наличие тока (термотока) в цепи объясняется возникновением электродвижущей силы, которая в этом случае называется термоэлектродвижущей силой (термо-ЭДС). Ее величина определяется по формуле

   (1)

где

    (2)

является постоянной величиной для определенного спая двух металлов с концентрациями электронов n01 и n02, kпостоянная Больцмана; q — заряд электрона. Устройство (рис. 37, а), состоящее из двух спаев металлов и дающее при наличии разности температур спаев ЭДС, а при замкнутой цепи — ток, называется термоэлементом или термопарой.

Как видно из выражения (1), величина Е зависит от разности температур Та нагретого и Тb холодного спаев металлов. Поэтому а характеризуют еще как термо-ЭДС, возникающую при разности температур спаев в один градус. Ее величина определяет чувствительность термоэлемента. Для большинства металлов она очень мала и для некоторых спаев принимает следующие значения, выраженные в мВ/град: медь — железо — 0,016; константан — медь —0,041; константан — железо — 0,053.

  

Рис. 37

Для любого интервала температур отклонение стрелки (луча) гальванометра N пропорционально термо-ЭДС:

    N = E      (3)

где — коэффициент, показывающий, на сколько делении отклоняется стрелка гальванометра при величине термо-ЭДС 1 мВ, Подставив в формулу (3) значение Е из выражения (1), получим

N = (Та – Тb) = (Та – Тb)     (4)

Коэффициент зависит не только от материалов спаев, но и от сопротивления всей цепи и чувствительности гальванометра. Формулу (4) можно записать иначе:

     (5)

этот коэффициент показывает смещение стрелки гальванометра при разности температур 1°. Аналогично коэффициенту коэффициент представляет чувствительность всей установки.

Если температуру Тb холодного спая поддерживать постоянной, то термо-ЭДС будет функцией температуры Та нагретого спая. Тогда формулу (5) можно представить в виде линейной зависимости:

     (6)

Функциональную зависимость температуры Та нагреваемого спая от отклонений N стрелки гальванометра можно определить экспериментально, построив графическую зависимость Та от N.

Чувствительность термоэлемента и величину термо-ЭДС определяют следующим образом. Пусть n0 — отклонение стрелки гальванометра, соответствующее некоторой разности температур Та—Тb. Если с — постоянная гальванометра по току (помечается на циферблате прибора), R0— сопротивление гальванометра, подводящих проводов и термоэлемента, то термо-ЭДС при данной разности температур будет вычисляться по формуле

E = cn0R0      (7)

Включив последовательно с R0 некоторое сопротивление Rм = 100—200 Ом магазина сопротивлений, обнаружим, что стрелка гальванометра отклонится на число делений n<N. При той же разности температур выражение для термо-ЭДС примет вид

    E = cn( R0 + Rм)      (8)

Решив уравнения (7) и (8) относительно R0 и подставив его значение в (7), найдем

     (9)

Из выражений (9) и (1) легко получить чувствительность термоэлемента

   (10)

Определив , из формулы (1) или (10) можно найти величину термо-ЭДС.

Термоэлементы, как и термисторы, имеют большие преимущества перед ртутными и спиртовыми термометрами вследствие малой инерционности и малого размера, что дает возможность измерить температуры малых биологических объектов. Термоэлементы обладают некоторыми преимуществами перед термисторами, так как они позволяют измерять высокие температуры, не требуют источника питания. Регистрирующий прибор (гальванометр) можно установить на значительном расстоянии от термоэлемента и следить за изменением температуры любого процесса или биологической клетки. Для повышения чувствительности термоэлементы соединяют в термобатарею (рис. 37,6), одни спаи которой, например нечетные, нагреваются, а четные находятся в холодном состоянии. С помощью такой термобатареи можно исследовать тепловое излучение поверхности тела человека. Термоэлементы аналогично термисторам являются весьма удобными датчиками температур, используемыми при исследовании и управлении не только технологическими, но и биологическими процессами.

Порядок   работы

1. Градуировка термоэлемента. Собирают установку по схеме, показанной на рис. 37, а. Сопротивление магазина устанавливают в нулевое положение. Нагреваемый спай термоэлемента погружают в сосуд со льдом и ставят его на плитку. Холодный спай помещают в сосуд Дьюара, заполненный водой со льдом. При этом стрелка гальванометра Г устанавливается в нулевом положении. Нагревая спай, через каждые 5° фиксируют температуры и соответствующие им отклонения стрелки гальванометра. Отсчет температур и отклонений стрелки гальванометра продолжают до 50°. По значениям экспериментально снятых температур и отклонениям стрелки гальванометра вычерчивают график зависимости Та от N. Результаты опыта, постоянные и расчетные величины заносят в таблицу.

