практикум часть 1
.pdf
Магнитные регистраторы
С последовательным доступом |
|
С прямым доступом |
НМЛ |
НГМД |
НЖМД |
Частотный диапазон: 20 – 20 000 Гц. |
|
|
Рис.5. Схема магнитной головки
2-зазор , 3-ферромагнитный сердечник, 4-обмотки.
111
Выполнение работы и составление отчета по лабораторной №6
ТИТУЛЬНЫЙ ЛИСТ
ГОУВПО «СМОЛЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ РОСЗДРАВА»
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ И СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ»
Кафедра медицинской и биологической физики
Тема: Медицинская электроника
Лабораторная работа 4э
Изучение аналогового и комбинированного устройств отображения и регистрации информации
Студент:_________________________
Группа: _________________________
Преподаватель:___________________
Дата:____________________________
Смоленск
112
6.2 |
Цели и задачи |
1.Студент должен изучить принцип работы комбинированного (электронно-лучевой трубки) и аналогового регистратора (электрокардиограф). Научиться определять метрологические характеристики УОР.
2.Уметь сделать вывод о возможности применения УОР при регистрации биологических сигналов.
3.Изучить устройство, принцип действия, метрологические характеристики вибратора с термозаписью, его преимущества и недостатки.
4.Принцип действия, метрологические характеристики электроннолучевой трубки.
Основные понятия
Классификацию УОР. Привести примеры различных типов УОР. Каковы основные требования к УОР медицинского назначения. Устройство, принцип действия, метрологические характеристики вибратора с термозаписью, его преимущества и недостатки. Электрокардиограф и его особенности. Что такое комбинированные УОР, классификацию.
Приборы и принадлежности
Звуковой генератор, электромагнитный вибратор от ЭКГ (аналоговое УОР), электроннолучевая трубка осциллографа (комбинированное УОР ), соединительные провода.
Рис.1. Электрокардиограф с термозаписью (аналоговое УОР)
113
Рис.2. Комбинированное УОР, электроннолучевая трубка осциллографа
6.3Краткое теоретическое введение
Устройства отображения и регистрации информации (УОР)
Основные требовании к УОР:
1.Минимальная погрешность;
2.Минимальная потребляемая мощность;
3.Высокая чувствительность;
4.Большой динамический диапазон;
5.Максимальный частотный диапазон;
6.Сохранение информации после регистрации;
7.Удобство считывания информации;
8.Минимальные габариты и масса;
9.Простота и надёжность.
УОР: аналоговые; дискретные; комбинированные
114
Метрологические характеристики УОР:
L
В
А
Uвх мin Uвх max |
Uвх |
Амплитудная характеристика УОР
1.Динамический диапазон: m = Uвх мах/ Uвх min.
2.Чувствительность: g = L / Uвх.
L
0,67 Lmax 
3 дб
0 в
Частотная характеристика УОР
3. Частотный диапазон: н --- в
Электромагнитный вибратор является представителем аналоговых УОР.
Электромагнитный вибратор с термозаписью:
Частотный диапазон: 0 - 150 Гц.
Амплитуда записи: 30 - 40 мм (при длине пера 100 - 120 мм).
Преимущества: простота, наглядность записи, возможность многоканальной записи (несколько параметров), дёшев.
Недостатки: большая инертность (малая скорость записи), разбрызгивание чернил, криволинейность записи.
Рис.3. Схема работы теплового регистрирующего устройства для электромагнитного вибратора
115
Следует отметить, что в настоящее время в практику входит третий, наиболее совершенный вид записи — тепловая. Запись производится писчиком (пером) особого устройства, на конце которого расположен продолговатый миниатюрный нагревательный элемент, питаемый электрическим током. Запись производится на специальной черной (или цветной) бумаге, покрытой белым легкоплавким слоем (воск с мелом). При движении кончика писчика по бумаге верхний слой расплавляется и на белом фоне появляется черная (или цветная) линия записи. Запись происходит по прямой линии благодаря продолговатой форме нагревательного элемента (А—Б на рис.3), несмотря на то, что конец писчика (подобно чернильному перу) совершает дугообразные движения. С этой целью на столе, по которому движется бумага 3 (рис.3), в месте касания пера 2 устраивается узкий поперечный выступ 4. Двигаясь по дуге (рис.), нагревательный элемент касается бумаги только вдоль этого выступа и таким образом осуществляет прямую запись.
Рис.4. Устройство электромагнитного вибратора
6.4Практическая часть
Задание 1. Определение метрологических характеристик ЭЛТ.
1.Проверить правильность соединения на стенде электронных приборов (осциллографа и звукового генератора).
2.Включить приборы в электрическую сеть с напряжением 220 В.
