Генераторные преобразователи

КАРАГАНДИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ

КАФЕДРА – МЕДИЦИНСКОЙ БИОФИЗИКИ И ИНФОРМАТИКИ

Лекция Конструкции датчиков и их основные характеристики

ПО ООD 012 МВ 1112 - МЕДИЦИНСКОЙ БИОФИЗИКЕ

ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ: 051301 – «ОБЩАЯ МЕДИЦИНА»

051302 – «СТОМАТОЛОГИЯ

КУРС – 1

Продолжительность 50 минут

Составитель:

доцент, к.б.н.

__________ Б.К. Койчубеков

Караганда 2007 г.

Утверждена на заседании кафедры

Протокол №_____

от "____"__________200___г

Зав.кафедрой доцент ______________ Б.К. Койчубеков

Тема: Конструкции датчиков и их основные характеристики

Цель: Ознакомить студентов с назначением, конструкцией, физико-химическими характеристиками датчиков, а также принципами преобразования биологических процессов в электрические.

План лекции:

1. Назначение датчиков

2. Классификация

3. Генераторные преобразователи

4. Параметрические преобразователи

Электрические методы измерения механических величин дают возможность определить вес и линейные размеры, моменты вращения, сосредоточенные силы и давление, вращение и деформацию. Имеется большое число различных по физическим свойствам и конструкции преобразователей, которые выполняют прямое преобразование механических величин в электрические.

По принципу действия все датчики можно разделить на две группы:

1) генераторные, в которых вследствие механических воздействий возбуждается разность потенциалов. Это в основном пьезоэлектрический и индукционный датчики;

2) параметрические, в которых под влиянием регистрируемых механических усилий или перемещений изменяются электрические параметры датчика: сопротивление (резистивные датчики), индуктивность (индуктивные датчики) или емкость (емкостные датчики). Эти датчики требуют отельного источника питания.

Генераторные преобразователи

Пьезоэлектрический датчик основан на пьезоэлектрическом эффекте, оторый заключается в том, что под влиянием механического напряжения на гранях некоторых кристаллов возникают электрические заряды и происходит электрическая поляризация внутри них. Величина заряда и поляризация пропорциональны в определенных пределах величине механического напряжения.

В качестве материала используются кварц и поляризованные керамики (сегнетоэлектрики) – сегнетова соль, титанат бария, фосфат аммония.

Достоинства: высокая собственная частота

Недостатки: не пригодны для регистрации медленных процессов, зависимость характеристик от температуры и влажности

В качестве примера пьезодатчика рассмотрим датчик для записи пульса лучевой артерии (рис. 2, а, б). Основным элементом его является пластинка П из сегнетоэлектрика, одним концом закрепленная в держателе Д, который укреплен на манжете М, надеваемой при исследовании на запястье. Свободный конец пластинки П посредством пуговки К касается стенки артерии. Колебания ее стенки передаются концу пластинки П и вызывают в ней деформацию изгиба. Возбуждающаяся при этом на ее поверхностях переменная разность потенциалов, повторяющая по форме колебания стенки артерии, с помощью электродов и проводов передается к усилителю, а затем к регистрирующему устройству. Кривая, записанная при этом (рис. 2, в), называется сфигмограммой.

Индукционный датчик основан на том, что механические перемещения постоянного магнита, расположенного между двумя неподвижными катушками (или, наоборот, пере мещение катушек по отношению к магниту), вызывают в них индукционный ток, колебания которого отражают характер колебаний магнита. В качестве примера опишем датчик для прямой баллистокардиографии. Неподвижным элементом датчика является короткий сильный постоянный магнит М (рис. 3, а).

Штатив Ш с магнитом устанавливается на стол, на котором лежит исследуемый, между его голенями (рис. 3, б). На голенях, свободно лежащих на подставке Л, располагается колодка К с двумя катушками, между которыми и помещается магнит датчика. Ток, индуктируемый при смещениях катушек относительно магнита, передается на усилитель и регистрирующее устройство. Записанная таким образом баллистокардиограмма показана на рис. 135, в.

Дата добавления: 2015-08-13