Интенсивность отказов — соотношение числа отказавших объектов (образцов аппаратуры, изделий, деталей, механизмов, устройств, узлов и т. п.) в единицу времени к среднему числу объектов, исправно работающих в данный отрезок времени при условии, что отказавшие объекты не восстанавливаются и не заменяются исправными. Другими словами, интенсивность отказов численно равна числу отказов в единицу времени, отнесенное к числу узлов, безотказно проработавших до этого времени.
где N — общее число рассматриваемых изделий;
f(t) — частота отказов узлов (деталей);
P(t) — вероятность безотказной работы;
n(t) — число отказавших образцов в интервале времени от 
до 
;
— интервал времени;
— среднее число исправно работающих образцов в интервале : 
где 
— число исправно работающих образцов в начале интервала ;
— число исправно работающих образцов в конце интервала .
26. Медицинская электроника основывается на сведениях из физики, математики, техники, медицины, биологии, физиологии и других наук, она включаетв себя биологическую и физиологическую электронику.
В настоящее время многие традиционно «неэлектрические» характеристики (температуру, смещение тела, биохимические показатели и др.) при измерениях стремятся преобразовать в электрический сигнал. Информацию, представленную электрическим сигналом, удобно передавать на расстояние и надежно регистрировать. Можно выделить следующие основные группы электронных приборов и аппаратов, используемых для медико-биологических целей.
1. Устройства для получения (схема), передачи и регистрации медико-биологической информации. Такая информация может быть не только о процессах, происходящих в организме (в биологической ткани, органах, системах), но и о состоянии окружающей среды (санитарно-гигиеническое назначение), о процессах, происходящих в протезах, и т. д. Сюда относится большая часть диагностической аппаратуры: балли-стокардиографы, фонокардиографы и др.
2. Электронные устройства, обеспечивающие дозирующее воздействие на организм различными физическими факторами (такими как ультразвук, электрический ток, электромагнитные поля и др.) с целью лечения: аппараты микроволновой терапии, аппараты для электрохирургии, кардиостимуляторы и др. 3. Кибернетические электронные устройства:
1) электронные вычислительные машины для переработки, хранения и автоматического анализа медико-биологической информации;
2) устройства для управления процессами жизнедеятельности и автоматического регулирования окружающей человека среды;
3) электронные модели биологических процессов и др. Одним из важных вопросов, связанных с устройством
электронной медицинской аппаратуры, является ее электробезопасность как для пациентов, так и для медицинского персонала. В электрической сети и в технических устройствах обычно задают электрическое напряжение, но действие на организм или органы оказывает электрический ток, т. е. заряд, протекающий через биологический объект в единицу времени.
Сопротивление тела человека между двумя касаниями (электродами) складывается из сопротивления внутренних тканей и органов и сопротивления кожи.
Основное и главное требование – сделать недоступным касание аппаратуры, находящейся под напряжением. Для этого прежде всего изолируют части приборов и аппаратов, находящихся под напряжением, друг от друга и от корпуса аппаратуры.
Особенности обработки биомедицинских сигналов.
Основной задачей цифровой обработки биомедицинских сигналов является извлечение информационных данных о состоянии пациента и их представления для последующего анализа. Большинство медицинских исследований требует проведения длительного мониторинга состояния пациента, что связанно с необходимостью применения автоматизированных систем регистрации и обработки данных. Процедура снятия сигнала может осуществляться несколькими методами: инвазивными или неинвазивными, активыми или пассивными. Инвазивные процедуры предполагают помещение внутрь тела датчиков или других устройств, неинвазивные процедуры с использованием электродов, микрофонов или акселерометров, более предпочтительны, а также позволяют минимизировать риск для пациента. Активные процедуры съёма данных требуют приложения к субъекту внешних стимулов или выполнения субъектом определённых действий с целью стимулирования исследуемой системы, для того чтобы она выработала требуемый отклик или сигнал. Пассивные процедуры не требуют от субъекта выполнения каких-либо действий.
30. электроды – это проводники специальной формы.Соединяющие измерительную цепь с биологической системой.
Важна физическая проблема.Относящаяся к электродам для съема биоэлектрического сигнала, заключается в минимизации потерь полезной информации, особенно на переходном сопротивлении электрод-кожа. Эквивалентная электрическая схема контура 
Eбп – ЭДС источника биопотенциалов
r–сопротивление внутренних тканей биологической системой
R – сопротивление кожи и электродов контактирующих с ней
Rbx – входное сопротивление усилителя биопотенциалов.
Eбп = Ir + IR+ IRbx = IRi = IRbx (Ri = r+R)
По назначению электроды для съема биоэлектрического сигнала подразделяют на группы:
Для кратковременного применения в кабинетах функциональной диагностики.
Для длительного использования
Для использования на подвижных обследуемых
Для экстренного применения.
Проблемы при использовании электродов в электрофизиологических исследованиях
Возникновение гальванической ЭДС при контакте электродов с биологической тканью
Электролитическая поляризация электродов, что проявляется в выделении на электродах продуктов реакци1 при прохождении тока
31. Датчиком называют устройство, преобразующее измеряемую или контрастную величину в сигнал, удобный для передачи дальнейшего преобразования или регистрации.
Генераторные – это датчики.Которые под воздействием измеряемого сигнала непосредственно генерируют напряжение или ток.
Параметрические – это датчики. В которых под воздействием измеряемого сигнала изменяется какой-либо параметр.
Чувствительность датчика показывает в какой мере выходная величина реагирует на изменение входной.
32. Регистрирующее устройство(регистратор) — прибор для автоматической записи на носитель информации данных, поступающих с датчиков или других технических средств. В измерительной технике — совокупность элементов средства измерений, которые регистрируют значение измеряемой или связанной с ней величины.
Аналоговые регистрирующие устройства — информация записывается в аналоговом виде на электронном носителе, обычно магнитной ленте. В настоящее время применяются редко, постепенно заменяются на цифровые устройства; информация записывается в виде графиков, диаграмм. К аналоговым регистраторам непрерывного действия, используемым в гражданской авиации, относятся с-мы К2-217,К3-63, САРПП-12ДМ
Дискретное регистрирующее устройство- значение величины не соответствует значению сигнала, отображаемого на носителе, т.е. прерывистом во времени.
33. Амплитудная характеристика усилителя выражает зависимость выходного напряжения от входного, представляет собой зависимость установившегося значения выходного напряжения от входного, представляет собой зависимость установившегося значения выходного напряжения от величины подаваемого на вход синусоидального напряжения неизменной частоты, представляет собой зависимость установившегося значения выходного напряжения от величины подаваемого на вход синусоидального напряжения неизменной частоты.
НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ - наличие на выходе испытываемого устройства частотных составляющих, которые отсутствовали в сигнале, поданном на его вход. В результате нелинейных искажений происходит изменение спектра переданного сигнала. Оценивают коэффициентом гармоник.
34. Частотная характеристика усилителя показывает зависимость коэффициента усиления К от частоты f сигнала, поданного на вход усилителя.
Амплитудно-фазовая частотная характеристика (АФЧХ) — удобное представление частотного отклика линейной стационарной динамической системы в виде графика в комплексных координатах. На таком графике частота выступает в качестве параметра кривой, фаза и амплитуда системы на заданной частоте представляется углом и длиной радиус-вектора каждой точки характеристики.
Линейное искажение - падение уровня сигнала (также используют термины ослабление, затухание или потери сигнала) по мере прохождения сигналом дистанции кабеля.
35.генератор высокочастотный, усилитель выхода, излучатель, модулятор, блок питания.
Терапевтический контур имеет воздушный переменной емкости конденсатор, ручка которого выведена на панель аппарата.
Резонанс электрических сигналов-
Частота, на которой работают отечественные аппараты УВЗ-50 гц
36. шкала электромагнитных излучений
классификация частотных интервалов
применение частотных интервалов в медицине
37. Геометрическая оптика – раздел физики, в котором законы распространения света рассматриваются на основе представления о световых лучах (нормальных к волновым поверхностям линий, вдоль которых распространяется поток световой энергии).
Полное отражение света
Полное отражение света - явление, при котором луч, падающий на границу раздела двух сред, полностью отражается, не проникая во вторую среду.
Полное отражение света происходит при углах падения света на границу раздела сред, превышающих предельный угол полного отражения при распространении света из оптически более плотной среды в среду менее оптически плотную.
Угол падения 0, соответствующий углу преломления 90, называют предельным углом полного отражения. При sin=1 формула (1.8) принимает вид
(1.9)
Из этого равенства и может быть найдено значение предельного угла полного отражения 0. Для воды (n=1,33) он оказывается равным 4835', для стекла (n=1,5) он принимает значение 4151', а для алмаза (n=2,42) этот угол составляет 2440'. Во всех случаях второй средой является воздух. Волоконная оптика
раздел оптики, в к-ром рассматривается передача света и изображения по световодам и волноводам оптич. диапазона, в частности по многожильным световодам и пучкам гибких волокон.
38. Рефрактометрия это метод исследования веществ, основанный на определении показателя (коэффициента) преломления (рефракции) и некоторых его функций
Рефрактометром называют прибор, служащий для определения показателя преломления световых лучей в прозрачных жидкостях.
Главной частью рефрактометра является система двух прямоугольных
призм – осветительной (А1B1C1) и измерительной (АВС), сделанных из
стекла с большим показателем преломления. У осветительной призмы грань А1B1 матовая, а грань АВ измерительной
призмы полированная. Призмы расположены так, что между гранями
остается узкое плоско-параллельное пространство, которое заполняется
исследуемой жидкостью. При работе в проходящем свете лучи от источника света проходят через
грань В1C1 осветительной призмы и падают на матовую поверхность грани
А1B1. Вследствие рассеяния света матовой поверхностью в исследуемую
жидкость входят лучи под всевозможными углами.
Благодаря этому, углы падения лучей, падающих на границу АВ жидкость-
стекло, будут иметь значения от 0° до 90°.
Для луча, скользящего по границе раздела, угол падения i0 = 90°
39. Для получения больших увеличений применяется микроскоп. Оптическая система микроскопа состоит из двух частей более или менее сложной конструкции: объектива (обращенного к объекту) и окуляра. 
Небольшой предмет S1S2 помещается перед объективом 1 микроскопа на расстоянии, немного большем фокусного расстояния объектива; его действительное изображение S'1S'2 находится вблизи переднего фокуса F2 окуляра 2 — между окуляром и его передним фокусом. Это изображение рассматривается глазом через окуляр, как через лупу; на сетчатке глаза образуется изображение S'''1S'''2, которое воспринимается глазом как исходящее от мнимого увеличенного изображения S"1S"2.
40. Дифракционная решетка - оптический прибор, представляющий собой совокупность большого числа очень узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками.
41.. Разрешающая способность оптических приборов, характеризует способность этих приборов давать раздельные изображения двух близких друг к другу точек объекта.
Разрешающая способность микроскопа: z = A/0.5 λ=n*sin(u/2)/ 0.5 λ
A-числовая апертура, A= n*sin(u/2); u/2- апертурный угол объектива,u- угол раскрытия объектива; λ – длина волны света
Предел разрешения микроскопа: D=1/z
Разрешающая способность глаза это минимальный диаметр пятна: которое рассматривается с расстояния наилучшего зрения (25-30 см) и. который человеческий глаз может отличить от остальных предметов.
Под полезным понимают такое увеличение наблюдаемого объекта, при котором можно выявить новые детали его строения, полезное увеличение обычно равно числовой апертуре объектива, увеличенной в 500-1000 раз.
42. Поляризация света – процесс упорядочения колебаний вектора напряжённости электрического поля световой волны при прохождении света сквозь некоторые вещества (при преломлении) или при отражении светового потока. Существует несколько способов получения поляризованного света.
1)Поляризация при помощи поляроидов. Поляроиды представляют собой целлулоидные пленки с нанесенным на них тончайшим слоем кристалликов сернокислого нодхинина. Применение полярой^ дов является в настоящее время наиболее распространенным способом поляризации света.
2)Поляризация посредством отражения. Если естественный луч света падает на черную полированную поверх ность, то отраженный луч оказывается частично поляризованным
3)Поляризация посредством п р е л о м л е н и я. Световой луч поляризуется не только при отражении, но и при преломлении. В этом случае в качестве поляризатора и анализатора используется стопка сложенных вместе 10—15 тонких стеклянных пластинок, расположенных к падающим на них световым лучам под углом в 57°.
