- •Градуировка термоэлемента в качестве термометра и определение его термо-эдс
- •Порядок работы
- •Устройства для съема, передачи и регистрации медико-биологической информации
- •Электроды для съема биоэлектрического сигнала
- •Датчики медико-биологической информации.
- •Назначение и классификация датчиков.
- •Характеристики датчиков. Погрешность датчиков.
- •Примеры устройства датчиков, используемых в медицине.
- •Внутренняя контактная разность потенциалов. Термоэлектродвижущая сила
- •Аналоговые регистрирующие устройства. Различные системы регистрации непрерывной информации
Внутренняя контактная разность потенциалов. Термоэлектродвижущая сила
Р
Рис.
15.3
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.
Р
Рис. 15.4
(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 |
З
Рис. 15.5
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.