Таблица

Измеряемые величины

Постоянные величины

Та 

Е

с

n

n0

R0

R

N 

2. Определение чувствительности и величины термо-ЭДС термоэлемента. При некоторой разности температур  Та—Тb  отмечают отклонение n0 стрелки гальванометра. Затем при той же разности температур поворотом декадного переключателя магазина устанавливают какое-либо сопротивление, например 200 Ом, и отмечают максимальное отклонение п стрелки гальванометра. Эти измерения следует проводить быстро, чтобы не изменилась разность температур ТаТb По известным с, п0, п, Rм, Та и Тb по формуле (10) находят чувствительность , а затем Е.

3. Измерение температуры тела человека или какой-либо среды. Нагреваемый спай термоэлемента прикладывают к какой-либо точке тела человека, например шеи, руки, щеки, или погружают внутрь раствора и отмечают отклонение стрелки гальванометра. По отклонению стрелки гальванометра, пользуясь  графиком, находят температуры исследуемых объектов

Дополнительная информация

Общая структурная схема для регистрации, съёма и передачи медицинской информации.

Х

Чувствительный элемент средства измерений (электрод, датчик)

Усили-тель

Передат-чик

Приёмник

Выходной измеритель (регистрирующий прибор)

У

                   

       устройства для

    съёма информации         

    

Устройства для съема, передачи и регистрации медико-биологической  информации

Устройства съёма медицинской информации обеспечивают получение сигналов, связанных с теми или иными явлениями, происходящими в живом организме. Устройства съема - переходное звено между исследуемым  организмом  и последующими устройствами усиления сигналов, их отображения, регистрации, передачи по каналу связи, обработки и т.д.

Всю совокупность различных устройств съема медицинской ин-формации целесообразно подразделить на две большие группы: электроды и датчики (измерительные преобразователи).

Электроды для съема биоэлектрического сигнала

Электроды - это проводники специальной формы с помощью которых часть электрической цепи, составляемая из проводов, соединяется с другой частью этой цепи неметаллического типа проводимости (например, с той или иной частью тела, органом, поверхностью кожи и т.д.).

Электроды чаще всего используются для съема электрического сигнала реально существующего в исследуемом организме. Они просто выполняют роль контакта в электрической цепи, осуществляя отведение электрического сигнала с той или иной степенью потерь, зависящей от качества контакта между электродом и той частью организма, с которой он соприкасается (ЭКГ, ЭЭГ, ЭМГ, ЭОГ, ЭГГ).

В некоторых случаях электроды могут использоваться не для съема электрических потенциалов, реально имеющихся в живом организме, а для подведения к организму некоторого внешнего электрического воздействия (например, реография).

К электродам, как элементам съема медико-биологической информации, обычно предъявляются специфические требования: они должны быстро фиксироваться и сниматься, обладать низкой стоимостью, высокой стабильностью электрических параметров, эластичностью при достаточной механической прочности, не давать артефактов и помех, не оказывать раздражающего действия.

Биоэлектрические сигналы, характеризующие функциональную активность различных систем и органов человека, являются существенно слаботочными и занимают область низких и инфранизких частот (таблица).

Параметры

Наименование метода

ЭКГ

ЭЭГ

ЭМГ

ЭОГ

ЭГГ

Амплитуда, мВ

0,1-5,0

0,01-0,5

0,01-50

0,05-0,2

0,1-1

Полоса частот, Гц

0,5-400

1-1000

1-10000

0,5-15

0,01-10

В связи с этим обстоятельством важнейшим общим требованием, предъявляемым к разным электродам, является требование минимума потерь полезного сигнала, особенно на переходном сопротивлении электрод - конса, которое нужно стремиться сделать наименьшим. Величина переходного сопротивления зависит от типа металла, из которого изготовлен электрод, свойств кожи, площади ее соприкосновения с электродом и от проводящей среды между ними.

Переходное сопротивление между чистой, сухой кожей и электродом измеряется сотнями килоом. Для его уменьшения между кожей и электродом обычно прокладывается марлевая салфетка, смоченная физиологическим раствором. При этом переходное сопротивление снижается до десятков килоом. В последнее время чаще применяют специальные проводящие электродные пасты, которые дают лучший результат, чем простые электролиты.

Известно, что при погружении металлического электрода в электролит между металлом и раствором возникает некоторая разность потенциалов (электродный потенциал). При прохождении тока в цепи этот потенциал изменяется вследствие гальванической поляризации электрода. Потенциал поляризации зависит от многих причин (природы электрода, состава электролита, температуры и т.д.) и обычно меняется во времени в достаточно широких пределах. По своей величине он может достигать значений, превышающих величину полезного биоэлектрического потенциала. Все это в конечном итоге может привести к тому, что эффект поляризации электрода существенно исказит форму регистрируемого сигнала, а в ряде случаев сделает его регистрацию невозможной. Поэтому поляризация электрода является крайне  нежелательным явлением. Она может быть уменьшена подбором материала электродов и состава электродных паст.

Существует множество типов металлических электродов. В качестве материала для изготовления электродов применяются золото, платина, серебро, палладий, нержавеющая сталь, сплавы иридием и другие металлы, сплавы и химические соединения.

Конструкция и характеристики электродов зависят во многом от целей их применения. По назначению электроды можно разделить на четыре группы:

1) для одноразового использования (в кабинетах функциональной диагностики и т.п.);

2) для длительного непрерывного наблюдения биоэлектрических сигналов (в условиях палат реанимации, интенсивной терапии);

3) для диагностического наблюдения (в условиях физических нагрузок в палатах реабилитации, в спортивной медицине);

4) для экстренного применения (в условиях неотложной терапии, скорой помощи).

Датчики медико-биологической информации.

Назначение и классификация датчиков.

Характеристики датчиков. Погрешность датчиков.

Примеры устройства датчиков, используемых в медицине.

Датчик - (преобразователь медицинской информации) - устройство съема информации,  реагирующий своим чувствительным элементом на воздействие измеряемой величины, а также осуществляющий преобразование этого воздействия в форму, удобную для последующего усиления, регистрации, обработки и т.д.

Тип и конструкция датчика зависят от вида необходимого преобразования, то есть определяются конкретными физическими представлениями входного неэлектрического сигнала и выходного электрического сигнала, а также зависят от условий работы датчика.

Входными неэлектрическими величинами датчиков могут быть механические величины (линейные и угловые перемещения, скорость, ускорение, давление, частота колебаний), физические (температура, освещенность,  влажность), химические (концентрация, вещества, состав), непосредственно физиологические (наполнение ткани кровью).

Выходными электрическими величинами обычно служат ток, напряжение, ионное сопротивление (импеданс), частота (или фаза) переменного тока или импульсных сигналов.

Датчики медико-биологической информации можно разделить на

две группы: биоуправляемые и энергетические.

Биоуправляемые датчики изменяют свои характеристики непосредственно под влиянием медико-биологической информации, поступающей от объекта измерения. В свою очередь биоуправляемые датчики подразделяются на активные (генераторные) и пассивные (параметрические).

В активных датчиках измеряемый параметр непосредственно преобразуется в электрический сигнал, то есть под воздействием измеряемой величины активные датчики сами генерируют сигнал соответствующей амплитуды или частоты. К таким датчикам относятся пьезоэлектрические, индукционные преобразователи, термоэлементы.

Пассивные датчики под воздействием входной величины изменяют свои электрические параметры: сопротивление, емкость или индуктивность. В отличие от активных (генераторных) датчиков, пассивные (параметрические) датчики для получения соответствующего значения выходного  напряжения или тока включаются в электрическую цепь с внешним источником питания. К таким датчикам можно отнести емкостные, индуктивные, резистивные, контактные датчики.

Энергетические датчики в отличие от биоуправляемых активно воздействуют на органы и ткани. Они создают в исследуемом органе так называемый немодулированный энергетический поток со строго определенными, постоянными во времени характеристиками. Измеряемый параметр воздействует на характеристики этого потока, модулирует его пропорционально изменениям самого параметра. Энергетические информационные преобразователи  нуждаются в источнике дополнительной энергии для воздействия на объект и создания немодулированного энергетического потока. Из датчиков такого типа можно указать, к примеру, фотоэлектрические и ультразвуковые.