Опт и ческая акт и вность, способность среды вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через неё оптического излучения (света).
угол j поворота плоскости поляризации линейно зависит от толщины l слоя активного вещества (или его раствора) и концентрации с этого вещества — j = [a] lc (коэффициент [a] называется удельной О. а.);
43. Расс е яние св е та, изменение характеристик потока оптического излучения (света) при его взаимодействии с веществом. Часто Р. с. называется только обусловленное пространственной неоднородностью среды изменение направления распространения света, воспринимаемое как несобственное свечение среды.
РАССЕЯНИЯ ПОКАЗАТЕЛЬ, величина, обратная расстоянию, на котором поток излучения, образующего параллельный световой пучок, ослабляется в результате рассеяния в среде в 10 раз или в е раз.
Рэл е я зак о н, гласит, что интенсивность I рассеиваемого средой света обратно пропорциональна 4-й степени длины волны l падающего света (I ~ l-4) в случае, когда среда состоит из частиц-диэлектриков, размеры которых много меньше l. Iрасс ~ 1/ 4
44. Поглощ е ние св е та, уменьшение интенсивности оптического излучения (света), проходящего через материальную среду, за счёт процессов его взаимодействия со средой..
Закон Бугера.Физический смысл в том, что сам процесс потери фотонов пучка в среде не зависит от их плотности в световом пучке,т.е. от интенсивности света и от полудлины I.
Буг е ра — Л а мберта — Б е ра зак о н, определяет постепенное ослабление параллельного монохроматического (одноцветного) пучка света при распространении его в поглощающем веществе. Если мощность пучка, вошедшего в слой вещества толщиной l, равна I o, то, согласно Б.—Л.—Б. з., мощность пучка при выходе из слоя
I (l) = I o e – c cl
где c — удельный показатель поглощения света, рассчитанный на единицу концентрации с вещества, определяющего поглощение; Поглощения показатель (kl), величина, обратная расстоянию, на котором монохроматический поток излучения частоты n, образующий параллельный пучок, ослабляется за счёт поглощения в веществе в е раз или в 10 раз. Молярный показатель поглощения. Коэффициент пропускания – отношение потока излучения, прошедшего через среду, к потоку,упавшему на ее поверхность. t = Ф/Ф0
Оптическая плотность – мера непрозрачности слоя вещества для световых лучей D = lg(-F0/F). Прозра́чность среды́ — отношение величины потока излучения, прошедшего без изменения направления через слой среды единичной толщины к величине падающего потока
45. Теплово́е излуче́ние — электромагнитное излучение с непрерывным спектром, испускаемое нагретыми телами за счёт их тепловой энергии.
Абсолютно чёрное тело — физическая идеализация, применяемая в термодинамике, тело, поглощающее всё падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах и ничего не отражающее. Спектр излучения абсолютно чёрного тела определяется только его температурой Серое тело — это такое тело, коэффициент поглощения которого не зависит от частоты, а зависит только от температуры.
46. Солнечной постоянной называется количество энергии, получаемое одним квадратным сантиметром площади, выставленной на границе земной атмосферы перпендикулярно к лучам Солнца, в одну минуту в малых калориях.
СОЛНЕЧНЫЙ СПЕКТР - распределение энергии электромагнитного излучения Солнца в диапазоне длин волн от нескольких долей нм (гамма-излучение) до метровых радиоволн. Актин о метр - прибор для измерения интенсивности прямой солнечной радиации. Принцип действия А. основан на поглощении падающей радиации зачернённой поверхностью и превращении её энергии в теплоту
47. Оптические атомные спектры. Молекулярные спектры. Электронные энергетические уровни атомов и молекул. Оптические атомные спектры - спектры, возникающие при квантовых переходах между энергетическими уровнями свободных или слабовзаимодействующих атомов. Электроны в атомах могут находиться в стационарных энергетических состояниях. В этих состояниях атомы не излучают и не поглощают энергии. Эти состояния схематически изображают в виде уровней. Число электронов в атоме ограничено при отсутствии внешних воздействий они заполняют только часть возможных электронных энергетических уровней с наименьшей энергией. Таким образом, оказываются заполненными нижние электронные уровни, тогда как верхние остаются свободными. Состояние атома с возможной минимальной энергией называют основным.
