Российский медицинский информационный ресурс rosmedic.ru
Главная arrow Приборные медицинские методы диагностики и лечения arrow Электрические методы диагностических исследований arrow Примеры построения устройств для измерения электр. сопротивлений и проводимостей биол. ткани
Примеры построения устройств для измерения электр. сопротивлений и проводимостей биол. ткани

Возможна самая разнообразная схемотехническая реализация структур. Рассмотрим только некоторые из простейших вариантов, предназначенных для измерений электрических сопротивлений и проводников.

На рис. 1 приведены упрощенные принципиальные схемы устройств, предназначенных для измерений электрической проводимости биологических тканей. Они работают в режиме заданного значения напряжения, приложенного к ней.

Image
Рис. 1 Устройство для измерения электрической проводимости биоткани, работающее в режиме заданного напряжения

В схеме рис. 1,а к биологической ткани приложено напряжение UCT, снимаемое с выхода параметрического стабилизатора напряжения, выполненного на резисторе R1и стабилитроне VDI. Это утверждение базируется на том факте, что разность потенциалов входов ОУ, работающего в линейном режиме, достаточно мала и при большом коэффициенте его усиления (Ku→∞) стремится к нулю. Поэтому потенциалы инвертирующего и неинвертирующего входов ОУ в первом приближении равны. На неинвертирующий вход подано напряжение UCT. Значит, и к измеряемому сопротивлению R3приложено напряжение UCT.

Если (R3→∞) (электроды находятся в режиме холостого хода), то действует стопроцентная обратная связь, осуществляемая через резистор (R2→∞) При этом коэффициент усиления ОУ равен единице и ОУ работает как повторитель сигнала на его неинвертирующем входе. Выходное напряжение ОУ будет равно UCT. Поэтому милливольтметр, включенный между выходами ОУ и параметрического стабилизатора, покажет нулевое значение, характеризующее электропроводимость.

При подключении измеряемого сопротивления R3коэффициент усиления ОУ станет равным

Image

а выходное напряжение достигнет значения

Image

Милливольтметр покажет напряжение UмВ

Image

Измеряемое сопротивление равно

Image

или

Image

гдеG3 - электрическая проводимость. <.p>

Из полученного уравнения видно, что характеристика преобразования линейна и шкала милливольтметра может быть проградуирована в значениях электрической проводимости.

Устройство на рис. 1,6 отличается от рассмотренного выше только тем, что в нем источник напряжения, задающий разность потенциалов, приложенных к объекту, выполнен на ОУ DA1. Это усилитель масштабирует напряжение, снимаемое с выхода параметрического стабилизатора напряжения. К измеряемому объекту (резистору R3) приложено напряжение

Image

Соответственно, функция преобразования устройства, в отличии от полученной выше, будет иметь вид

Image

где UмВ - напряжение на милливольтметре.

Использование источника напряжения, выполненного на ОУ, позволяет гибко изменять режим работы измерительной цепи и задавать необходимую разность потенциалов на электродах измерительного устройства.

Режим заданного значения электрического тока, протекающего через объект измерения, реализован в устройстве рис. 2

Image
Рис. 2 Устройство для измерения электрического сопротивления

В нем, при идеализированном ОУ, токи через резистор R1и объект измерения R2 равны между собой

Image

Выходное напряжение милливольтметра

Image

Характеристика устройства линейна и шкала милливольтметра может быть проградуирована в значениях сопротивления.

На рис. 3 приведена упрощенная схема устройства для измерения электрического сопротивления. Оно работает в режиме заданного электрического тока, протекающего через объект измерений. Он имеет синусоидальную форму и обеспечивается источником электрического тока на ОУ DA1 и транзисторах VTI-VT6. Амплитуда тока, протекающего через объект измерения R3, равна

Image

где Um - амплитуда напряжения на входе ОУ DA1.

Image
Рис. 3 Устройство для измерения электрического сопротивления, работающее в режиме заданного электрического тока, протекающего через объект измерений

Этот ток создает на биологической ткани падение напряжения U1

Image

которое усиливается усилителем DA3. Выходное напряжение его, измеряемое милливольтметром, равно Uвых

Image

Усилитель DA2 используется для фокусировки электрического тока. Он включен повторителем напряжения, которое подается на электрод а, окружающий измерительный электрод с трех сторон. Благодаря этому электрический ток от источника тока проходит только через определенную часть поверхности биологической ткани, что позволяет выделить и локализовать зону измерений.

Выходное напряжение усилителя DA3 выпрямляется детектором на диодах VD1-VD4.

В этой схеме использован источник тока с большими функциональными возможностями и лучшими характеристиками, чем в схеме (рис. 2).

Принципиальные схемы измерительных устройств с источниками электрической мощности проектируются аналогично вышерассмотренному, но оказываются существенно сложнее в реализации.

 
« Пред.   След. »
 
 
Rambler's Top100