Электродинамический микрофон, принцип действия в режиме динамика и микрофона.
Динамический (электродинамический) микрофон — микрофон, сходный по конструкции с динамическим громкоговорителем. (из интернета)
Электродинамический микрофон – это микрофон, в котором для преобразования звуковых колебаний в электрические используют явление возникновения ЭДС индукции в металлическом проводнике, совершающем под действием звуковых волн вынужденные колебания в поле постоянного магнита. (оттуда же, более развернутое)
Сильный кольцевой постоянный магнит (1) создает в узком кольцевом зазоре (2) равномерное магнитное поле. В зазоре (2) помещена обмотка или катушка (3), подвешенная на легком кольцевом каркасе (4). (3) + (4) – подвижная механическая система преобразователя. Колеблясь вдоль зазора, катушка не должна касаться магнитной системы.
Режим динамика
Если к подвижной катушке подвести переменный ток, то взаимодействуя с магнитным полем постоянного магнита, он вызовет механическую силу, которая будет колебать катушку (катушка производит вынужденные колебания в поле постоянного магната под действием силы Ампера). Если к катушке подсоединить легкую диафрагму или поршень, то преобразователь будет совершать механическую работу, преодолевая механическое сопротивление подвеса и сопротивление излучения звука в воздух.
Режим микрофона
Механическое воздействие на диафрагму вызовет движение катушки в магнитном поле и, соответственно, наведение токов через обмотку катушки (явление электромагнитной индукции). Таким образом, электродинамические преобразователи являются обратимыми.
На практике динамический микрофон конструктивно несколько отличается от динамика: у него другая конструкция мембраны, катушка содержит большее количество витков и намотана гораздо более тонким проводом.
(Инфа из интернета ПРОСТО ТАК для справки) Наиболее надежны в эксплуатации электродинамические микрофоны, которые подразделяются на катушечные и ленточные. В них отсутствуют источники питания и усилители, они имеют достаточно широкий частотный диапазон (до 16 кГц и более), сравнительно небольшую неравномерность частотной характеристики (5...6 дБ ленточные и 8...10 дБ — катушечные) и чувствительность в пределах 0,6...1 мВ/Па. Для компенсации электромагнитных помех (фона переменного тока) в катушечных микрофонах последовательно со звуковой катушкой включают антифонную катушку, которую наматывают поверх магнитной системы. Причем катушки включают в противофазе.
Пикфлоуметрия и спирометрия. Механические измерительные преобразователи расхода газов, принцип работы, преимущества и недостатки.
Методики мониторинга дыхания
Пикфлоуметрия – метод определения, с какой максимальной скоростью может выдохнуть человек, другими словами это способ оценки степени сужения воздухоносных путей (бронхов). Данный метод обследования важен людям, страдающими затрудненным выдохом, в первую очередь людям с диагнозом бронхиальная астма, и позволяет оценивать эффективность проводимого лечения.
Спироме́трия (спирогра́фия) — метод исследования функции внешнего дыхания, включающий в себя измерение объёмных и скоростных показателей дыхания.
Выполняются следующие виды спирометрических проб:
спокойное дыхание;
форсированный (то есть максимально сильный) выдох;
максимальная вентиляция лёгких;
функциональные пробы (с бронходилататорами (это препараты, уменьшающие одышку и удушье, а также снимающие спазмы в дыхательных путях), провокационные и т. п.).
Прибор, с помощью которого осуществляется спирометрическое исследование, называется спирометром. Спирометрия используется для диагностики таких заболеваний, как бронхиальная астма, ХОБЛ (Хроническая обструкти́вная болезнь лёгких), а также для оценки состояния аппарата дыхания при других заболеваниях и во время различных медицинских мероприятий.
(Дальше дополнительная инфа, полагаю)
Основные показатели, оцениваемые при проведении спирометрии:
ЖЕЛ – Жизненная ёмкость легких. Оценивается как разница между объёмами воздуха в лёгких при полном вдохе и полном выдохе.
ФЖЕЛ – Разница между объёмами воздуха в лёгких в точках начала и конца маневра форсированного выдоха.
ОФВ1 – Объём форсированного выдоха за первую секунду маневра форсированного выдоха.
Отношение ОФВ1/ЖЕЛ, выраженное в процентах – индекс Тиффно – является чувствительным индексом наличия или отсутствия ухудшения проходимости дыхательных путей, рассчитывается в процентах от должного (т.е. от нормы, должные величины определяются возрастом, весом, полом пациента по специальным таблицам).
ПОС – Пиковая объемная скорость. Максимальный поток, достигаемый в процессе выдоха.
МОС – Мгновенные объемные скорости. МОС – скорость воздушного потока в момент выдоха определенной доли ФЖЕЛ (чаще всего 25,50 и 75 % ФЖЕЛ)
В спирометрии необходимо измерять как скоростные показатели дыхания (используемые для этого приборы называются анемометрами), так и объемные (приборы называются расходомерами). Хороший датчик спирометра должен сочетать в себе функционал обоих приборов. В медицинской практике помимо спирометров также иногда встречаются пневмотахометры – приборы для определения скорости потока воздуха (л/с), хотя любой спирометр по сути является пневмотахометром. Также приведенные ниже датчики могут использоваться в наркозно-дыхательной аппаратуре. В технике существует понятие анемо́метр – прибор для измерения скорости движения газов, воздуха в системах, например, вентиляции.
Механические измерительные преобразователи расхода газов
Механические измерительные преобразователи потока газов работают на принципе физического воздействия жидкости или газа на измерительный элемент, например, на крыльчатку турбины. Турбинные измерительные преобразователи измеряют средний объемный расход жидкости или газа. При этом на чувствительный элемент действует гидродинамическая сила F движущегося потока воздуха, вызывая вращение ротора турбины (крыльчатки). Подсчет количества вращений турбины может осуществляться электронным (тензодатчики) или фотоэлектрическим способами. Подобный прибор дает возможность получить запись кривой объемов вдоха (выдоха) в виде экстремальных значений за каждый дыхательный цикл.
(А теперь вспомним Машевского, и вообще поподробнее про это почитать, если очень хочется, думаю, можно из его лекций.)
К недостаткам такого типа датчиков относят то, что его передаточная функция изменяется с течением времени, что порождает нестабильность измерений. Кроме этого, его инерционность снижает рабочий диапазон измерений.
Тензометрические измерительные преобразователи расхода газов, принцип работы, преимущества и недостатки. Расходомеры, основанные на изменении температуры чувствительного элемента ИП, принцип работы, преимущества и недостатки.
Тензометрический датчик: диафрагма выполнена в виде упругой тонкой (толщина 0.1 мм) мембраны с центральным отверстием.
Принцип работы: Мембрана под действием динамического давления воздушного потока прогибается, при этом возникают напряжения растяжения и сжатия в полупроводниковых тензорезисторах, размещенных на мембране в месте ее заделки в корпус прибора. Сопротивление тензорезисторов, включенных в измерительные электрические схемы, изменяется в зависимости от величины расхода газа – в этом и заключается принцип работы прибора. В общем случае эти датчики нелинейны. При Qmax / Qmin 10 нелинейность датчиков, как правило, не превышает 5% (Q – расход воздуха).
(Инфа из интернета)
К преимуществам тензодатчиков следует отнести малый вес и размеры, простоту конструкции и крепления датчиков к изделиям, способность измерять статические и динамические деформации.
К недостаткам следует отнести влияние на сопротивление датчиков температуры. Незначительное изменение сопротивления датчика (около 1%), делает необходимым усиление сигнала. При работе в условиях высоких температур и агрессивной среды требуют специальных мер защиты. При интенсивных динамических нагрузках наблюдаются случаи отслаивания основы (одноразовое применение).
Расходомеры, основанные на изменении температуры чувствительного элемента ИП: в английском языке данные датчики носят названия hot wire.
Принцип действия: в струю воздуха помещается нагретый термистор. При увеличении скорости потока происходит охлаждение/нагревание чувствительного элемента (к примеру, известно, что при холодной ветреной погоде ощущение холода сильнее при равных температурах воздуха). Изменение сопротивления термистора, вызванное этим охлаждением, связано со скоростью воздушного потока.
Недостатками термокондуктометрического датчика являются нелинейность передаточной характеристики, высокая инерционность, низкая чувствительность и точность, сложности в определении направления потока воздуха. Кроме того, материал терморезистора крайне неустойчив к санитарной обработке и механическим повреждениям.
К преимуществам этого типа датчиков следует отнести крайне малое сопротивление потоку воздуха. Наиболее распространены данные датчики в наркозно-дыхательной аппаратуре, в частности в аппаратах фирма Drager.