1. Электронно-лучевые трубки.

Будучи практически безынерционным прибором, широко используется для регистрации в биологии и медицине.

Простейшая ЭЛТ представляет собой стеклянную герметически запаянную колбу, внутри которой создан весьма высокий вакуум.

В одном конце трубки расположены электроды, служащие для создания электронного луча, в другом конце - люминесцирующий под воздействием этого луча экран.

Катод, подогреваемый нитью накала, начинает испускать электроны. На первый и второй аноды, имеющие форму цилиндра, подается высокое напряжение, положительное относительно катода, вызывающее ускорение электронов.

Электронный луч может перемещаться по экрану под действием электрического поля отклоняющей системы, образованной взаимно перпендикулярно расположенными парами отклоняющих пластин. Если на пару подать некоторую разность потенциалов, то под влиянием электрического поля, возникающего между пластинами, электронный луч отклоняется. При практическом использовании, одна пара вызывает отклонение по оси X (по горизонтали), другая по оси Y (по вертикали).

ЭЛТ характеризуется рядом параметров:

1) размер экрана;

2) чувствительность - значение напряжения на пластинах отклоняющей системы, вызывающее отклонение на единицу длины (обычно на 1 мм);

3) время послесвечения - промежуток времени от момента прекращения бомбардировки электронами до момента, когда яркость свечения на экране составит 1% от своего первоначального значения.

Время послесвечения зависит от состава люминофора и меняется от милионных долей секунды до нескольких секунд и более.

ЭЛТ используются, как правило, для наблюдения периодических процессов. К отклоняющим пластинам Y при этом подводится исследуемое напряжение, а к пластинам X - напряжение развертки, имеющее пилообразную форму.

ЭЛТ может быть использована и для векторного сопоставления двух исследуемых процессов. Этот принцип реализуется, в частности, в векторкардиоскопах.

В настоящее время разработано много различных типов ЭЛТ, отличающихся по своим техническим данным, конструкции и назначению. ЭЛТ применяются в качестве преобразователей невидимого (например, инфракрасного) излучения в видимое изображение, как устройства памяти вычислительных машин (запоминающие трубки). Особо широкое применение нашли ЭЛТ в телевидении, где они используются как передающие, так и телевизионные.

В настоящее время находит использование ЭЛТ в устройствах отображения графической или цифробуквенной информации ЭВМ (в дисплеях)

2. Магнитные устройства регистрации.

Используются для фиксации как аналоговых (непрерывных) так и дискретных (цифровых) данных.

Основные достоинства:

1. Высокая скорость регистрации;2. Большая емкость;

3. Возможность непосредственно регистрировать электрический сигнал;

4. Сравнительная простота и надежность аппаратуры;

5. Возможность длительного хранения информации и многократного использования носителя.

Одним из наиболее распространенных способов магнитной регистрации является запись на ферромагнитную пленку. Она представляет собой ленту из синтетического материала, поверхность которой покрыта гладким слоем эмульсии, состоящей из мельчайших зерен ферромагнитного порошка и связующего вещества.

Принцип магнитной регистрации аналоговой информации состоит в следующем: ферромагнитная пленка с равномерной скоростью движется, прилегая к записывающей магнитной головке. Головка представляет собой электромагнит, на обмотки которого подается электрический сигнал с выхода усилителя записи. Переменное магнитное поле, образующееся в зазоре головки, меняется в соответствии с изменениями электрического сигнала. Это переменное магнитное поле воздействует на ферромагнитную пленку, в результате чего ее элементарные участки намагничиваются в разной степени в зависимости от мгновенного значения напряженности магнитного поля в зазоре. В таком состоянии лента может хранить записанную информацию.

Для воспроизведения сигнала пленку с записью пропускает вдоль зазора воспроизводящей головки, в результате чего в обмотке головки индуцируется ЭДС, соответствующая записанным электрическим колебаниям.

Магнитная запись может быть стерта с помощью специальной стирающей головки.

Количество записи и воспроизведении зависит:

1. Скорость движения ленты (2-100 см/с и более).

2. Величина изменения скорости движения ленты (0,1-0,5%).

3. Выходная чувствительность.

4. Относительный уровень шумов - отношение напряжения на выходе при отсутствии его на входе к напряжению при максимальном входном.

5. Зависимость коэффициента усиления по напряжению от частоты сигнала. Принцип записи дискретной и аналоговой информации во многом идентичны. Количество дорожек записи и воспроизведения и соответственно количество параллельно работающих головок достигает 50 и более.

Для регистрации дискретной информации также применяются регистраторы с записью на магнитный барабан.

Конструктивно магнитный барабан представляет собой цилиндр из немагнитного материала, на который нанесено в виде тонкого слоя магнитное покрытие. Этот цилиндр вращается с весьма высокой скоростью (3000-10000 об/мин). Вдоль образующей цилиндра размещаются головки, помощью которых осуществляется запись или считывание.

Информационная емкость регистратора данного типа определяется площадью боковой поверхности магнитного барабана и используемой плотностью записи.

В медицинской практике магнитные регистраторы широко применяются для записи ЭКГ и ЭЭГ. Непосредственно с усилителя записать эти сигналы не представляется возможным, так как нижняя граница частотного диапазона их составляет 0,3-0,5 Гц. Поэтому для записи низкочастотных сигналов на магнитную ленту используются дополнительные устройства-модуляторы, а при их считывании - демодуляторы. В подобных устройствах могут использоваться амплитудная модуляция, частотная, широтноимпульсная и другие виды.

Наиболее употребительна частотная модуляция, которая позволяет при сравнительно простом конструктивном исполнении получить высокое качество записи и воспроизведения.

Для уплотнения записи регистрируемых процессов в случае, если число процессов превышает число дорожек на магнитной ленте, используют метод частотного распределения каналов при воспроизведении их с одной дорожки. При этом несущая частота для каждого процесса своя и лежит в зоне частотной характеристики обычного бытового магнитофона.

ЛИТЕРАТУРА

1. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. В 3-х т.- М:Мир, 1995г.

2. Спектор С.А. Электрические измерения физических величин. Методыизмерений. Л:Энергоатомиздат, 1988.

3. Медицинская электронная аппаратура для здравоохранения \ Под ред. Р.И.Утямышева.-М:Радио и связь,- 1981г.

4. Микрокомпьютерные медицинские системы: Проектирование и применение. Пер. с англ-Мир, 1983г.

5. Жуковский В.Д. Медицинские электронные системы.- М.: Медицина, 1976г.

6. Ливенсон А.Р. Электробезопасность медицинской техники.- М.: Медицина, 1981г.

7. Катона Золтан. Электроника в медицине.- М.: Сов.радио, 1980г.

8. 14.Теория и проектирование диагностической электронно-медицинской аппаратуры.\ Под ред. В.М.Ахутина, Л., ЛГУ, 1980.

9. Ливенцев Н.М. Курс физики. М.,Высшая школа, 1978

10