Материал: Компендиум

получения монохроматического света, а с другой стороны – фотосопротивление (рисунок 77). Изменение светового потока может быть вызвано изменением степени поглощения света за счет изменения толщины ткани, вариаций её кровенаполнения и содержания оксигемоглобина в крови. Вводя в измерительную систему соответствующую компенсацию на толщину ткани, можно фиксировать процентное содержание оксигемоглобина в крови.

7. Датчики параметров сердечно-сосудистой системы

Для оценки деятельности сердечно-сосудистой системы используются такие характеристики: частота сокращений сердечной мышцы, давление, тоны, шумы сердца, импеданс тканей и др.

турмалин, сегнетова соль).

Датчики, работающие на основе пьезоэлектрического эффекта, относятся к числу активных биоуправляемых датчиков.

Конструктивно они обычно выполняются в виде таблеток. Внутри корпуса расположен пьезоэлемент, работающий на сжатие или изгиб (рисунок 78).

Для исследования токов и шумов сердца и записи фонокардиограмм применяют электродинамические и

171

(активные генераторные

Принцип работы: акустические колебания воздействуют на эластичную мембрану, которая по своей окружности крепится к корпусу микрофона. На жестком основании цилиндра, закрепленном в центре

мембраны, крепятся витки провода катушки. Под действием звуковых волн

катушка движется в сильном магнитном поле, образованном кольцевым магнитным сердечником. В результате такого движения в катушке индуцируется ЭДС звуковой частоты.

Электродинамические микрофоны постепенно вытесняются пьезоэлектрическими.

К корпусу крепится упругая мембрана. Колебания мембраны через недеформирующуюся стойку передаются к пьезоэлементу.

Внастоящее время для измерения абсолютного давления широко используются емкостные и индуктивные датчики (рисунок 79).

Индуктивный датчик содержит:

1.Кольцо.

2.Внутри в эластичной основе расположена катушка индуктивности.

3.Одна поверхность кольца имеет отверстие, в котором помещается сердечник.

Если такой датчик прижать к стенке кровеносного сосуда или глаза так, чтобы стенка полости, соприкасающаяся с датчиком, стала плоской, и сердечник всей плоскостью прилегал к этой стенке, датчик будет воспринимать давление внутри полости.

Воснову работы емкостного датчика положено изменение его емкости при воздействии на него измеряемой величины давления.

172

где s – площадь пластин конденсатора, d – толщина диэлектрика, − относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика. Для измерения давления чаще всего пользуются изменением ёмкости С при изменении расстояния между пластинами конденсатора.

173

УСИЛЕНИЕ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

1. Принцип работы медицинских приборов, регистрирующих биопотенциалы

Общая структурная схема работы приборов, регистрирующих биопотенциалы, представлена на рисунке 80:

Канал связи

Рисунок 80. Структурная схема работы приборов, регистрирующих биопотенциалы

Электроды – проводники специальной формы, непосредственно контактирующие с биологической системой.

Усилитель – устройство, предназначенное для усиления напряжения (биопотенциала) до уровня, на котором, это напряжение (биопотенциал) становится различимым регистрирующим устройством (от десятых милливольта до вольт или десятков вольт).

Приёмник, передатчик со связывающим их каналом связи

используются при дистанционных измерениях (телеметрии).

Регистрирующее устройство преобразует электрический сигнал в удобную для восприятия форму, – чаще всего визуальную (график, число, отклонение стрелки, изображение).

2. Амплитудная характеристика усилителя. Амплитудные искажения и их предупреждение

Усилитель – устройство, предназначенное для усиления электрического сигнала за счёт энергии источника питания. Общая структурная схема усилителя приведена на рисунке 81.

Различают усилители напряжения, тока и мощности.

Одной из важных характеристик усилителя является коэффициент усиления, то есть отношение амплитуды

174

выходного сигнала к амплитуде входного. Для усилителя напряжения он определяется по формуле:

k U ВЫХ .

U ВХ

Амплитудной характеристикой усилителя называется зависимость амплитуды выходного сигнала от амплитуды входного:

U ВЫХ f (U ВХ ) kU ВХ

В идеальном усилителе коэффициент усиления не зависит от

форма сигнала при усилении не изменяется. График амплитудной характеристики представляет собой в таком случае прямую линию. Реальный усилитель может иметь линейную характеристику усиления только

в некотором диапазоне усиливаемых амплитуд, – этот диапазон называется динамическим диапазоном усилителя и определяется по формуле:

границы диапазона, соответственно. Вне динамического диапазона коэффициент усиления уже не является величиной постоянной: k f (U ВХ ) const , и сигнал будет искажён на

выходе из усилителя, при этом в спектре усиленного сигнала появятся новые дополнительные гармоники. Степень искажения сигнала описывается коэффициентом нелинейных искажений,

который определяется по формуле:

дополнительных гармоник сигнала на выходе.

Предупреждение нелинейных искажений достигается за счёт: а) устройств, ограничивающих диапазон амплитуд;

175