3.Добиться ручками управления осциллографа появления светового луча и сфокусировать ими изображение. Органами управления генератора выставить частоту его выходного сигнала 20 Гц при нулевой амплитуде.
Снятие частотной характеристики ЭЛТ
1.Получить на выходе генератора ГЗ-33 такое напряжение, чтобы его амплитуда составила 50 мм размаха луча на ЭЛТ осциллографа при частоте сигнала 20 Гц.
2.Поддерживая постоянной величину выходного напряжения гене-
116
ратора изменять его частоту согласно данным таб. 1. Результаты записать в таблицу.
Таблица 1
,Г |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
120 |
150 |
200 |
1000 |
2000 |
4000 |
6000 |
10000 15000 |
ц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uв
ых,
В
L,
мм
Снятие амплитудной характеристики ЭЛТ
1.Выставить на звуковом генераторе частоту выходного сигнала
1000Гц.
2.Менять амплитуду напряжения выходного сигнала генератора в интервале от 0 до величины, когда размах осциллограммы на ЭЛТ достигает 50-60 мм. Шаг изменения напряжение 2-3 В.
3.Результаты измерений записать в таблицу 2.
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uвх,В |
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
… |
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L,мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание 2. Определение метрологических характеристик перьевого регистратора. I
1.Ознакомиться с лабораторной установкой для исследования аналогового УОР и подготовить ее к работе.
2.Проверить правильность соединения приборов стенда и работоспособность электрокардиографа (работоспособность перьевого регистратора). Нажать кнопку "Вкл." При включении стрелка индикатора ИП отклонится вправо. Нажав кнопку 'Запись' проверить запись колебаний от звукового генератора. Включить в электросеть генератор и электрокардиограф.
Снятие частотной характеристики перьевого регистратора
1.Установить начальную частоту сигнала звукового генератора =
20 Гц.
2.Установить выходное напряжение генератора (Uвых) = 40 В.
Вдальнейшем Uвых поддерживать стабильным.
117
3.Менять частоту генератора с шагом 10 Гц в интервале 20 Гц – I50 Гц, при этом, каждый раз нажимать на кнопку 'Запись'.
Примечание: при нажатии кнопки 'Запись' лента перьевого регистратора начинает двигаться с задержкой на время 3 с, необходимое для разогрева термического пера регистратора. Запись каждой частоты проводить для участка бумажной регистрационной ленты длиной 20-30 мм.
4.Результаты измерений записать в таблицу 3.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,Гц |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
150 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uвх,В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L,мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Снятие амплитудной характеристики перьевого регистратора
1.Выставить на генераторе частоту, при которой наблюдается наибольшая амплитуда отклонения пишущего узла регистратора.
2.Уменьшить до 0 амплитуду выходного сигнала генератора и затем, изменяя ее с шагом U = 5 В, записать на ленте электрокардиографа размах колебаний термического пера для каждого напряжения генератора. Частоту поддерживать постоянной для всех измерений.
3.Результаты измерений записать в таблицу 4.
Таблица 4
Uвх, |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
… |
50 |
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6.5Обработка результатов эксперимента
Электроннолучевая трубка
По полученным данным построить частотную характеристику ЭЛТ (L =f ( ), при Uвх = const). График строить в полулогарифмическом масштабе.
L,мм
118
L,мм
Lg(ν)
Рис. 5. Частотная характеристика
Примечание: по оси 'X' отложить частоту в логарифмическом масштабе, а по оси 'Y' отложить полный размер осциллограммы. Зависимость построить на миллиметровой бумаге.
. По полученной характеристике определить величину частотного диапазона ЭЛТ на уровне 3 децибела и записать его в отчет.
Построить амплитудную характеристику ЭЛТ (L = f(Uвх), при = 1000 Гц).
Отметить на построенной зависимости линейный участок. Определить динамический диапазон и чувствительность ЭЛТ.
L,мм
UВх , В
Рис.6. Амплитудная характеристика
119
Перьевой регистратор
Построить частотную характеристику перьевого регистратора (L=f( ), при Uвх=const). Обе величины откладывать в десятичном масштабе.
По построенной зависимости определить частотный диапазон перьевого регистратора на уровне затухания 3 децибела.
L мм
ν, Гц
Рис.7. Частотная характеристика
Построить амплитудную характеристику перьевого регистрато-
ра L= f(Uвх), при =const.
L, мм
UВх,В
Рис. 8. Амплитудная характеристика
На амплитудной характеристике отметить линейный участок. Определить по характеристике динамический диапазон и чувствительность перьевого регистратора.
Сделать вывод, с учетом найденных в работе метрологических ха-
120