Министерство здравоохранения Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Тверская государственная медицинская академия Министерства здравоохранения Российской Федерации»
Кафедра физики электрические измерения неэлектрических величин
Методические указания для лабораторной работы № 8
Тверь 2004
Методические указания составлены кафедрой медбиофизики ТГМА и предназначены в помощь студентам лечебного, стоматологического, педиатрического и фармацевтического факультетов при подготовке и выполнении лабораторной работы.
Лабораторная работа N8
"ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН"
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучить назначение, классификацию и принципы действия датчиков.
Снять характеристики 2-х лабораторных датчиков.
Снять показания с помощью медицинских приборов, содержащих датчики.
ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: панель с понижающим трансформатором, фотодатчиком, индуктивным датчиков и микроамперметром, медицинские приборы, содержащие датчики.
Краткая теория
Для регистрации и измерения неэлектрических величин используют измерительные системы, содержащие датчики (или измерительные преобразователи). Датчиками называются устройства, преобразующие неэлектрическую величину в пропорциональный электрический сигнал. В медицине датчики выполняют роль переходного звена между обследуемым организмом и последующими устройствами для усиления, отображения, передачи по каналу связи, регистрации и обработки полученных сигналов.
Преимущества измерительных систем, содержащих датчики:
широкий амплитудный и частотный диапазон;
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.
Требования, предъявляемые к датчикам при их конструировании:
- удобство в размещении и использовании;
- возможность многократного использования и стерилизации;
- отсутствие побочного действия на организм;
- получение устойчивого информативного сигнала;
- максимальная защита от помех и минимальное искажение полезного сигнала.
Естественная входная величина датчика - это та единственная неэлектрическая величина, которую воспринимает и преобразует датчик из множества одновременно действующих на него величин. Это может быть любая физиологическая (кровенаполнение тканей), химическая (концентрация), механическая (перемещение, скорость) или физическая (температура. влажность, освещенность) величина.
Выходная величина - это измеряемый электрический сигнал. Это может быть сила тока, напряжение, частота.
Характеристика датчика - это зависимость выходной величины (у) от входной ( х ), которая может быть представлена аналитическим выражением у =f(x) или графиком.
Чувствительность
датчика - S=
.
Обычно стремятся иметь датчик с линейной
характеристикой, в этом случае S=
.
Порог чувствительности - минимальное изменение входной величины, которое может быть обнаружено с помощью данного датчика.
Предел преобразования - максимальное значение входной величины, которое может быть воспринято данным датчиком без искажения и без его повреждения.
Все датчики можно разделить на два основных класса: генераторные и параметрические.
Генераторными называются такие датчики, в которых под воздействием входной величины непосредственно генерируется ЭДС.
Такие датчики не нуждаются в дополнительных источниках питания.
Параметрические - такие, в которых под воздействием входной величины изменяется один из его электрических параметров. Их соединяют в цепь с внешним источником питания.
Рассмотрим некоторые типы датчиков: