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 приборыисветолучевые регистрирующие устройства.
Самопишущие приборы или просто самописцыв зависимости от способа осуществления записи подразделяются наперьевые, самописцы соструйной записью, степловойзаписью, сэлектрохимической 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 диапазондля 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 аппаратуреприменяются промышленные образцы стрелочных приборовэлектромагнитнойилимагнитоэлектрической 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 записииспользуетсявибратор, на котором установлено перо, а в качестве носителяинформации 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 являетсязасорение капиллярапри 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 записьоснована 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 недостаткомсветолучевых регистрирующих устройств является необходимостьпроявления 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).
Лабораторная работа №11
«Определение сопротивления ткани постоянному току. Определение частотной зависимости полного сопротивления биологической ткани»
Цельработы: Используя аппарат для гальванизации и измерительные приборы определить сопротивление живой ткани постоянному току. Используя генератор вырабатывающий переменный ток разной частоты и подавая его через аттенюатор и измерительные приборы на электроды , измерим силу тока и напряжение на живой ткани. Определим импенданс и построим график зависимости полного сопротивления от частоты переменного тока. Найти активное сопротивление живой ткани и тангенс диэлектрических потерь
Вопросы теории (исходный уровень):
Основные характеристики электрического поля. Электрический диполь. Первичные механизмы воздействия электростатических полей на биологические объекты. Применение постоянных электрических полей в физиотерапии .
Электропроводность биологических тканей и жидкостей для постоянного тока. Первичные механизмы действия постоянного тока на живую ткань. Гальванизация. Лечебный электрофорез.
Переменный ток. Различные виды электрических сопротивлений в цепи переменного тока. Импеданс. Сопротивление живой ткани переменному току, его зависимость от частоты тока. Оценка жизнестойкости тканей. Основы импедансной плетизмографии Эквивалентная электрическая схема живой ткани. Электрические фильтры. (Лекция №9, Лекция №10)
Содержание занятия:
1.Выполнить работу по указаниям в руководстве к данной работе.
2.Оформить отчет.
3.Защитить работу с оценкой.
Решить задачи.
ЗАДАЧИ
1.Определите сопротивление кожи постоянному току, если при подаче через электроды напряжения 20В сила тока оказалась 10-4А.
2.При пропускании переменного тока, частотой 3000Гц импеданс Z=6000 Ом, а активное сопротивление R=1200 Ом. Рассчитайте электрическую ёмкость тканей.
3.Конденсатор ёмкостью С=50мкФ, соленоид индуктивностью L=0,001Гн и резистор R=1000 Ом соединены последовательно и подключены к источнику переменного тока частотой 500Гц. Определите полное сопротивление цепи.
|
4.На рисунке приведена схема резисторного нагревателя . Предположим, что сопротивление тела человека, дотронувшегося до корпуса R=1000 Ом, а сопротивление перемычки Rb=10000 Ом. Какой силы ток протечёт по телу? Получит ли человек сильный удар? |
|
5.Используя условие предыдущей задачи, предположите, что высоковольтный проводник соединяется с корпусом прямо из-за того, что протёрлась изоляция (т.е. Rb=0). Какой силы ток теперь пойдёт через тело? Будет ли он смертелен?