Министерство здравоохранения Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тверская государственная медицинская академия Министерства здравоохранения Российской Федерации»

кафедра медбиофизики и информатики

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Методические указания для лабораторной работы №8

(для фармацевтического факультета)

Тверь 2008

Методические указания составлены кафедрой медбиофизики ТГМА и предназначены в помощь студентам фармацевтического факультетов при подготовке и выполнении лабораторной работы.

Лабораторная работа N8

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

1. Изучить назначение, классификацию и принципы действия датчиков.

2. Снять характеристики 2-х лабораторных датчиков.

3. Найти аппроксимационные зависимости для этих характеристик.

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ:

панель cпонижающим трансформатором, фотодатчиком, индуктивным датчиком и микроамперметром.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. М.: Высшая школа, 1996, (см. гл. 21).

2. Ливенцев Н.М. Курс физики. М.: Высшая школа, 1974. (см. § 101).

3. Морозов Ю.В., Основы высшей математики и статистики. М.: Медицина, 1998. (см. п. 10.3).

4. Павлушков И.В. и др., Основы высшей математики и математической статистики. М.: Геотар-Мед., 2003. (см. § 8.3).

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

В медицине для съёма неэлектрических величин используют измерительные системы, содержащие датчики, или измерительные преобразователи. Датчиками (преобразователями) называются устройства, превращающие неэлектрическую величину в пропорциональный электрический сигнал. В медицине датчики играют роль переходного звена между обследуемым организмом и последующими устройствами для регистрации, передачи по каналу связи, усиления, обработки и отображения полученных сигналов. Функционально датчики являются техническими аналогами биологических рецепторов.

Преимущества измерительных систем, содержащих датчики:

• широкий амплитудный и частотный диапазоны;

• высокая чувствительность;

• малая инерционность;

• возможность миниатюризации и измерения в местах, недоступных при других методах;

• возможность централизации и одновременного измерения многих, различных по своей природе величин;

• возможность передачи информации об измеряемой величине на большие расстояния.

Последнее требование имеет отношение к телеметрии.

Требования, предъявляемые к датчикам при их конструировании:

• удобство в размещении и использовании;

• возможность стерилизации и многократного использования;

• отсутствие побочного действия на организм;

• получение устойчивого информативного сигнала;

• максимальная защита от помех и минимальное искажение полезного сигнала.

Естественная входная величина датчика (х) - это та единственная неэлектрическая величина, которую воспринимает и преобразует датчик из множества одновременно действующих на него величин (селективность датчика). Например, кровенаполнение тканей, концентрацию кислорода в крови, смещение органа, скорость кровотока, температуру, влажность, освещенность, прозрачность. Выходная величина (у) - это измеряемая электрическая характеристика (сила тока, напряжение, сопротивление, частота).

Характеристикой датчика называют зависимость выходной величины уот входнойх, которая может быть представлена аналитически выражениему = f(x), таблицей или графиком. Чувствительность датчика есть частная производная выходной величины от входной. Она характеризует изменение выходной величины при изменении входного сигнала на единицу. При нелинейной характеристики, чувствительность датчика разная в разных диапазонах входной величины. Наиболее удобно иметь датчик с линейной характеристикой, в этом случаеи чувствительность в большом интервале значений не зависит от входной величины. Чувствительность, обычно, величина размерная. Порог чувствительности (x_min) есть минимальное изменение входной величины, которое может быть измерено с помощью данного датчика. Предел преобразования - максимальное значение входной величины, которое воспринимается данным датчиком без искажения и без его повреждения.

Все датчики можно разделить на два основных класса: генераторные и параметрические. Генераторными называются датчики, в которых под воздействием входной величины непосредственно генерируется ЭДС. Параметрические датчики – это датчики, в которых под воздействием входной величины изменяется один из его электрических параметров. Их соединяют в цепь с внешним источником питания.

Рассмотрим некоторые типы датчиков: