Главная | Обратная связь

Краткие теоретические сведения

Электронные осциллографы предназначены для визуального наблюдения и измерения параметров периодических электрических сигналов.

Основными частями осциллографа являются электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), генератор развертки, блок синхронизации, усилители вертикального и горизонтального каналов отклонения луча.

Электронно-лучевая трубка, схематически изображенная на рис.1, внешне представляет собой колбу специальной формы, в которой создан высокий вакуум. Эта трубка позволяет получить узкий пучок электронов, то есть электронный луч. В месте попадания на экран электронного луча возникает ярко светящееся пятно, диаметр которого можно сделать весьма малым, превратив его практически в светлую точку. Источником (излучателем) электронов является накаливаемый нагревателем ННкатод К. Для формирования луча из испущенных катодом электронов служат три электрода, имеющие форму коаксиальных цилиндров: управляющий электрод УЭ, первый анод и второй анод .Управляющий электрод, имеющий отрицательный относительно катода потенциал, окружает катод и сжимает выходящий из катода электронный пучок. На торце цилиндрического управляющего электрода имеется отверстие, через которое проходят электроны. Изменяя потенциал этого электрода можно регулировать количество электронов в электронном луче, о есть можно регулировать яркость светящегося пятна на экране. Потенциал первого анода положителен относительно катода, а потенциал второго анода положителен относительного первого анода. Регулируя потенциалы анодов, можно добиться фокусировки электронного луча в малое пятно (точку) на экране. На пути электронного луча находятся две пары параллельных пластинчатых электродов П_х и П_у; эти электроды называют отклоняющимися пластинами. Если к одной из этих пар параллельных пластин приложить напряжение, то между ними образуется электрическое поле, вектор напряженности которого направлен перпендикулярно к пластинам. Под действием этого поля электронный луч, проходящий между пластинами, отклоняется и, следовательно, светящееся пятно перемещается по экрану осциллографа. Пластины П_х перемещают светящееся пятно в горизонтальном направлении, пластины П_у в вертикальном направлении. Величина смещения этого пятна от центральной точки экрана практически пропорциональна разности потенциалов между соответствующими пластинами.

Важнейшим применением осциллографа является изучение быстрых периодических электрических процессов. Для исследования напряжений, изменяющихся во времени, используют обе пары отклоняющих пластин электронно-лучевой трубки. На вертикально отклоняющие пластины обычно подается излучаемое напряжение, а на горизонтально отклоняющие пластины вырабатываемое в самом осциллографе напряжение, изменяющееся пропорционально времени. Это напряжение, называемое напряжением развертки, вырабатывается генератором развертки. График напряжения развертки изображен на рис. 2. На графике по горизонтальной оси отложено время t, а по вертикальной оси напряжение развертки . По виду графика это напряжение называют также пилообразным.

На участке графика напряжение возрастает пропорционально времени, и поэтому светящееся пятно на экране движется равномерно слева направо вдоль оси Х от точки М на левом крае экрана до точки N на его правом крае (рис. 3). Дойдя до правого края экрана, пятно быстро (практически мгновенно) возвращается обратно к левому краю экрана (участок на рис. 2). Затем пятно снова движется равномерно слева направо (участок графика) и т.д.

Так осуществляется развертка во времени.

Пусть U(t)  изучаемое переменное напряжение. Если в момент , когда светящееся пятно проходит точку М экрана, на вертикально отклоняющиеся пластины подать напряжение U(t), то электронный луч вычертит кривую зависимости изучаемого напряжения от времени в интервале от до , где  момент времени, когда светящееся пятно достигнет точки N экрана. Если U(t)  периодическая функция с периодом Т, равным , то на экране осциллографа мы увидим первый период функции U(t). После мгновенного возвращения светящегося пятна в точку М мы (при последующем его перемещении в точку N экрана) увидим второй период изменения функции U(t) и т.д. Повторяя развертку многократно, мы сможем увидеть на экране неподвижную картину изменения функции U(t) в течение одного ее периода, если время движения светящегося пятна по экрану М от N равно переходу Т функции U(t). Если же , где п  целое число, то на экране мы получим ппериодов изменения функции U(t), и изображение будет неподвижным.

Обычно достаточно точное соотношение периодов развертки и изучаемого напряжения, то есть соотношение , соблюсти оказывается невозможно из-за нестабильности генератора развертки или самого изучаемого процесса. Для принудительного согласования указанных периодов используют синхронизацию, то есть выбирают такую схему, при которой изучаемое напряжение "навязывает" свой период генератору развертки.

Для измерения амплитуды сигналов необходимо знать чувствительность осциллографа, то есть величину смещения светящегося пятна при изменении напряжения на отклоняющих пластинах на 1 вольт. Для канала вертикального отклонения чувствительность равна

,

где Y  смещение вдоль оси у под действием напряжения на пластинах П_у, равного .