Каждый датчик характеризуется определенными метрологическими показателями. Важнейшими из них являются:

1) чувствительность - минимальное изменение снимаемого параметра, которое можно устойчиво обнаружить с помощью данного преобразователя;

2) динамический диапазон - диапазон входных величин, измерение которых производится без заметных искажений от максимальной предельной величины до минимальной, ограниченной порогом чувствительности или уровнем помех;

3) погрешность - максимальная разность между получаемой и номинальной выходными величинами;

4) время реакции - минимальный промежуток времени, в течение которого происходит установка выходной величины на уровень, соответствующий измененному уровню входной величины.

Погрешности устройств съема медико-биологической информации - одно из звеньев в общей цепи ошибок измерений, зависящих от ряда технических и специфических причин. Это обстоятельство затрудняет сопоставление результатов в процессе диагностики и лечения.

Причинами погрешностей могут быть:

1) температурная зависимость функции преобразования;

2) гистерезис - запаздывание y от x даже при медленном изменении входной величины, происходящее в результате необратимых процессов в датчике;

3) непостоянство функции преобразования во времени;

4) обратное воздействие датчика на биологическую систему, приводящее к изменению показаний;

5) инерционность датчика (пренебрежение его временными характеристиками) и другие.

ВНУТРЕННЯЯ КОНТАКТНАЯ РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ. ТЕРМОЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА

Рассмотрим контакт двух металлов 1 и 2 с различной концентрацией свободных электронов: n1 > n2 (рис. 15.3, а) После создания контакта начнется диффузия электронов из одного металла в другой. Так как концентрации электронов различны, то диффундирующие потоки из разных металлов будут неодинаковыми. Это приведет к заряжению металлов противоположными зарядами и возникновению между ними внутренней контактной разности потенциалов Ui. При этом первый металл имеет больший потенциал относительно второго (рис 15.3, а). Изменение энергии Еэ свободных электронов в приконтактной области при установившемся значении контактной разности потенциалов (рис 15.3, б) соответствует динамическому равновесию.

При динамическом равновесии потоки электронов в одном и другом направлениях одинаковы. Так как концентрация свободных электронов в металлах очень большая, то переход электронов из одного металла в другой практически не изменит их концентраций, которые и в условиях динамического равновесия останутся прежними (n1 и n2).

Внутренняя контактная разность потенциалов может быть найдена исходя из общего условия равновесия - равенства электрохимических потенциалов соприкасающихся металлов (см § 12.6).

  или   

Так как z = 1, то

   (15.16)

Итак, внутренняя контактная разность потенциалов зависит как от различий концентраций свободных электронов в металлах, так и от температуры контакта.

Рассмотрим замкнутую цепь, состоящую из двух металлов 1 и 2 (рис.  15.4), концентрации свободных электронов в которых равны n1 и n2.. Контакты А и В металлов поддерживаются при температурах ТА и ТВ соответственно. Для определенности предположим n1 > n2  и ТА > ТВ.  Запишем выражение (15.16) для обоих контактов:

              (15.17)

                (15.18)

Так как контакты металлов имеют разные температуры, то UiA   UiB.

Вследствие этого в цепи, состоящей из разных металлов, возникает термоэлектродвижущая сила, т. Это явление, справедливое и для полупроводников, называют термоэлектричеством.  Так как э.д.с. равна сумме скачков потенциала цепи, обусловленных сторонними силами, то

 (15.19)

Обозначив ., получим

т = ( ТА - ТВ)    (15.20)

Устройство, показанное на рис. 15,4,  называют термоэлементом или термопарой.

Из (15.20) видно, что  соответствует термо-э.д.с., возникающей в цепи при разности температур контактов, равной 1 К, и является характеристикой термопары.

Приведем значение  при температурах в окрестности 100° С для некоторых пар металлов (табл. 20).

Таблица 20

, мкВ/К

, мкВ/К

Zn  Ag

0,5

Mg  Ag

3,5

W  Ag

2,5

Mo  Ag

6,3

Pb  Ag

3,0

Fe  Pt

18,1

Значительная термо-э.д.с. достигается не только выбором подходящей пары металлов или полупроводников или увеличением Т, но и последовательным соединением нескольких термопар в термобатарею (термостолбик). На рис. 15.5 показана термобатарея из четырех термопар (нечетные контакты 1, 3, 5, 7 имеют одну температуру, четные 2, 4, 6, 8 - другую).

Термоэлектричество находит три основных применения:

1) для создания генераторов тока с прямым преобразованием молекулярно-тепловой энергии в электрическую. Современные полупроводниковые термогенераторы имеют к.п.д. порядка 10%;

2) для определения температур. Зная зависимость т = f(Т), по измерениям т можно найти Т, а следовательно, и Т. Удобство этого метода заключается в дистанционности и возможности измерения температуры небольших объектов, поскольку сам контакт металлов или полупроводников может быть сделан достаточно малым. В медицине, в частности, это используется для нахождения температуры отдельных органов и их частей;

3) для измерения мощности инфракрасного, видимого и ультрафиолетового излучений
(см., например, устройство актинометра в § 27.4).

Возникновение термоэлектродвижущей силы в рассмотренном примере относится к группе термоэлектрических явлений. Так называют явления, в которых отражается специфическая связь между электрической и молекулярно-тепловой формами движения материи в металлах и полупроводниках.

Устройства отображения и регистрации

медицинской информации.

Устройства отображения осуществляют временное представление информации, уничтожаемой при появлении новой. Устройства регистрации в отличие от них проводят запись информации на каком-либо стандартном носителе и позволяют длительное время хранить информацию и многократно обращаться к ней для последующей обработки и более глубокого анализа. Выходная информация может быть представлена в аналоговой  (непрерывной) или дискретной форме. В соответствии с этим отображения и регистрация медицинской информации можно разделить на три большие группы: аналоговые, дискретные и комбинированные. Последние позволяют представлять информацию как в дискретном, так и в аналоговом виде.

Аналоговые регистрирующие устройства.

Различные системы регистрации непрерывной информации

и их эксплуатационные характеристики.

Понятие о двухкоординатных самописцах.

Аналоговые регистрирующие и отображающие устройства обычно применяются для представления информации об изменении одного или нескольких параметров, которые желательно контролировать непрерывно (например, в случаях получения ЭКГ), когда необходим график изменения контролируемой величины во времени или зависимость изменения одного параметра от другого.

Результаты аналоговой регистрации часто используются в качестве отчетной ими контрольной документации и служат для последующего более глубокого изучения изменяемого объекта. В зависимости от формы выдачи информации принципа построения и конструкции, аналоговые устройства отображения и регистрации можно разделить на показывающие (стрелочные) приборы, самопишущие приборы и светолучевые регистрирующие устройства.

Самопишущие приборы или просто самописцы в зависимости от способа осуществления  записи подразделяются на перьевые, самописцы со струйной записью, с тепловой записью, с электрохимической записью и т.д.

Светолучевые регистрирующие устройства (осциллографы) разделяются на осциллографы, требующие последующей обработки и устройства, не требующие последующей обработки носителя информации.

Требования, предъявляемые к устройствам отображения и регистрации медицинской информации:

1. Минимальная погрешность. Величина ее существенно зависит от способа отображения или регистрации и конструкции соответствующего устройства.

2. Минимальная потребляемая мощность.

3. Высокая чувствительность. Последняя определяется величиной

энергии, затрачиваемой для получения на единицу площади носителя

следа определенной интенсивности или контрастности.

4. Максимальный частотный диапазон для сохранения в процессе отображения или регистрации полного частотного спектра исследуемого параметра.

5. Быстродействие, определяющее скорость вывода информации из измерительной системы. Это качество в настоящее время является одним из основных факторов, ограничивающих быстродействие системы в целом.

6. Максимальная емкость регистрирующего устройства. Емкость регистратора определяет количество информации, которое может быть записано, лимитируя количество параметров, которое может регистрироваться на носителе, и время непрерывной работы устройства без замены носителя.

7. Сохраняемость информации после регистрации. Записанная информация должна длительное время сохраняться без дополнительной защиты энергии, то есть при выключенном питании. Сохранение информации дает возможность в последующем более глубоко и внимательно изучить протекающий в объекте процесс или же на последующих этапах использовать ЭЦВМ.

8. Удобство считывания и расшифровки информации. Выходные данные должны быть представлены в четкой и наглядной форме с обозначением масштаба и единиц измерения.

9. Простота эксплуатации и надежность. Удобства отображения и регистрации в целом должны иметь длительный срок службы, который во многом определяет срок службы всей измерительной системы, и быть надежными в работе.

10. Минимальные габариты и масса.

