Учебное пособие 632

Достоинства и недостатки. Характеристики. Решение задач. Обсуждение подготовленныхсамостоятельно презентаций.

13. Помехи и погрешности в электродах. Эквивалентные схемы. Определение напряжения поляризации и поляризующего тока. Анализ помех в электродах. Электроды для электромиографов. Материалы. Достоинства и недостатки. Характеристики. Решение задач. Обсуждение подготовленных самостоятельно презентаций.

14.Материалы электродов для различных медицинских диагностических и терапевтических исследований. Решение задача на уравнение Нернста Электроды для реографов. Материалы. Достоинства и недостатки. Характеристики. Обсуждение подготовленных самостоятельно презентаций.

15.Стеклянные электроды для измерения Ph. Phметры. Конструкция. Принцип работы. Виды погрешностей. Особенности проведения измерений. Материалы мембраны и нити. Электроды для КГР и детекторов лжи. Материалы. Достоинства и недостатки. Характеристики. Решение задач. Обсуждение подготовленных самостоятельно презентаций.

16.Стенды для оценки метрологических характеристик электродов. Определение напряжения поляризации, импеданса и шумов электродов. Электроды для гальванизации, электрофореза, электросна, диадинамотерапии и амплипульстерапии. Материалы. Достоинства и недостатки. Характеристики. Решение задач. Обсуждение подготовленных самостоятельно презентаций.

17.Микроэлектроды. Обратимость электродов. Зоны обратимости. Продукты распада. Реакции отщепления. Электроды для дарсонвализации, ультратонтерапии, УВЧ, СВЧ, КВЧ - терапии. Материалы. Достоинства и недостатки. Характеристики. Решение задач. Обсуждение подготовленных самостоятельно презентаций.

18.Заключительное занятие. Опрос по всем темам практических занятий. Получение допуска к экзамену.

11

5. Список задач на практические работы

№1 Определить длину проводника, если его сопротивление

равно 0,4Ом, удельное сопротивление никеля ρ =0,068 мкОм/м, ширина ленты 1см, толщина ленты 1мм

№2 Пленочный резистор состоит из 3-х участков имеющих

различное сопротивление квадратов пленки, сопротивление 1мм2 для первого квадрата =10Ом, второго квадрата 20Ом, третьего квадрата 30Ом.

R3 2мм

R1 R2

2мм

3мм 3мм

Рис. 1. Условие задачи №3

Потенциометр с номинальным сопротивлением R0 используется в качестве датчика смещения. Проволока намотана на каркас высотой H и толщиной b. Число витков N. Удельное сопротивление материала ρ. Известно, что сопротивление зависит линейно от перемещения. Определить диаметр проволоки и длину витка.

№4

Сопротивление емкостного датчика = 10МОм, S=1см2. Определить расстояние между обкладками, чтобы датчик пропускал частоты выше 20кГц.

№5 Металлический микроэлектрод имеет концевой уча-

сток, который можно считать цилиндрическим. Сам металл имеет диаметр 1мкм, длина 3мм, удельное сопротивление меди ρ =1,72*10-8 Ом/м. Определить сопротивление.

12

№6 Последовательно соединенные нихромовая и медная

проволоки, удельное сопротивление меди ρ =1,72*10-8 Ом/м, удельное сопротивление нихрома ρ =1,12*10-8 Ом/м. Определить отношение количества теплоты, выделенное на проводниках и отношение падения напряжения.

№7 Катушка, изготовленная из меди имеет сопротивление

10,8 Ом, ее масса = 0,3кг. Определить длину и диаметр катушки. Удельное сопротивление меди ρ =1,72*10-8 Ом/м, плотность меди 8500 кг/м3.

№8 Коаксиальный конденсатор имеет емкость 2,4*10-12 Ф,

его длина 3см, наружный радиус 12мм. Необходимо определить внутренний радиус.

№9 При измерении толщины ленты с помощью емкостного

датчика с расстоянием между обкладками в 1мм он показал величину толщины ленты равную 0,2мм. Определить из какого материала изготовлена лента-диэлектрик, если будем считать, что между обкладками находится воздух (вакуум), а емкость конденсатора с лентой = 1,967*10-11 Ф. Площадь обкладок=20см2.

№10 Известно, что при температуре 100°С ЭДС термопары

железо-платина равна +1,8мВ, а ЭДС термопары никельплатина =-1,5мВ. Чему равна ЭДС термопары железо-никель при температуре 100 °С? Опорная температура во всех случаях равна 0°С.

№11 Известно, что при температуре 100°С ЭДС термопары

медь-копель равна +4,75мВ, а ЭДС термопары хромелькопель =+6,95мВ. Чему равна ЭДС термопары хромель-медь при температуре 100 °С? Опорная температура во всех случаях равна 0°С.

13

№12 При измерении температуры с помощью термопары

вольтметр показал 30,415 мВ. Чему равна t°C опорного спая, если измеряемая температура =750°C. При решении используйте градуировочную таблицу.

