Електроди та датчики медико-біологічної інформації

Датчиком називають пристрій, який перетворює величину, що вимірюється чи спостерігається, в сигнал, зручний для передачі (як правило, електромагнітний сигнал). Датчики поділяються на генераторні та параметричні.

Генераторні – це датчики, які під дією електровимірю­валь­ної величини безпосередньо генерують сигнал електромагнітної природи. Основними типами цих датчиків є п’єзо­електричні, термоелектричні, індукційні, фотоелектричні.

Параметричні – це датчики, в яких під дією вимірю­ва­ної величини змінюється деякий параметр. Основні їх типи: ємнісні, індуктивні, омічні.

Датчик характеризується функцією перетворення, тобто функ­ціо­­наль­­ною залежністю вихідної величини Y від вхідної X, яка задається або аналітично Y = f (X), або гра­фіч­но.

Чутливість датчика показує, в якій мірі вихідна величина реагує на зміни вхідної:

Z = D Y /D X.

Суттєву роль відіграє інерційність датчика, яка обумовлена тривалістю фізичного процесу, що відбувається в дат­чику й призводить до запізнення змін вихідної величини відносно змін вхідної.

Електроди – це провідники, що з’єднують біологічну систему з вимірювальним колом або колом, за допомогою якого подається електромагнітний сигнал на біооб’єкт.

Електроди мають задовольняти цілому ряду вимог. Вони повинні легко зніматись і закріплюватись, мати стабільні електричні параметри, не створювати шумів, не подразнювати біологічну тканину.

Структурна схема кола для одерження, передачі і реєстрації медико-біологічної інформації

Структурна схема кола для одерження, передачі і ре­єстра­ції медико-біологічної інформації зображена на мал. 4.51.

Мал. 4.51.

Припустимо, що Х – деякий параметр біологічної системи, який потріб­но визначити; Y – величина, яка отримується на реєстру­ючому прис­­трої. Для обчислення повинна бути відомою залежність Y = f (X), а також значення коефіцієнта підсилення k за даних умов.

Завдання для перевірки кінцевого рівня знань

1. Визначити ціну поділки приладів (в А /поділку і В /поділку) для різних меж вимірювання: 5 А, 2 мА, 10 мкА, 1 кВ, 2 мВ. Прилад має 20 поділок.

2. Визначити максимальну відносну похибку для цих приладів, якщо клас точності: а) 1; б) 2.

3. Амперметр має 25 поділок і розрахований на вимірювання сили струму 5 мА. Клас точності 1. Знайти відносну похибку, якщо стрілка вказує на 5, 15, 20 поділок. Зробити висновок.

4. Чому дорівнює невідомий опір в схемі, зображеній на мал. 4.44, якщо r ₁ = 2 Ом, r ₂ = 3 Ом, r ₃ = 6 Ом?

5. Назвіть основні блоки осцилографа.

6. Яким вимогам повинна задовольняти напруга, що подається на Х -пластини осцилографа і чому?

7. Що таке калібрувальний сигнал і для чого він використовується?

8. На які пластини осцилографа подається досліджувана напруга?

9. Які електричні величини можна виміряти за допомогою осци­лог­рафа?

10. Що таке чутливість приладу?

11. За якими параметрами оцінюють підсилювач?

12. Що таке дільник напруги і де він використовується?

1. Знайти потенціал поля, створеного диполем р = 2×10^­–9 Кл × м, в точці, віддале­ній на відстань r = 25 мм в напрямку під кутом a = 30 відносно напрямку р. Середовище – кров (e = 95).

2. Через поперечний переріз провідника проходять електрони зі швидкістю υ; = 1.5 см/c. Концентрація електронів n = 10¹⁹ см ^–3. Знайти густину струму. Знайти силу струму, створеного цими зарядами, якщо переріз провідника S = 0.3 мм ².

3. Який максимальний момент сили діє на молекулу води в електричному полі з напруженістю Е = 20 кВ/м, якщо для моле­кул води дипольний момент p = 1.84 Дебая?

4. Знайти максимальне значення ЕРС, яка індукується в рамці площею S = 400 см ², якщо магнітна індукція має максимальне значення В = 10^–2 Тл і зміню­єть­ся за гармонічним законом з періодом Т = 0.1 с.

5. Знайти напруженість магнітного поля в центрі півкільця раді­усом 2 м, по якому тече струм силою 5 А.

6. В однорідному магнітному полі з індукцією В = 0.25 Тл знахо­диться прямолінійний провідник завдовжки 1.4 м, на який діє си­ла 2.1 Н. Визначити кут між напрямком струму в провіднику і напрямком магнітного поля, якщо сила струму в провіднику 12 А.

7. На відстані 3 см від прямолінійного нескінченно довгого про­відника зі струмом індукція магнітного поля дорівнює 10 Тл. Знайти силу струму в провіднику.

8. Соленоїд завдовжки 60 см має три шари витків по 120 витків в кожному шарі. Знайти силу струму, котрий живить соленоїд, якщо індукція поля на осі соленоїда 0.6 Тл.

9. Потік протонів, прискорених різницею потенціалів 2×10⁵ В,влітає в однорід­не магнітне поле напруженістю 1.59×10^–8 А/м. Швид­кість частинок перпенди­ку­ляр­на до напрямку магнітного поля. Знайти силу, що діє на кожний із протонів.