Датчики медико-биологической информации

Многие медико-биологические характеристики являются неэлектрическими (давление крови, температура, пульс). Для того чтобы преобразовать их в электрические сигналы, используют специальные датчики. Такое преобразование целесообразно, так как электрические сигналы можно сравнительно легко усиливать, передавать и регистрировать.

Датчик - устройство, преобразующее измеряемую или контролируемую величину в сигнал, удобный для передачи и регистрации.

Преобразуемая величина X называется входной, а измеряемый сигнал α - выходной величиной.

Характеристика датчика - функциональная зависимость (функция преобразования) выходной величины α от входной X (описывается аналитически или графически).

Обычно стремятся иметь датчик с линейной характеристикой α = kX, где k - постоянный коэффициент.

Чувствительность датчика S - отношение изменения выходной величины к соответствующему изменению входной величины:

S = Δα/Δ Χ. (18.4)

Предел датчика - максимальное значение входной величины, которое может быть воспринято датчиком без искажения и без повреждения датчика.

Порог датчика - минимальное изменение входной величины, которое можно обнаружить датчиком.

Датчики делятся на два класса: генераторные и параметрические.

Генераторные датчики - такие датчики, которые под воздействием входного сигнала генерируют напряжение или ток (индукционные, пьезоэлектрические, фотоэлектрические и т.п.).

Параметрические датчики - такие датчики, в которых под воздействием входного сигнала изменяется какой-либо параметр (тензометрические, емкостные, индуктивные, реостатные и т.п.).

В зависимости от энергии, являющейся носителем информации, различают механические, акустические, температурные, оптические и другие датчики.

Основные понятия и формулы

Окончание таблицы

18.8. Задачи

1. При сухой коже сопротивление между ладонями рук может достигать значения R₁ = 10⁵ Ом, а при потных (влажных) ладонях сопротивление будет существенно меньше: R₂ = 1500 Ом. Найти токи, которые возникнут при контакте с бытовой электросетью с напряжением 220 В.

Решение

I₁ = 220 В/10⁵Ом = 2,2 мА (сухая кожа),

I₂ = 220 В/1500 Ом = 146 мА (влажная кожа).

Ответ: I₁ = 2,2 мА (сухая кожа), I₂ = 146 мА (влажная кожа).

2. В одной группе, состоящей из 1000 медицинских аппаратов, за полгода отказало в работе 19. В другой группе, которая состоит из 300 таких же аппаратов, за то же время вышло из строя 13 штук. Оценить, в какой группе более высокая возможность сохранения работоспособности изделий.

Решение

В первой группе Р₁ = (1000 - 19)/1000 = 0,981. Во второй группе Р₂ = (300 - 13)/300 = 0,957. Ответ: р₁ = 0,981; р₂ = 0,957.

3. Интенсивность отказов на протяжении некоторого периода времени постоянна и равна λ = 3х10^-9хс^-1. Найти вероятность безотказной работы за любые шесть месяцев этого периода.

4. Индуктивный датчик представляет собой катушку индуктивности (1), внутри которой премещается стальной стержень (2). Индуктивность катушки, а следовательно, ее полное сопротивление являются функциями перемещения сердечника. Функция преобразования датчика изображена на рис. 18.4 б. Определить: а) чувствительность датчика; б) порог датчика; в) предел чувствительности.

Рис. 18.4.