4). Определим диапазон рабочих частот установки, собранной из датчика, время реакции которого 0,02сек; усилителя с частотным диапазоном (1-12000) Гц; уор с диапазоном рабочих частот (0-15000) Гц.

Рабочий диапазон частот – диапазон частот, в котором допустимы 30% частотные искажения. Для определения диапазона рабочих частот установки, необходимо знать частотные диапазоны составляющих его блоков. Рассчитаем частотный диапазон датчика: по определению, чтобы рассчитать нижнюю частоту диапазона частот датчика – необходимо вычислить её по формуле: _нижн. = 0 , _верхн. = .

Таким образом, _нижн. = 0 , _верхн. = = =50 c^-1 = 50 Гц.

Частотный диапазон диагностического прибора должен быть общей областью перекрытия частотных диапазонов составляющих его блоков, именно в этом случае выполняется условие допустимых 30% частотных искажений для всех работающих блоков:

0 Гц

50 Гц

12000Гц

 Гц

1 Гц

15000 Гц

В данном случае, установка, собранная из датчика с частотным диапазоном (0 – 50) Гц, усилителя (1-12000) Гц и УОР (0-15000) Гц обладает общей зоной перекрытия частотных диапазонов (1 – 50) Гц.

Следовательно, диапазон рабочих частот установки (1 – 50) Гц.

Ответ: диапазон рабочих частот установки, собранной из датчика, время реакции которого 0,02сек; усилителя с частотным диапазоном (1-12000) Гц; УОР с диапазоном рабочих частот (0-15000) Гц равен (1 – 50) Гц.

Задача №1. При снятии частотной характеристики электронно-лучевой трубки были получены следующие данные:

U_вх. = const

ν, Гц	20	50	100	150	200	300	500	750	1000	1500	2000	3000	5000	10000
L, мм	43	43	44	45	46	44	45	43	40	39	35	27	18	12

1. Построить частотную характеристику электронно-лучевой трубки L = f(ν) при U_вх.= const, используя полулогарифмический масштаб по табличным данным.

2. Определить по графику диапазон рабочих частот ЭЛТ.

3. Сделать вывод о возможности применения ЭЛТ для регистрации биологических сигналов, если известно, что её динамический диапазон m = 50.

4. Определить динамический диапазон диагностического прибора, собранного из датчика с динамическим диапазоном m = 10, усилителя с динамическим диапазоном m = 50 и данной электронно-лучевой трубки.

Решение:

1). Частотной характеристикой электронно-лучевой трубки называется график зависимости амплитуды записи сигнала от частоты отображаемого или регистрируемого сигнала при постоянном напряжении на входе электронно-лучевой трубки : L = f(ν) при U_вх.= const.

Таблица 1.

ν, Гц	20	50	100	150	200	300	500	750	1000	1500	2000	3000	5000	10000
L, мм	43	43	44	45	46	44	45	43	40	39	35	27	18	12

График частотной характеристики электронно-лучевой трубки L = f(ν) при U_вх.= const строим на масштабно-координатной бумаге формата А4 в полулогарифмическом масштабе: частоты откладываем по оси абсцисс в логарифмическом масштабе, а соответствующие им амплитуды записи сигнала по оси ординат в десятичном масштабе.

Логарифмическая шкала – это шкала, размеры делений которой равны логарифмам чисел, а обозначены они самими этими числами. Найдём логарифмы частот, используя калькулятор, округлив значения логарифмов до десятых:

Таблица 2.

ν, Гц	20	50	100	150	200	300	500	750	1000	1500	2000	3000	5000	10000
lg 	1,3	1,7	2,0	2,2	2,3	2,5	2,7	2,9	3,0	3,2	3,3	3,5	3,7	4,0

Из таблицы №2 видно, что диапазон изменения lg  от 1,3 до 4,0, поэтому отсчёт по оси абсцисс начинаем с 1. Длина оси приблизительно 20 см, поэтому одну единицу логарифма откладываем на пяти сантиметрах длины оси абсцисс. Соответственно, одна десятая логарифма укладывается в 5 мм. Далее от единицы до четырёх отметим точки, соответствующие 1,3; 1,7; 2,0;…; 4,0 – это логарифмы частот 20 Гц, 50 Гц, 100 Гц, …, 10000 Гц.

Отсчёт по оси ординат следует начать с десяти. Масштаб выбираем таким образом, чтобы весь промежуток L, мм уместился на оси оу: в четырёх сантиметрах десять единиц L, мм (в четырёх миллиметрах – одна единица L, мм).

По данным таблиц №1,2 строим экспериментальные точки и соединяем их плавной кривой, устраняя графическим методом погрешности измерений (проводим кривую между экспериментальными точками, учитывая известный из теории вид частотной характеристики ЭЛТ).

