ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА

Биоуправляемые и энергетические датчики и их характеристики.

Пьезоэлектрический эффект и его применение

93.

Пъезоэффект (пэ) – явление, когда поляризация может возникнуть при отсутствии эл. поля при деформации. 2 типа: поперечный и продольный. Обусловлен деформацией кристалич. ячеек и сдвигом подрешеток относительно друг друга при мех. деформ. Поляризованность при небольших мех. деформ. пропорционально их величине. К кристаллу К приложены Ме пластинки М, которые замкнуты через неоновую лампу Н. При ударе по кристаллу появл-ся напряжение на его гранях и на Ме пластинах и неоновая лампа вспыхивает. Обратный ПЭ - явление, когда при наложении на кристаллы электрич. поля последние деформируются. ПЭ прим-ся в тех случаях, когда необходимо преобр-ть механич. вел-ну в электрическую. Прямой ПЭ – в датчиках для рег-ции пульса,в адаптерах, микрофонах. ПЭ возн-ет в костной ткани при наличии сдвиговой деф-ции.

 

Датчик – устройство, кот. преобразует измеряемую или контролируемую величину в сигнал, удобный для передачи, дальнейшего преобразования или регистрации. Первичный датчик – к которому подведена измерительная величина. 2 группы: генераторные и параметрические. Генераторные – генерируют напряжение или ток (типы: пъезоэлектрические, термоэлектрические, индукционные, фотоэлектрические). Параметрические – изменяется сигнал ( типы: емкостные, реостатные, индуктивные). Датчики характеризуются: функцией преобразования – функциональная зависимость выходной величины у от входной х, которая описывается аналитическим выражением у=f(х) или графиком. Чувствительность датчика – в какой мере выходная величина реагирует на изменение входной: z= y\ х (Ом\мм или мВ\К). Временная хар-ка – физические процессы в датчиках не происходят мгновенно, это приводит к запаздыванию изменения вход. вел-ны по сравнению с изм-ем выходной.

 

Термометры сопротивления (терморезисторы, термисторы) – датчики, в основе действия которых лежит изменение электрического сопротивления при изменении температуры. При этом у металлов сопротивление с ростом температуры увеличивается, а у полупроводников уменьшается.

Измеряют t⁰ ядра или сердцевины тела и t⁰ пов-сти кожи чел. Для измерения температуры человеческого тела - проволочные и полу-проводниковые терморезисторы и термоэлементы. В основу работы проволочных и полупроводниковых резисторов положено их свойство изменять сопротивление при изменении температуры. Изменение температуры оценивается изменением ТКС м. б. >0 R возрастает и ТКС<0 – уменьшается - пассивные биоуправляемые датчики. В основу работы термоэлектрических датчиков положен принцип работы термогенератора. Хар-ки датчиков: а) линейность зав-сти R от Т и Е; б) время р-ции; в) стабильность параметров.

Характеристики термисторных датчиков:

а) линейность зависимости R от Т ;

б) время реакции;

в) стабильность параметров.

Рассмотрим несколько конкретных конструкций температурных датчиков.

Корпус датчика для измерения температуры поверхности тела может быть похож на шариковую авторучку, но вместо шарика на рабочем конце имеется термистор, выводы которого идут внутри полого корпуса (простой и надежный).

Термистор датчика может крепиться в латунном корпусе.

Датчик для измерения ректальной температуры изготавливается в виде пластмассового катетера, на конце которого под металлическим колпачком расположен чувствительный элемент (проволочный терморезистор, термистор или термоэлемент).

 

97. Датчики параметров системы дыхания.

Резистивный датчик частоты дыхания - из резиновой эластич. трубки, наполненной угольным порошком, в торцах трубки выставлены электроды. К концам трубки опоясывающий грудную клетку ремень. При вдохе -растягивается, контакт между частичками угля ухудшается, сопротивление цепи меняется и ток изменяется, по изменению тока судят о частоте дыхания. В другом резистивном датчике используется токопроводящая резина. Растяжение резины при вдохе приводит к увеличению сопротивления, которое преобразуется в импульсы тока. Пневматический датчик частоты дыхания представляет гофрированную трубку из резины герметично закрытую с торцов. При растяжении объем трубки увеличивается и давление воздуха внутри падает. Изменение давления внутри фиксирует датчик. Объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха позволяет определять турбинный датчик. Он представляет собой полный цилиндр, изготовленный из оргстекла с фланцами для крепления к дыхательной маске и к трубке подачи газовой смеси. Контроль эффективности дыхания можно осуществлять путем фотометрического измерения процентного содержания оксигемоглобина в периферической артериальной крови. Метод изм-ния основан на отличии спектральных хар-тик поглощения света восстановител. гемоглобином - Нв и оксигемоглобином НвО₂. Для l = 620-680 нм коэф-ент поглощения для Нв в несколько раз выше чем НвО₂, что может быть исп-но.