СЕМЕЙ МЕМЛЕКЕТТІК МЕДИЦИНА АКАДЕМИЯСЫ

МЕДИЦИНАЛЫҚ ФИЗИКА ЖӘНЕ ИНФОРМАТИКА КАФЕДРАСЫ

СТУДЕНТТЕРГЕ АРНАЛҒАН ӘДІСТЕМЕЛІК НҰСҚАУ

Температуралық датчиктің сипаттамаларын оқып- үйрену.

.

Құрастырған оқытушы Кусаинова К.Т.

Семей, 2009 ж

Түрлендіргіштер.

Электр өлшеуіш және тіркегіш құралдардың жоғары сезімталдығы мен аз инерциялдығы электрлік емес шамаларды электрлік өлшеуде пайдаланылады. Осы әдістер техникада, биологияда, медицинада- мүшелердің не ағзаның күйі мен қызметін сипаттайтын түрлі параметрлерді (температура, қысым, түрлі қозғалыстарды, тербелмелі үрдістерді т.т.) өлшеп, тіркеу үшін қолданылады. Осындай құралдардың барлығы 3 негізгі бөліктен тұрады:

1. зерттелетін шаманы электрлік сигналға түрлендіргіш (Д- датчик),

2. осы сигналдарды күшейткіш (К),

3. тіркегіш қондырғысы (Т) (сурет 1).

Көптеген жағдайда күшейткіш пен тіркегіш қондырғысының орнына электрокардиограф каналының біреуі қолданылады. Осы электрокардиографқа датчик ерекше бір қондырғы (П) арқылы қосылады (сурет 2).

Д атчиктер жүйенің биологиялық сигналдарын электр сигналдарына түрлендіргіштер. Олар медика- биологиялық сипаттамаларды электродтар көмегімен алуға мүмкін болмайтын жағдайларда қолданылады. Оларға мысалы, қан қысымы, дененің, оның бөліктерінің температурасы, жүректегі дыбыстар, шулар т.с.с. жатқызуға болады. Датчиктер түрлері

Түрлендіретін шамаларына байланысты датчиктер бөлінеді: механикалық, дыбыстық, температуралық, оптикалық және т.б. Механикалық датчиктер медицинада жүрек- қантамырлар жүейсінің қызметін зерттеудің әртүрлі әдістерінде қолданылады. Мысалы, электрлі манометрмен жүрек қуыстарындағы қан қысымы анықталады, электросфигмография мен электрофлебография арқылы артерия және көктамыр пульстерінің қисығы алынады. Барлық датчиктер генераторлық және параметрлік болып бөлінеді.

А) Генераторлық датчиктер.

Генераторлық датчиктер өлшенетін сигналға механикалық әсер кезінде кернеу мен токты тікелей өндіретін түрлендіргіштер. Датчиктер белгілі бір құбылыстарға негізделуіне байланысты аталады:

1) пьезоэлектрлік - пьезоэлектрлік эффект;

2) термоэлектрлік - термоэлектрлік эффект;

3) индукциялық - электромагнитті индукция;

4) фотоэлектрлік – вентильді фотоэффект.

Пьезоэлектрлік датчиктер жүрек- қанайналым жүйесінің күйін (пульс, систолалық, диастолалық қысым, жүректің тоны, шуы), тыныс алу жиілігі мен көлемін анықтауға қолданылады. Бұндай датчиктер пьезоэлектрлік эффект құбылысына негізделген. Бұл құбылыс кристалл диэлектриктердің механикалық деформациясы кезінде пайда болады, яғни сыртқы күш әсер еткенде (қысқанда не созғанда) механикалық деформацияның нәтижесінде кейбір кристалдардың молекулалары поляризацияланады. Кристалдың қарама- қарсы беттерінде қарама- қарсы электр зарядтары пайда болады да олардың арасында потенциалдар айырымы туындайды. Сыртқы күштің әсері тоқтағанда электрлік зарядтары «жоғалады», кристалл бастапқы күйіне келеді. Осы құбылыс пьезоэлектрлік эффект деп аталады. Бұл эффект кварц кристалында, сегнет тұздарында т.б. пайда болады. Осындай кристалға қысатын күшпен әсер еткенде жоғарыда айтылғандай поиенциалдар айырымы пайда болады, осындай пьезоэлектрлік эффект тура пьезоэлектрлік эффект деп аталады. Егер пьезоэлектрлі қасиеті бар кристалға неон лампасымен тұйықталған пластиналар қойылса, онда кристалға соғылғанда, пластина қабырғаларында және кристалл қырларында кернеу пайда болып, неон лампасы жарқ ете түседі. Бұл да тура пьезоэлектрлік эффект. 4- суретте датчиктер түрлері көрсетілген.

Электр өрісіне енгізілген кристалл механикалық деформацияға ұшырауы мүмкін. Мұны кері пьезоэлектрлік эффект деп атайды.

Индукциялық датчиктің жұмыс принципі қозғалмайтын екі катушканың (немесе керісінше) арасындағы тұрақты магнит механикалық қозғалысқа келгенде тізбекте индукциялық токтың пайда болуына негізделген. Индукциялық ток магнит қозғалмай катушка қозғалысқа келгенде де пайда болады. Катушка магнитке салыстырмалы қозғалған кездегі индкуциялық ток күшейткішке және тіркегіш қондырғыға беріледі. Осы датчиктер баллистокардиографияда қолданылады.

Термоэлектрлік датчик ретінде термопара қолданылады, ол әртүрлі металдан жасалған жабысқан екі өткізгіш болып табылады. Олар температураны өлшеуге қолданылады. Ол өткізгіштігі әртүрлі болатын жартылай өткізгіштерден жасалады. Термопараның бос ұштарына жалғанған өлшеуіш құралдың көрсетуі осы жабысқан ұштарындағы температуралардың айырымына пропорционал болады. Термопараның сынапты термометрге қарағанда артықшылығы бар. Бірақ ыңғайлылығына қарағанда ол термисторға жетпейді.

Фотоэлектрлік датчиктердің әсер ету принципі олардың кедергісінің жарық пен радиациялық сәулеленуге байланысты болуына негізделген.