О

Рис. 9.

Зависимость сопротивления Rфоторезистора от освещенности е

дно из его проявлений – изменение электропроводности полупроводников при их освещении. С точки зрения зонной теории это можно объяснить переходом под воздействием энергии света электронов внутри полупроводника из валентной зоны в зону проводимости (т.е. переходом из связанных состояний в свободные без выхода наружу) с образованием на их месте дырок. В результате этого в полупроводниках возникают освобожденные световым излучением заряды (электроны и дырки), способные перемещаться внутри твердого тела, увеличивая его электропроводимость, и, следовательно, уменьшая его сопротивление электрическому току. Зависимость

сопротивления Rфоторезистора от его освещенностиЕне линейна и представлена на рис. 9. Простейший фоторезистор (рис. 10) представляет собой тонкий слой полупроводника 1 с металлическими электродами 2, нанесенный на изолятор 3.

При включении фоторезистора в цепь источника постоянного напряжения возникает фототок, величина которого будет зависеть от освещенности фоторезистора.

Рис. 10.

Фоторезистор

Принцип работы фотодатчика пульса основан на использовании зависимости степени поглощения светового потока, проходящего через ткань, от кровенаполнения ткани. Фотодатчики обычно крепятся на мочке уха или на ногтевой фаланге пальца руки (рис. 11).

Ф_о -падающий на ткань световой поток,

Ф_п - световой поток, поглощенный тканью,

Ф_пр - световой поток, падающий на фоторезистор, т.е. прошедший через ткань.

Рис. 11.

Фотодатчик пульса

Если приложить фоторезистор светочувствительным слоем к ткани, то величина фототока будет зависеть от величины светового потока Ф_пр, проходящего через ткань и падающего на фоторезистор. Т.к.Ф_пр=Ф_о – Ф_погл, то при постоянном световом потокеФ_о , падающем на ткань, сила тока, очевидно, определяется величиной поглощенного светаФ_погл. Последняя в свою очередь зависит от типа ткани, ее толщины и кровенаполнения. В процессе исследования тип и толщина ткани остаются постоянными, поэтому выходной сигнал фотодатчика характеризует кровенаполнение исследуемой части тела. Поскольку кровенаполнение изменяется в такт с сокращением сердца, тем самым становится возможными измерение частоты пульса, равной частоте изменения фототока.

Для исследования тонов и шумов сердца и записи фонокардиограммы применяются фонокардиографические датчики, представляющие собой электродинамические и пьезоэлектрические микрофоны, которые преобразуют энергию звуковых колебаний в электрическую энергию. Работа динамического микрофона, относящегося к индукционным датчикам, основана на явлении электромагнитной индукции – возникновении электродвижущей силы (эдс) в контуре под действием переменного магнитного поля. Основной закон электромагнитной индукции устанавливает, что эдс индукции прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потокаФ, пронизывающего этот контур, и не зависит от условий, вызывающих его изменениеdФ :

,

где k– коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора единиц измерения.

Условия, вызывающие изменение магнитного потока dФ, могут быть различными, в данном датчике электродинамическом микрофоне) магнитный поток изменяется при движении контура (катушки) в магнитном поле. Устройство этого микрофона показано на рис. 12а.

Акустические колебания воздействуют на упругую мембрану 2, которая по своей окружности крепится к корпусу микрофона 1. На жестком основании – цилиндре 3, закрепленном в центре мембраны, располагаются витки провода катушки 4. В результате колебаний мембраны под действием звуковых волн связанная с ней катушка 4 перемещается в сильном магнитном поле, образованным кольцевым постоянным магнитом 5, вследствие чего в ней возникает э.д.с. индукции такой же частоты и почти такой же формы, каковы частота и форма звуковых колебаний.

а б

Рис. 12.