В ультрафиолетовой области находятся линии серии Лаймана, которая образуется при переходе с верхних энергетических уровней на самый нижний, основной (nk= 1)
В видимой и близкой ультрафиолетовой областях спектра расположена серия Бальмера, которая возникает вследствие переходов с верхних энергетических уровней на второй (nk= 2)
К инфракрасной области относится серия Пашена, которая возникает при переходах с верхних энергетических уровней на третий (nk= 3)
Молекулярные спектры – спектры, возникающие при квантовых переходах молекул с одного энергетического уровня на другой и состоят из совокупности более или менее широких полос, которые представляют собой тесно расположенные линии. Сложность молекулярных спектров по сравнению с атомными обусловлена большим разнообразием движений и энергетических переходов в молекуле.
48. Люминесценция. Спектры люминесценции. Виды люминесценции. Закон Стокса для фотолюминесценции. Хемилюминесценция. Люминесцентная микроскопия.
Люминесценцией называют избыточное над тепловым излучение тела, имеющее длительность, значительно превышающую период (~10-15с) излучаемых световых волн.
Первая часть определения отделяет люминесценцию от равновесного теплового излучения. Люминесценция обычно наблюдается в видимой или ультрафиолетовых областях спектра. Тепловое излучение в этой области возникает только при температуре в несколько сотен или тысяч градусов, тогда как люминесценция наблюдается при любых температурах, поэтому люминесценцию часто называют холодным свечение.
Признак длительности в этом определении был предложен С. И. Вавиловым для того, чтобы отличить люминесценцию от некоторых других явлений вторичного свечения, например отражения или рассеяния света.
Люминесцируют электронно-возбужденные молекулы (атомы). В зависимости от способа возбуждения различают несколько типов люминесценции.
Люминесценция, вызванная заряженными частицами: ионами – ионолюминесценция, электронами – катодолюминесценция, ядерным излучением – радиолюминесценция. Люминесценцию под воздействием рентгеновского и Y(гамма)-излучения называют рентгенолюминесценцией, фотонов видимого света – фотолюминесценция. При растирании, раздавливании или раскалывании некоторых кристаллов возникает триболюминесценция. Электрическим полем возбуждается электролюминесценция, частным случаем которой является свечение газового разряда. Люминесценцию, сопровождающую экзотермическую химическую реакцию, называют хемилюминесценцией.
Спектры Люминесценции
Спектром люминесценции называют зависимость интенсивности люминесцентного излучения от длины волны испускаемого света. Наиболее простые — атомные спектры, в которых указанная выше зависимость определяется только электронным строением атома. Спектры молекул гораздо более сложные вследствие того, что в молекуле реализуются различные деформационные и валентные колебания. При охлаждении до сверхнизких температур сплошные спектры люминесценции органических соединений, растворенных в определенном растворителе, превращаются в квазилинейчатые. Это явление получило название эффекта Шпольского. Это ведёт к снижению предела обнаружения и повышению избирательности определений, расширению числа элементов, которые можно определять люминесцентным методом анализа.
Фотолюминесценцией называется излучение электромагнитной энергии, возбуждаемое в веществе под действием оптического излучения ультрафиолетового или видимого диапазонов, избыточное по сравнению с тепловым излучением, при условии, что такое избыточное излучение имеет длительность, превышающую период электромагнитных колебаний (люминесценция) и время релаксационных процессов. Если облучить вещество (люминофор) в любом агрегатном состоянии ультрафиолетовым или видимым электромагнитным излучением, то возможно появление задержанного не менее, чем на 10-12 - 10-10 с, люминесцентного излучения. Максимум спектра этого излучения сдвинут относительно максимума спектра возбуждающего излучения в сторону меньших частот (закон Стокса - Ломмеля).
Хемилюминесценция — люминесценция (свечение) тел, вызванная химическим воздействием или при протекании химической реакции.Хемилюминесценция связана с экзотермическими химическими процессами.
Хемилюминесценция применяется для оценки состава сложных газовых смесей, в частности, наличия примесей в атмосфере. Достоинством этого метода является легкость автоматизации измерения и высокая селективность. Недостаток — ограниченный перечень анализируемых веществ.
Люминесцентная микроскопия – метод микроскопии, позволяющий наблюдать первичную или вторичную люминесценцию микроорганизмов, клеток, тканей или отдельных структур, входящих в их состав.
Цвет люминесценции, т.е. длина волны излучаемого света зависит от химической структуры и от физико–химического состояния микроскопируемого объекта, что и обусловливает возможность использования л.м. в целях микробиологической и цитологической диагностики, для дифференцирования отдельных компонентов клеток.
Люминесцентный микроскоп снабжен мощным источником освещения с большой поверхностной яркостью, максимум излучения которого находится в коротковолновой области видимого спектра, системой светофильтров, а также интерференционной светоделительной пластинкой, применяемой при возбуждении люминесценции падающим светом.
Источниками освещения для люминесцентного микроскопа чаще являются ртутно-кварцевые лампы сверхвысокого давления, а также лампы накаливания: ксеноновые и кварцево-галогенные.
Для возбуждения люминесценции при люминесцентной микроскопии обычно используют длинноволновую ультрафиолетовую, сине-фиолетовую, а иногда и зелёную область спектра, в люминесцентном микроскопе применяют обычно стеклянную оптику и обычные предметные и покровные стёкла, пропускающие излучение в этой части спектра и не обладающие собственной люминесценцией. Иммерсионные и заключающие среды также должны соответствовать этим требованиям.
Основными преимуществами Люминесцентной микроскопии являются высокая чувствительность (чувствительнее обычных цито- и гистохим. методов не менее чем в 1000 раз), легкость количественного измерения содержания различных хим. компонентов ткани и клеток, доступность аппаратуры. Для Л. м. органов и тканей используют первичную и вторичную люминесценцию.
49. Спектрофотометрия. Спектрофлуориметрия.
Спектрофотометрия— физико-химический метод исследования растворов и твёрдых веществ, основанный на изучении спектров поглощения в ультрафиолетовой (200—400 нм), видимой (400—760 нм) и инфракрасной (>760 нм) областях спектра. Основная зависимость, изучаемая в спектрофотометрии зависимость интенсивности поглощения падающего света от длины волны. Спектрофотометрия применяется при изучении строения и состава различных соединений, для качественного и количественного определения веществ (определения следов элементов в металлах, сплавах, технических объектах). Приборы спектрофотометрии — спектрофотометры.
Спектрофлуориметрия. Принцип - испускание света, длина волны которого больше чем длина волны поглощенного света.. Применение - количественный анализ, кинетика, качественный анализ.
50. Лазер. Распределение Больцмана. Понятия инверсной заселённости, вынужденного излучения. Рабочее вещество лазера. Виды источников энергетической накачки. Основные компоненты конструкции лазера. Особенности лазерного излучения.
Лазер – квантовый генератор видимого диапазона излучения.
Виды рабочего вещества лазера: газовые, жидкостные, полупроводниковые и твердотельные.
Виды источников энергетической накачки: возбуждение очень интенсивным светом – «оптическая накачка», электрическим газовым разрядом, в полупроводниковых лазерах – электрическим током.
Распределение Больцмана
Распределение частиц по потенциальным энергиям в силовых полях – гравитационном, электрическом и др. – называют распределение Больцмана.
Применительно к гравитационному полю это распределение может быть записано в виде зависимости концентрации n молекул от высоты h над уровнем Земли или от потенциальной энергии молекулы m0gh:
n = n0 
Это выражение справедливо для частиц идеального газа.
Основными компонентами конструкции лазерной установки являются активная среда лазера, лазерная энергия накачки, высокий отражатель, прибор сцепки и лазерный луч. Активная среда лазера расположена в рефлексивной оптической впадине, куда направляется энергия накачки. Активная среда лазера – это материал, обладающий определенными свойствами, которые позволяют усиливать свет стимулируемой эмиссией. В своей самой простой форме эта впадина активной среды состоит из двух зеркал (одно из которых прозрачно), расположенных таким образом, что свет прыгает назад-вперед, каждый раз проходя через активную среду.
Дата добавления: 2015-11-04; просмотров: 24 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |