ЗАВДАННЯ НА САМОСТІЙНУ РОБОТУ

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

ЗАВДАННЯ НА САМОСТІЙНУ РОБОТУ

Варіант №20

Розробити конструкцію вимірювального перетворювача частоти дихання.

Частота дихання: 20-120 разів в хвилину;

Робочий діапазон температур: -45…+45^оС

АНОТАЦ ІЯ

Самостійна робота. Розробка конструкції вимірювального перетворювача частоти дихання.

Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, факультет контрольно-вимірювальних та радіокомп'ютерних систем, кафедра біотехнічних систем, група Тернопіль: ТНТУ 2010.

Сторінок - 32, джерел - 5, рисунків - 8.

Ключові слова:

Пневмограма, дихання, давач, вимірювальний перетворювач, котушка, магнітна індукція.

В даній самостійній роботі розроблена конструкція та розраховані параметри індукційного вимірювача лінійних переміщень. Розраховані основні параметри давача та сформульовані рекомендації щодо підключення давача та обробки даних.

СПИСОК СКОРОЧЕНЬ

БСЛ – закон Біо-Савара-Лапласа;

ВП – вимарювальний перетворювач;

ЕРС – електрорушійна сила.

ЗМІСТ

Вступ

1. Пневмографічні методи дослідження

1.1 Пневмограф з повітряною передачею

1.2 Імпедансний метод

1.3 Реєстрація зміни температури вдихуваного/видихуваного повітря

1.4 Індукційний вимірювач лінійних переміщень

1.5 Вимірювання деформації грудної клітки за допомогою тензорезистора

2 Типи дихання, частота, глибина, характер дихальних рухів

3. Побудова схеми первинного вимірювального перетворювача та розрахунок параметрів

3.1 Побудова функціональної схеми ВП

3.2 Розрахунок характеристик передаючої та приймальної котушок

3.3 Виведення рівняння перетворювача

3.4 Обчислення похибки вимірювання

3.5 Обчислення температурної похибки

4 Конструювання первинного вимірювального перетворювача

4.1 Визначення діаметру дроту обмоток

4.2 Визначення довжини дроту

4.3 Розробка та опис конструкції вимірювального перетворювача

Висновки

Список використаної літератури

Додатки

ПНЕВМОГРАФІЧНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ

Двома найбільш поширеними показниками є частота і глибина дихальних рухів (основні види та параметри дихання буде розглянуто нижче). Для реєстрації пневмограми використовую механічні і електричні (імпедансні) пневмографи. Принцип роботи механічних пневмографів полягає в механічній (важелем, повітрям) передачі коливань грудної клітки в записуючий механізм, важіль якого пише криву на стрічці кімографа.

Пневмограф з повітряною передачею

Найбільш простий по конструкції пневмограф з повітряною передачею. Конструкція приладу складається з манжети, подібної тій, що надягається на руку при вимірюванні тиску. Манжета кріпиться за допомогою тасьомок до нижньої частини грудної клітки випробовуваного. Потім система заповнюється повітрям і герметизується. Коливання тиску повітря в пневмографі, обумовлені дихальними рухами, по гумовій трубці передаються в мареєвську капсулу, і важіль реєструє пневмограму

Запис зміни тиску в манжеті проводиться на кімографі (не термопринтері, візуалізується на екрані монітора) або через пьезодатчик на самописці. Недоліком таких вимірювань є великі артефакти від м'язових напружень.