2). Определим по графику диапазон рабочих частот ЭЛТ. Для этого определим максимальную амплитуду записи выходного сигнала L_max. Значение L_max= 45,25 мм. После этого рассчитаем значение 0,67 L_max, что соответствует допустимому уровню 30% частотных искажений принятых в медицине: 0,67 L_max = 0,6745,25 мм = 30,32 мм. Проведём прямую 0,67 L_max= 30,32 мм = const параллельную оси логарифмов частот lg . Данная прямая пересекает линию графика справа, опустив перпендикуляр из этой точки на ось lg  определяем логарифм верхней частоты lg _в= 3,44. Найдём значение полученного логарифма и рассчитаем верхнюю частоту _в = 10^3,44 = 2754,23 Гц. Поскольку, прямая уровня допустимых в медицине частотных искажений (3 дб), не пересекается слева с линией графика в диапазоне нашего исследования, то считаем нижнюю граничную частоту допустимого частотного диапазона примерно равной 0 Гц.

Таким образом, для рассматриваемой электронно-лучевой трубки рабочий диапазон частот равен (_н.= 0 Гц; _в = 2754,23 Гц).

Ответ: диапазон рабочих частот электронно-лучевой трубки (0 – 2754,23) Гц.

3). Сделаем вывод о возможности применения ЭЛТ для регистрации биологических сигналов, если известно, что её динамический диапазон m = 50.

ЭЛТ (электронно-лучевая трубка)	Динамический диапазон 50		Частотный диапазон (0 – 2754,23) Гц
Физиологический сигнал	Динамический диапазон		Частотный диапазон	Вывод
ЭКГ (электрокардиограмма) сравнительный анализ	10 mЭЛТ mЭКГ условие выполняется		(0,5 – 400) Гц н. ЭЛТн. ЭКГ в. ЭЛТ в. ЭКГ условия выполняются	Данную ЭЛТ можно использовать для регистрации и отображения ЭКГ
ФКГ (фонокардиограмма) сравнительный анализ	10 mЭЛТ mФКГ условие выполняется	(20– 800) Гц н. ЭЛТн. ФКГ в. ЭЛТ в. ФКГ условия выполняются			Данную ЭЛТ можно использовать для регистрации и отображения ФКГ
РГ (реограмма) сравнительный анализ	10 mЭЛТ mРГ условие выполняется	(0,3– 30) Гц н. ЭЛТн. РГ в. ЭЛТ в. РГ условия выполняются			Данную ЭЛТ можно использовать для регистрации и отображения РГ
ЭМГ (электромиограмма) сравнительный анализ	150 mЭЛТmЭМГ условие не выполняется	(1 – 10000) Гц н. ЭЛТн. ЭМГ условие выполняется в. ЭЛТ в. ЭМГ условие не выполняется			Данную ЭЛТ нельзя использовать для регистрации и отображения ЭМГ
ЭГГ (электрогастрограмма) сравнительный анализ	40 mЭЛТ mЭГГ условие выполняется	(0,02– 0,06) Гц н. ЭЛТн. ЭГГ в. ЭЛТ в. ЭГГ условия выполняются			Данную ЭЛТ можно использовать для регистрации и отображения ЭГГ
КГР (кожно-гальваническая реакция) сравнительный анализ	20 mЭЛТ mКГР условие выполняется	(0,01– 10) Гц н. ЭЛТн. КГР в. ЭЛТ в. КГР условия выполняются			Данную ЭЛТ можно использовать для регистрации и отображения КГР
ЭЭГ (электроэнцефалограмма) сравнительный анализ	50 mЭЛТ mЭЭГ условие выполняется	(0,3– 80) Гц н. ЭЛТн. ЭЭГ в. ЭЛТ в. ЭЭГ условия выполняются			Данную ЭЛТ можно использовать для регистрации и отображения ЭЭГ

Ответ: данную ЭЛТ можно использовать для регистрации и отображения сигнала ЭКГ, ФКГ, РГ, ЭГГ, КГР, ЭЭГ.

4). Определим динамический диапазон диагностического прибора, собранного из датчика с динамическим диапазоном m = 10, усилителя с динамическим диапазоном m = 50 и данной электронно-лучевой трубки с динамическим диапазоном m = 50.

Динамическим диапазоном называется диапазон изменения входного сигнала, в котором он воспроизводится без искажения (с допустимым в медицине уровнем амплитудных искажений).

Таким образом, динамический диапазон диагностического прибора не может быть больше самого меньшего из динамических диапазонов блоков, составляющих диагностический прибор. В нашем случае самый малый динамический диапазон имеет датчик m = 10, следовательно, динамический диапазон диагностического прибора m = 10.

Ответ: динамический диапазон диагностического прибора равен 10.

Задача №1. При снятии частотной характеристики усилителя были получены следующие результаты:

Uвх.=const=0,15мВ

ν, Гц	10	20	30	50	100	200	500	1000	5000	10000	15000
Uвых., В	3	30	39	38	38	38	39	39	33	21	9

1. Построить по этим данным частотную характеристику усилителя К_ус.=f(ν) при U_вх.=const=0,15мВ, используя полулогарифмический масштаб.

2. Определить диапазон рабочих частот (_н - _в) усилителя по графику.

3. Сделать вывод о возможности применения данного усилителя для усиления биологических сигналов, если известно, что его динамический диапазон m = 20.

4. Определить динамический диапазон диагностического прибора, собранного из датчика, с динамическим диапазоном m = 15, данного усилителя и УОР с динамическим диапазоном m = 50.