ͥ婶鮱롿 ޫ櫲񯮭ὠ¨⬨ﳥ랠rosmedic.ru
Структура и преобразовательная часть приборов для реографии

Структура измерительного прибора или системы зависит от того, какой параметр им измеряется.

Если ставится задача получить информацию об изменении электрического импеданса, то используется амплитудная демодуляция высокочастотного сигнала, амплитуда которого модулирована информационным параметром. При желании получить выходной сигнал, характеризующий изменения активной составляющей импеданса (активного сопротивления), применяют фазочувствительные детекторы. Фазочувствительное детектирование позволяет получить выходной сигнал, пропорциональный проекции вектора детектируемого сигнала на ось, характеризуемую вектором сигнала, дополнительно поданного на фазочувствительный детектор. Если фазовый сдвиг между детектируемым и дополнительным (управляющим) сигналами равен нулю, то сигналы, получаемые на выходе фазочувствительного и амплитудного детекторов (выпрямителей) равны между собой. При девяностоградусном фазовом сдвиге между этими сигналами выходной сигнал равен нулю. Действительно, проекция вектора на ось, которая ортогональна ему, имеет нулевое значение.

Амплитудный детектор представляет собой нелинейное устройство, сопротивление которого существенно изменяется при смене полярности подключенного к нему электрического напряжения.

Фазочувствительный детектор - это устройство, параметры которого зависят от уровня дополнительного управляющего сигнала. В простейшем случае это ключ или группа ключей, которые управляются дополнительным сигналом.

Несложно увидеть, что, если управляющий сигнал ключей фазочувствительного детектора Uy (рис. а) синфазен с сигналом, подвергаемым демодуляции (φ=00) (рис.1, б), то выходное напряжение Uвых будет иметь максимальное значение (рис1. а). При девяностоградусном фазовом сдвиге этих сигналов φ=900) (рис.1, б) выходной сигнал Uвых равен нулю (рис. 2 ,б).

Фильтр низких частот, состоящий из резистора R и конденсатора С (рис. 1,а), необходим для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения.

Image
Рис.1. Структура простейшего фазочувствительного детектора (а), векторная диграмма (б).
Image
Рис. 2. Диаграммы напряжений на элементах фазочувствительного детектора при фазовом сдвиге между входным и управляющим сигналами: Ж=00 (а); Ж=900 (б)

Упрощенная структурная схема реографического преобразователя с фазочувствительной демодуляцией сигнала, получаемого с выхода измерительной цепи (рис.3), приведена на рис. 4

Image
Рис. 3. Форма сигнала на выходе измерительной цепи
Image
Рис. 4 Структурная схема реографа с фазочувствительным демодулированием информационного сигнала

На рис. 4 показана четырехзажимная (тетраполярная) схема получения измерительного сигнала. Высокочастотный ток через объект измерений создается цепи (рис. 3), приведена на рис. 4. источником переменного тока 8. Он может генерировать ток одной или нескольких частот fв Информационный сигнал с потенциальных электродов а и б подается на входное устройство высокочастотного усилителя 1.

Переключатели на выходе источника переменного тока 8 и входе входного устройства усилителя 1 необходимы для проведения калибровки преобразовательной части. При ее проведении вместо объекта измерений к источнику высокочастотного электрического тока подключается резистор R 1, имеющий известное значение сопротивления и известную величину его изменения. Частота изменений калибровочного резистора 7 обычно задается от специального генератора 9. Значение ее порядка 2 Гц. По известному значению сопротивления и его временным изменениям проводится калибровка измерительной цепи и преобразователя информационного сигнала. Благодаря этому можно не предъявлять излишне жестких требований к характеристикам высокочастотного генератора электрического тока и преобразовательной части прибора.

Напряжение, снимаемое с потенциальных электродов а и б, при измерениях подается на входное устройство усилителя 1. После усиления оно детектируется с помощью фазочувствительного выпрямителя (детектора) ФЧВ 2. Управляющее напряжение Uу подается на него от источника высокочастотного зондирующего тока 8. Оно синфазно с этим током. Поэтому на выходе ФЧВ имеется сигнал, огибающая которого пропорциональна мгновенным значениям активного сопротивления объекта. На выходе ФЧВ обычно расположен фильтр ФНЧ1 3, с помощью которого сглаживаются высокочастотные пульсации сигнала. Постоянная составляющая усиливается усилителем постоянного тока УПТ 4. По его выходному сигналу оценивают и сопротивление R объекта измерений. Для этого в состав УПТ может быть введен второй фильтр низких частот, сглаживающий изменения сигнала, вызванные колебаниями сопротивления объекта ∆R. Переменная составляющая колебаний огибающей сигнала на выходе ФНЧ1, 3 усиливается усилителем низкой частоты УНЧ 4.

Переменный сигнал на его выходе, запись которого производится с помощью тех или иных технических средств, характеризует изменения сопротивления ∆R. Выходной сигнал УНЧ дифференцируется с помощью дифференцирующего устройства 6. Структурные схемы реографов, с помощью которых оцениваются изменения импеданса, отличаются, в основном, типом использованного в них детектора. На рис. 5 приведена структурная схема преобразовательной части такого реографа.

Image
Рис. 5. Структурная схема преобразовательной части реографа с амплитудным демодулятором

От схемы, приведенной на рис. 4, она отличается тем, что в ней вместо ФЧВ 2 использован амплитудный детектор АД. При его применении облегчается решение вопросов, связанных с наличием дополнительных фазовых сдвигов в измерительной цепи и входном устройстве, которые изменяют коэффициент преобразования этой части преобразователя.

На рис. 6 приведена принципиальная схема входной части и амплитудного детектора реографа преобразователя типа 2РГ. В ней входная часть, имеющая дифференциальный вход, выполнена на операционном усилителе ОУ DA1.

Image
Рис. 6 Принципиальная схема входного устройства и амплитудного детектора реографа

Коэффициент усиления входной части устанавливается резистором R8 Балансировка входов входной части осуществляется резистором R4 и конденсатором C1.

Цель ее - обеспечение равного усиления сигналов, поданных на каждый из входов.

Амплитудный детектор выполнен на ОУ DA2. К входному устройству он подключен через развязывающий трансформатор T1. Благодаря последнему, на вход детектора будет подаваться нулевая постоянная составляющая входного напряжения, и он будет преобразовывать только ее. Детектор выполнен по двухполупериодной схеме и имеет симметричный выход. Фильтр низкой частоты собран на резисторах R12и R13и конденсаторах C7, C8, хотя элементы выпрямителя R9, R10, C4,C5также частично выполняют роль фильтра низких частот.

Усилители постоянного тока и низкой частоты выполняются по любой из известных схем. В качестве дифференциатора обычно используется дифференцирующая RC-цепь, имеющая постоянную времени, меньшую 10 мс, τ < 10 мс.

Клиника "РУЗАНА" - это качественная стоматология Екатеринбург. Вы получаете полный комплекс услуг по терапевтической, ортопедической стоматологии и стоматологии детского возраста

 
« Пред.   След. »
 
 
Rambler's Top100