Імпедансний метод

Також дихальну активність вимірюють за допомогою імпедансного пневмографа. Суть методу полягає в вимірюванні імпедансу, грудної клітки в залежності від наповненості легень повітрям. При вдиху опір тіла змінному струму (50-100 кГц) зростає на 0,2-0,6%, а при видиху він повертається до початкового значення. Імпедансний пневмограф, сконструйований Р.Х. Туш-каїтовим, складається з приставки і самописного пристрою. У портативній приставці вмонтовано генератор струму, зібраний на двох транзисторах; перетворювач високих частот в низькі; смуговий фільтр; джерело живлення - гальванічна батарея. Для реєстрації пневмограми використовують звичайні кардіографічні електроди. Проводами сполучають електроди з приставкою. Електричні сигнали з виходу приставки подаються в записуючий механізм. Як реєстратор можна використовувати електрокардіограф або енцефалограф (краще з чорнильним записом). По пневмограмі можуть бути визначені частота і ритм дихання, тривалість фаз вдиху і видиху, дихального циклу. Імпедансна пневмографія дозволяє, крім того побічно судити про дихальний і хвилинний об'єми. До недоліків даного методу можна віднести те, що через організм людини пропускається електричний струм, порівняно високої частоти, а також потребу в побудові дуже чутливого вимірювального перетворювача (далі ВП) (що пов’язано з малою зміною опору тіла під час дихального циклу).

Визначення довжини дроту

Для того, щоб визначити довжину дроту для обмоток котушок (приблизно) потрібно врахувати такі параметри як довжина витка, кількість витків, коефіцієнт нещільності намотки, коефіцієнт розбухання [5].

Довжина витка визначається за виразом:

l = p d (4.6)

де d – діаметр витка. d=5мм

l _В = p × 5=15,7мм

Тепер запишемо вираз для визначення довжини дроту котушок:

l = N × l_B × k_P × k_H (4.7)

де N – кількість витків відповідної котушки;

k_P - коефіцієнт розбухання, для котушки збудження k_P ₁=1,15, для приймальних котушок k_P ₂=1,2 [5];

k_H - коефіцієнт нещільності намотки. k_H =1,1 [5].

Для котушки збудженн я 1-го каналу:

l ₁₁ =217 × 15,7 × 1,15 × 1,1=4309,73(мм) » 4,31(м)

Для котушки збудження 2-го каналу:

l ₁₂ =177 × 15,7 × 1,15 × 1,1=3515,3(мм) » 3,51(м)

Для приймальної котушки 1-го каналу:

l ₂₁ =2161 × 15,7 × 1,2 × 1,1=44784,56(мм) » 44,8(м)

Для приймальної котушки 2-го каналу:

l ₂₂ =1767 × 15,7 × 1,2 × 1,1=36619,3(мм) » 36,62(м)

ВИСНОВКИ

В ході виконання самостійної роботи було розроблено первинний вимірювальний перетворювач частоти дихання людини. Даний пристрій являється індуктивним вимірювачем лінійних переміщень, має високу чутливість (6,45 В/м) та дозволяє записувати пневмограму не залежно від статі та статури пацієнта. Завдяки використанню термостійких матеріалів в конструкції пристрій може працювати в діапазоні температур від -45 до +45^оС.

В самостійній роботі теоретично розраховані похибки вимірювання. Похибка, що виникає за рахунок нелінійності передавальної характеристики складає 1,14% (при відстані між котушками 40±5см). Температурна похибка на всьому діапазоні робочих температур рівна 43,3%. Дані похибки впливають лише на амплітуду дихальної кривої в режимі запису пневмограми, при визначенні частоти дихання похибка вимірювання складає один період за весь цикл вимірювання.

Для обробки даних може використовуватися як аналогова схема з механічним самописцем, так і цифровий прилад з аналоговим входом та АЦП. Зважаючи на велику температурну похибку вимірювального перетворювача для запису пневмограми в вимірювальний прилад (пневмограф) потрібно включити можливість температурної компенсації.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. http://amfan.ru/priemniki-pryamogo-usileniya/magnitnye-antenny/;

2. .Курс физики: Учеб. пособие для вузов/Трохимова Т.И – М.: Выш. шк., 1990. – 478с.: ил;

3. Основы диагностики синдромов внутренних болезней/Храмов Ю.А: Самиздат в электронном формате PDF, 2008. - 380 с.: ил.;

4. Математичне та комп’ютерне моделювання медтехніки. Методичні вказівки та завдання для практичних занять та тестування/Шадріна Г.М.. – Тернопіль : ТДТУ імені Івана Пулюя, 2008. – 70 с.

5. .Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Спра-вочник/ Найвельт Г.С. и др. – М.: Радио и связь, 1985 – 576с: ил.

ДОДАТОК А