Таблица 3

№13 При измерении температуры опорный спай термопары

был стабилизирован на уровне 100°C, измеряемая температура=900°C. Какую величину ЭДС покажет вольтметр? При решении используйте градуировочную таблицу.

Таблица 4

№14 При измерении температуры в печи с помощью термо-

пары вольтметр показал 7,82мВ. Температура холодного спая термопары была стабилизирована на 100°C. Пользуясь таблицей определить температуру в печи.

Таблица 5

№15 Пользуясь эквивалентной схемой пьезодатчика опреде-

лите его выходное напряжение при действующей на него силе F=10Н. Параметры пьезопреобразователя: сопротивление

14

утечки преобразователя Rд=1011 Ом, площадь пластин 100 мм2. Толщина пьезоматериала 1мм, пьезомодуль d=2*10-12 Кл/Н. Произведение εε0=5*10-9 Ф/м.

№16 Пьезоэлектрический датчик емкостью 18пФ выявил ве-

личину механического усилия, приложенного к нему=5Н. Вольтметр, подключенный параллельно к датчику измерил напряжение равное 25В. Определить величину пьезомодуля и постоянную пьезоэлектрического материала, если площадь обкладок пластин =25см2 и расстояние между пластинами 1см.

№17 Доказать, что термоЭДС термопары, спаи которой

имеют температуры t3 и t1 являются алгебраической суммой двух термоЭДС этой термопары, одна соответствует t3 и t2, а другая t2 и t1.

№18 Внутренний диаметр цилиндрического капилляра

ртутного термометра =0,2мм. Считая, что объем капилляра и чашечки не меняются с изменением температуры найти объем чашечки термометра, если его чувствительность 2мм/ °С, термометр работает от 0°С до 24°С. Считать, что объем капилляра пренебрежительно мал по сравнению с объемом чашечки. Коэффициент теплового расширения ртути = 1,82*10-4С-1.

№19 Коэффициент теплового расширения ртути = 1,5*10-4С-

1. Термометр работает в диапазоне температур от -50°С до +50°С. Высота столбика термометра от -50°С до +50°С равна 200 мм. Определить во сколько раз объем чашечки превышает объем столбика термометра, считая, что изначально ртуть занимает только одну чашечку. Определить объем столбика термометра, если его диаметр в 5 раз меньше высоты деления 1 градуса.

№20 При измерении скорости кровотока с помощью уз-

датчика доплеровского типа он показал значение скорости кро-

15

вотока равное 8м/c. Изменение (сдвиг частоты) уз-сигнала составило 18кГц. скорость движения ультразвука в крови составляет 1540 м/с. Датчик работает на частоте 2МГц. Определить угол междунаправлением уз-луча и направлением кровотока.

№21 При использовании уз-преобразователя в качестве до-

плеровской системы исследования скорости кровотока датчик показал изменение частоты в 1%. Угол падения луча составил 60°. Определить скорость кровотока.

№22 Определить значение скорости ультразвука продольной

и поперечной волны в связках человеческого организма, если модуль Юнга для них составляет 3,8*108 Па, коэффициент Пуассона =0,3. плотность связок считать в 1,12 раз больше плотности воды.

№23 Определить скорость продольной уз-волны для костной

ткани, если коэффициент Пуассона для нее составляет 0,25, плотностькостнойткани=1400кг/м3.МодульЮнга=15000МПа.

№24 Плотность костной ткани =1600 кг/м3, плотность мы-

шечной ткани = 1100кг/м3. Скорость ультразвука в мышечной ткани=1400м/с, в костной ткани = 4000кг/м3. Угол выхода луча из второй среды равно 60°. Определить угол падения если коэффициент отражения =64.

№25 Определить количество поглощенных в секунду фото-

нов для непрозрачного материала с коэффициентом отражения по мощности R=0,3, если длина волны падающего излучения =850нм, а величина потока монохроматического излучения Ф=33,41Вт.

№26 В фотодиодном режиме собрали две измерительных

схемы: основную и с высоким быстродействием. Величина обратного тока в обоих случаях =0,5А. Входное сопротивле-

16

ние усилителя в основной схеме =1кОм. Определить во сколько раз выходное напряжение в основном режиме больше выходного напряжения, чем в схеме с высоким быстродействием, зная что сопротивление R2 в 2 раза меньше сопротивления R1, а сопротивление нагрузки фотодиода в схеме с высоким быстродействием =0,5кОм. Выявить зависимость между входным сопротивлением в основной схеме и сопротивлением нагрузки, при котором две этих схемы будут эквивалентны при условии равенства обратного тока.

№27 Определить показатель преломления в отсутствии

электрического поля, если известно, что линейное изменение показателя преломления =10-5, величина напряженности элек-

трического поля = 8771,5 В/см, а электрооптический коэффициент = 10-9 cм/В.

№28 Набор серебряных электродов укреплен на грудной

клетке пациента с целью измерения ЭКГ. Прохождение тока через анод вызывает окисление серебра, при этом увеличивается концентрация ионов серебра в растворе, между электродами течет ток утечки 10мкА. Определить число ионов серебра, проходящих через поверхность раздела электрод - электролит в растворе в течение 1 секунды.

