Түрлендіргіштер

Электр өлшеуіш және тіркегіш құралдардың жоғары сезімталдығы мен аз инерциялдығы электрлік емес шамаларды электрлік өлшеуде пайдаланылады. Осы әдістер техникада, биологияда, медицинада- мүшелердің не ағзаның күйі мен қызметін сипаттайтын түрлі параметрлерді (температура, қысым, түрлі қозғалыстарды, тербелмелі үрдістерді т.т.) өлшеп, тіркеу үшін қолданылады. Осындай құралдардың барлығы 3 негізгі бөліктен тұрады:

1. зерттелетін шаманы электрлік сигналға түрлендіргіш (Д- датчик),

2. осы сигналдарды күшейткіш (К),

3. тіркегіш қондырғысы (Т) (сурет 1).

Көптеген жағдайда күшейткіш пен тіркегіш қондырғысының орнына электрокардиограф каналының біреуі қолданылады. Осы электрокардиографқа датчик ерекше бір қондырғы (П) арқылы қосылады (сурет 2).

Көптеген медика- биологиялық сипаттамаларды электродтар көмегімен тікелей алуға болмайды, өйткені бұл сипаттамалар биоэлектрлік сигналдармен кескінделмейді (бейнеленбейді): қанның қысымы, температура, жүректің дыбыстары және т.б. Осындай жағдайда датчиктер қолданылады.

Өлшеуіш құралдардың кең тараған түрі- өлшеуіш түрлендіргіш (датчик).

Датчик өлшенетін не бақыланатын шаманы ыңғайлы түрде жіберіп, ары қарай түрлендіріп, өңдеп, тіркеу, сақтау үшін ыңғайлы сигналға түрлендіргіш құрал. Басқаша айтқанда датчик өлшенетін электрлік емес сигналдарды (шамаларды) электрлік сигналға түрлендіретін құрал.

Өлшенетін шаманы алуға арналған датчик бірінші ретті деп аталады. Медициналық электроникада өлшенетін не бақыланатын электрлік емес шаманы электрлік сигналға түрлендіретін датчиктер ғана қарастырылады.

Датчиктерге берілетін электрлік емес сигналдардың басты түрлері:

1) механикалық шамалар - сызықтық және айнымалы қозғалыс, жылдамдық, үдеу, қысым тербеліс жиілігі;

2) физикалық шамалар - температура, жарықталу, ылғалдылық;

3) химиялық шамалар - заттың таралымы, құрамы;

4) физиологиялық шамалар - тіннің қанмен қамтамасыз етілуі, тыныс алу көлемі, қанның пульстық көлемі және т.б.

Датчиктер жүйенің биологиялық сигналдарын электр сигналдарына түрлендіргіштер. Датчиктер түрлері

Датчиктер генераторлық және параметрлік болып бөлінеді.

Генераторлық датчиктер өлшенетін сигналдың әсерінен кернеу немесе токты тікелей өндіреді (қорытып шығарады). Генераторлық датчиктер белгілі бір құбылыстарға негізделуіне байланысты аталады:

1) пьезоэлектрлік - пьезоэлектрлік эффект;

2) термоэлектрлік - термоэлектрлік эффект (жабысқан жердегі температурасы әртүрлі болатын параллель жалғанған әртекті өткізгіштерден тұратын электр тізбегінде ЭҚК-ң пайда болу құбылысы);

3) индукциялық - электромагниттік индукция;

4) фотоэлектрлік –фотоэффект.

Пьезоэлектрлік датчиктер жүрек- қанайналым жүйесінің күйін (пульс, систолалық, диастолалық қысым, жүректің тоны, шуы), тыныс алу жиілігі мен көлемін анықтауға қолданылады. Бұндай датчиктер пьезоэлектрлік эффект құбылысына негізделген. Бұл құбылыс кейбір кристаллдардың механикалық деформациясы кезінде пайда болады, яғни сыртқы күш әсер еткенде (қысқанда не созғанда) механикалық деформацияның нәтижесінде кейбір кристалдардың молекулалары поляризацияланады. Кристалдың қарама- қарсы беттерінде қарама- қарсы электр зарядтары пайда болады да олардың арасында потенциалдар айырымы туындайды. Сыртқы күштің әсері тоқтағанда электрлік зарядтары «жоғалады», кристалл бастапқы күйіне келеді. Осы құбылыс пьезоэлектрлік эффект деп аталады. Бұл эффект кварц кристалында, сегнет тұздарында т.б. пайда болады. Осындай кристалға қысатын күшпен әсер еткенде жоғарыда айтылғандай потенциалдар айырымы пайда болады, осындай пьезоэлектрлік эффект тура пьезоэлектрлік эффект деп аталады. 4- суретте датчиктер түрлері көрсетілген.

Электр өрісіне енгізілген кристалл механикалық деформацияға ұшырауы мүмкін. Мұны кері пьезоэлектрлік эффект деп атайды.

Индукциялық датчиктің жұмыс істеу принципі қозғалмайтын екі катушканың (немесе керісінше) арасындағы тұрақты магнит механикалық қозғалысқа келгенде, тізбекте индукциялық токтың пайда болуына негізделген. Индукциялық ток магнит қозғалмай катушка қозғалысқа келгенде де пайда болады. Катушка магнитке салыстырмалы қозғалған кездегі индукциялық ток күшейткішке және тіркегіш қондырғыға беріледі. Осы датчиктер баллистокардиографияда қолданылады. Тұрақты магнит қозғалғанда индуктивтік катушкада индукциялық электр қозғаушы күші пайда болады. Оның жиілігі- пульстың жиілігіне, ал амплитудасы- қан тамырындағы қан қысымына сәйкес келеді.

Термоэлектрлік датчик ретінде термопара қолданылады, ол әртүрлі металдан жасалған жабысқан екі өткізгіш болып табылады. Термопара температураны өлшеуге қолданылады. Ол өткізгіштігі әртүрлі болатын жартылай өткізгіштерден жасалады. Термопараның бос ұштарына жалғанған өлшеуіш құралдың көрсетуі осы жабысқан ұштарындағы температуралардың айырымына пропорционал болады. Термопараның сынапты термометрге қарағанда артықшылығы бар. Бірақ ыңғайлылығына қарағанда ол термисторға жетпейді.

Фотоэлектрлік датчиктердің әсер ету принципі олардың кедергісінің жарыққа және радиациялық сәулеленуге байланысты болуына негізделген.

Дата добавления: 2015-08-13