11. Универсальность. Регистрирующие и отображающие устройства должны обеспечивать возможность работы в рамках различных систем измерения и в различных режимах. Эти условия легче удовлетворяются при агрегатно-блочном принципе построения измерительных систем.

В устройствах отображения медицинской информации показывающие (стрелочные) приборы могут применяться в совокупности с другими видами регистраторов (например, в самописцах) или самостоятельно.

Как правило, в медицинской аппаратуре применяются промышленные образцы стрелочных приборов электромагнитной или магнитоэлектрической систем. Для использования этих приборов в специальных целях они градуируются в величинах выходного параметра. Наибольшее распространение стрелочные приборы в медицинской технике получили в системах наблюдения за состоянием пациента в качестве индикаторов основных параметров, в специализированных приборах (например, для измерения температуры, частоты пульса и других параметров), лабораторном оборудовании и др. Такие приборы отградуированы в градусах Цельсия, в количестве сердечных сокращений в минуту и т.д. и позволяют сразу отсчитывать измеряемый параметр.

Самопишущие приборы построены на принципе преобразования электрической энергии сигнала в механическую и поэтому их часто называют механическими регистрирующими приборами.

Основным преимуществом чернильного метода является простая возможность получения готовой кривой непосредственно в ходе эксперимента с минимальной задержкой, связанной только с инерционностью пишущего прибора. Большой запас ленты и ее малая стоимость позволяют вести длительную непрерывную запись. Конструкции чернильных самописцев  надежны, просты в управлении и дешевы в эксплуатации.

В чернильноперьевой записи используется вибратор, на котором установлено перо, а в качестве носителя информации бумага в виде ленты, которая  протягивается перпендикулярно направлению движения пера и тем самым позволяет развернуть измеряемую информацию во времени, то есть получить двухкоординатный график.

Важнейшим элементом чернильного самописца является вибратор, построенный по принципу электромагнитных или магнитоэлектрических приборов.

Основные характеристики вибраторов обоих типов определяются моментом подвижной системы вибраторов, массой, длиной и трением пера, свойствами носителя информации и другими факторами.

Работа электромагнитного вибратора основана на взаимодействии поля постоянного магнита с магнитным полем, создаваемым управляющим током, который протекает по неподвижным катушкам. Между катушками в обойме находится якорь, который может вращаться на осевом стержне в подшипнике. В результате взаимодействия двух магнитных потоков, встречающихся в якоре, в последнем возникает механический вращающийся момент.

Вибраторы электромагнитной системы позволяют регистрировать процессы в диапазоне частот от 0 до 150 Гц.

Большим преимуществом всех перьевых самописцев является возможность многоканальной записи.

Перьевая запись позволяет неискаженно зарегистрировать лишь весьма низкочастотные процессы. Запись более высокочастотных процессов можно успешно осуществлять с помощью струйных регистраторов (самопишущих гальванометров).

Недостатком метода струйной записи является засорение капилляра при использовании чернил низкого качества.

При струйной записи, как и при чернильной, запись происходит не в прямоугольных координатах, а по дуге, что приводит к значительным нелинейным искажениям.

Тепловая запись - метод регистрации, осуществляемый путем снятия слоя вещества со специальной ленты - носителя. Сама эта лента представляет собой бумагу, покрытую с лицевой стороны слоем легкоплавкого вещества белого цвета (парафин,  смесь воска с мелом и т.п.). Запись осуществляется с помощью электромагнитного регистратора, у которого вместо капилляра на конце штифта помещена проволока с участком, нагреваемым электрическим током.

Тепловая запись часто используется в электрокардиографах.

Электрохимическая запись основана на процессе образования красящих веществ на поверхности бумаги при прохождении через нее электрического тока.

Светолучевые регистрирующие устройства широко применяются для регистрации быстро меняющихся процессов.

Основным элементом рассматриваемых устройств является магнитоэлектрический гальванометр. Используют магнитоэлектрические гальванометры двух типов: рамочные и шлейфные.

Основным недостатком светолучевых регистрирующих устройств является необходимость проявления бумаги или фотопленки, что достаточно трудоемко и требует специального оборудования.

Понятие о двухкоординатных самописцах.

Кроме однокоординатных самописцев, фиксирующих временную зависимость, в исследовательской практике получили распространение двухкоординатные самописцы. При регистрации поперечная рейка перемещается поступательно, ее смещение пропорционально одному из подаваемых сигналов (параметров) "x". Вдоль рейки пропорционально изменению второго параметра "y" перемещается каретка с писчиком. В результате писчик совершает сложное движение и оставляет на бумаге график

функции y = f(x).

11


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

42647. Робота з векторами і матрицями в системі MathCad 49.5 KB
  Розв’язати систему рівнянь методом зворотної матриці виконати перевірку. Розв’язати систему рівнянь за правилами Крамера й з допомогою вирішувального блоку.Розвязати систему рівнянь методом Гауса. Розв’язати систему рівнянь методом зворотної матриці виконати перевірку.
42648. Операційна система Windows 3.31 MB
  Закріпити та систематизувати набуті знання, уміння та навички з теми «Операційна система Windows», розвивати логічне мислення, наполегливість, акуратність, виховувати культуру письма, мови, поведінки.
42649. Редактор формул MS Equation Editor 142 KB
  Мета: Опрацювати типові операції по набору формул в редакторі формул Eqution Editor. Вставити об’єкт Eqution Editor до документу Word “Натиснути ПКМ на вільній області Панелі меню вибрати пункт Налаштування далі категорію Вставка та команду Редактор формул; далі перетягнути піктограму панель інструментів. В пункті “Определить†меню “Размер†задати розмір різних елементів формул згідно з таблицею: Текст Times New Romn Cyr курсив Функція Times New Romn Cyr курсив Змінна Times New Romn Cyr курсив Рядковий грецький Symbol...
42650. Визначення технічних характеристик компютера за допомогою програмних засобів 49.5 KB
  У лівому вибираємо про що б ми хотіли отримати інформацію фрейм виконаний в стилі Провідника а справа отримуємо необхідну нам інформацію про свій комп'ютер. Опція Комп'ютер надає інформацію про версію ОС про те які оновлення стоять так звані сервіспаки і апдейти про версії Internet Explorer'а і DIRECTX і багато що інше. Тут же можна дізнатися інформацію про різні компоненти вашого ПК: тип процесора і системної плати їх характеристики докладна інформація про системну пам'ять відеокарту і інше. Вибравши підопцію можна отримати...
42651. ДОСЛІДЖЕННЯ АРИФМЕТИЧНИХ ТА ЛОГІЧНИХ ОПЕРАЦІЙ 201 KB
  Безпосередня адресація дозволяє занести на адресу призначення константу що безпосередньо вказана в команді наприклад: MOV 100; в акумулятор записується десяткове число 100. Допускається пряма байтова адресація до внутрішніх регістрів RM з номерами 0 127 наприклад MOV 25H ; в акумулятор записується вміст регістра з адресою 25Н. Наприклад передачу даних з регістру RM за номером 44Н в регістр 0Н або R0 можна реалізувати наступними способами: MOV 0H 44H; пряма адресація запис команди займає 3 байти в ROM MOV R0 44H; регістрова...
42652. Розрахунок контакних площадок елемента 196.5 KB
  Діаметр контактної площадки розраховується за формулою: де – верхнє граничне відхилення діаметра отвору; – верхнє та нижнє граничні відхилення ширини провідника відповідно приймаємо 0.; – діаметр отвору вибирається із таблиці 1. Діаметри отворів в ПП мм Номінальний діаметр монтажного отвору Максимальний діаметр вивода елемента неметалізованого Перехідного металізованого із урахуванням металізації 05 04 07 06 До 04 09 08 04 – 06 11 10 06 – 08 16 15 08 – 13 21 20 13 – 17 Площа плати. Елемент Діаметр виводу...
42653. Склад програм циклічної структури. Цикли з відомою та невідомою кількістю повторів 43.5 KB
  Які оператори циклу існують та як вони виконуються Яким оператором циклу краще програмувати ті або інші циклічні обчислювальні алгоритми Як ініциалізіруються перемінні циклу for якщо нема вираження el.
42654. Себестоимость продукции 74.81 KB
  Главными задачами развития экономики на современном этапе является всемерное повышение эффективности производства, а также занятие устойчивых позиций предприятий на внутреннем и международном рынках
42655. Строение полукружных каналов, их функциональное значение, связь с другими отделами уха и черепа 14.75 KB
  Задний лабиринт представлен системой полукружных каналов. Это три костных трубки просветом до 0.5 мм, изогнутые полукругом. Оба конца полукружных каналов открываются в преддверие.