№29 При излучении гамма-излучения в ионизационной ка-

мере на аноде возникает ток. Считать, что в качестве газа в камер использовался воздух под давлением 2 атм, мощность дозы излучения =500 мР/час, полезный объем камеры = 8000 см3, определить величину тока.

№30 Определить скорость продольной уз-волны для костной

ткани, если коэффициент Пуассона для нее составляет 0,2, плотность костной ткани=1200 кг/м3. Модуль Юнга =12 ГПа.

17

№31 Коэффициент теплового расширения ртути = 1*10-4С-1.

Термометр работает в диапазоне температур от -40°С до +40°С. Высота столбика термометра от -40°С до +40°С равна 160 мм. Определить во сколько раз объем чашечки превышает объем столбика термометра, считая, что изначально ртуть занимает только одну чашечку. Определить объем столбика термометра, еслиего диаметрв 2разаменьшевысоты деления1градуса.

№32 Определить показатель преломления в отсутствии

электрического поля, если известно, что линейное изменение показателя преломления =10-6, величина напряженности элек-

трического поля = 4000 В/см, а электрооптический коэффициент = 10-8 cм/В.

№33 Определить количество поглощенных в секунду фото-

нов для непрозрачного материала с коэффициентом отражения по мощности R=0,3, если длина волны падающего излучения =850нм, а величина потока монохроматического излучения Ф=33,41Вт.

№34 Определить количество поглощенных в секунду фото-

нов для непрозрачного материала с коэффициентом отражения по мощности R=0,5, если длина волны падающего излучения =800нм, а величина потока монохроматического излучения Ф=30 Вт.

№35 Плотность костной ткани =1600 кг/м3, плотность мы-

шечной ткани = 1100кг/м3. Скорость ультразвука в мышечной ткани=1400м/с, в костной ткани = 4000кг/м3. Угол выхода луча из второй среды равно 60°. Определить угол падения если коэффициент отражения =64.

№36 Определить показатель преломления в отсутствии

электрического поля, если известно, что линейное изменение

18

показателя преломления =1,5-4, величина напряженности электрического поля = 6000 В/см, а электрооптический коэффициент = 1,2-8 cм/В.

№37 При излучении гамма-излучения в ионизационной ка-

мере на аноде возникает ток. Считать, что в качестве газа в камер использовался воздух под давлением 4 атм, мощность дозы излучения =1000 мР/час, полезный объем камеры = 10000 см3, определить величину тока.

№38 Вычислите электродный потенциал магния погружен-

ного в раствор MgSO4 с концентрацией ионов Mg2+, равной 0,01 моль/л.

№39

В ионизационной камере, расстояние d между плоскими электродами которой равно 5 см, проходит ток насыщения плотностью j=16 мкА/м2. Определить число п пар ионов, образующихся каждом кубическом сантиметре пространства камеры в 1 с.

№40 При распространении световой волны происходит по-

ворот ее плоскости поляризации в магнитном поле на угол в 2 градусы. Постоянная Верде для среды (вода) составляет 1, 54*102мин/Тл*см. определить величину напряженности магнитного поля, если волна проходит путь 78 м.

№41 При отражении света с λ = 100 мкм толстым полупровод-

никовым образцом коэффициент отражения R = 0,36. Коэффициент пропускания пленки из того же материала толщиной d = 1 мм равен T = 0,17. Найти коэффициент поглощения α.

№42 Определить длину проводника, если его сопротивле-

ние равно 1,2Ом, удельное сопротивление никеля ρ =0,102 мкОм/м, ширина ленты 1,2см, толщина ленты 0,1мм

№43

19

Пленочный резистор состоит из 3-х участков имеющих различное сопротивление квадратов пленки, сопротивление 1мм2 для первого квадрата =1 Ом, второго квадрата 5 Ом, третьего квадрата 10 Ом

R3 2мм

R1 R2

2мм

2мм 2мм

Рис. 2. Условие задачи №44

Сопротивление емкостного датчика = 10МОм, S=2см2. Определить расстояние между обкладками, чтобы датчик пропускал частоты выше 50кГц.

№45 При измерении толщины ленты с помощью емкостно-

го датчика с расстоянием между обкладками в 5,8 мм он показал величину толщины ленты равную 2мм. Определить из какого материала изготовлена лента-диэлектрик, если будем считать, что между обкладками находится воздух (вакуум), а емкость конденсатора с лентой = 0,221*10-11 Ф. Площадь обкладок=12,5см2.

№46 Внутренний диаметр цилиндрического капилляра ртут-

ного термометра =0,2мм. Считая, что объем капилляра и чашечки не меняются с изменением температуры найти объем чашечки термометра, если его чувствительность 4мм/ °С, термометр работает от -10°С до +30°С. Считать, что объем капилляра пренебрежительно мал по сравнению с объемом чашечки. Коэффициент теплового расширения ртути = 1,82*10-4С-1

№47

20