При помощи осциллографа можно определить частоту исследуемого сигнала (см. упражнение 2).

Частоту сигнала можно определить и другим способом. Для этого на пластины П_х подают напряжение известной частоты, например, 50 Гц от сети, а на пластины П_у  напряжение неизвестной частоты. Генератор развертки при этом отключается. В данном случае электронный луч участвует в двух взаимно перпендикулярных колебательных движениях. Если точка (например, светящееся пятно на экране осциллографа) одновременно участвует в двух взаимно перпендикулярных гармонических колебаниях (например, вдоль оси Х и оси Y), то она будет двигаться по некоторой траектории. Получающиеся в результате сложения двух взаимно перпендикулярных колебаний траектории называют фигурами Лиссажу; форма этих фигур зависит от соотношения амплитуд частот и фаз колебаний. По форме фигуры Лиссажу можно судить о частоте исследуемого сигнала

Вопрос 13

электроды – это проводники специальной формы.Соединяющие измерительную цепь с биологической системой.

Важна физическая проблема.Относящаяся к электродам для съема биоэлектрического сигнала, заключается в минимизации потерь полезной информации, особенно на переходном сопротивлении электрод-кожа. Эквивалентная электрическая схема контура

Eбп – ЭДС источника биопотенциалов

r–сопротивление внутренних тканей биологической системой

R – сопротивление кожи и электродов контактирующих с ней

Rbx – входное сопротивление усилителя биопотенциалов.

Eбп = Ir + IR+ IRbx = IRi = IRbx (Ri = r+R)

По назначению электроды для съема биоэлектрического сигнала подразделяют на группы:

Для кратковременного применения в кабинетах функциональной диагностики.

Для длительного использования

Для использования на подвижных обследуемых

Для экстренного применения.

Проблемы при использовании электродов в электрофизиологических исследованиях

Возникновение гальванической ЭДС при контакте электродов с биологической тканью

Электролитическая поляризация электродов, что проявляется в выделении на электродах продуктов реакци1 при прохождении тока

Вопрос 14

Датчиком называют устройство, преобразующее измеряемую или контрастную величину в сигнал, удобный для передачи дальнейшего преобразования или регистрации.

Генераторные – это датчики.Которые под воздействием измеряемого сигнала непосредственно генерируют напряжение или ток.

Параметрические – это датчики. В которых под воздействием измеряемого сигнала изменяется какой-либо параметр.

Чувствительность датчика показывает в какой мере выходная величина реагирует на изменение входной.

 

15.Регистрирующее устройство(регистратор) — прибор для автоматической записи на носитель информации данных, поступающих с датчиков или других технических средств. В измерительной технике — совокупность элементов средства измерений, которые регистрируют значение измеряемой или связанной с ней величины.

Аналоговые регистрирующие устройства — информация записывается в аналоговом виде на электронном носителе, обычно магнитной ленте. В настоящее время применяются редко, постепенно заменяются на цифровые устройства; информация записывается в виде графиков, диаграмм. К аналоговым регистраторам непрерывного действия, используемым в гражданской авиации, относятся с-мы К2-217,К3-63, САРПП-12ДМ

Дискретное регистрирующее устройство- значение величины не соответствует значению сигнала, отображаемого на носителе, т.е. прерывистом во времени.

Комбинированное

16. Амплитудная характеристика усилителя выражает зависимость выходного напряжения от входного, представляет собой зависимость установившегося значения выходного напряжения от входного, представляет собой зависимость установившегося значения выходного напряжения от величины подаваемого на вход синусоидального напряжения неизменной частоты, представляет собой зависимость установившегося значения выходного напряжения от величины подаваемого на вход синусоидального напряжения неизменной частоты.

НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ - наличие на выходе испытываемого устройства частотных составляющих, которые отсутствовали в сигнале, поданном на его вход. В результате нелинейных искажений происходит изменение спектра переданного сигнала. Оценивают коэффициентом гармоник.

17. Частотная характеристика усилителя показывает зависимость коэффи­циента усиления К от частоты f сигнала, поданного на вход усилителя.

Амплитудно-фазовая частотная характеристика (АФЧХ) — удобное представление частотного отклика линейной стационарной динамической системы в виде графика в комплексных координатах. На таком графике частота выступает в качестве параметра кривой, фаза и амплитуда системы на заданной частоте представляется углом и длиной радиус-вектора каждой точки характеристики.

Линейное искажение - падение уровня сигнала (также используют термины ослабление, затухание или потери сигнала) по мере прохождения сигналом дистанции кабеля.

18.генератор высокочастотный, усилитель выхода, излучатель, модулятор, блок питания.

Терапевтический контур имеет воздушный переменной емкости конденсатор, ручка которого выведена на панель аппарата.

Резонанс электрических сигналов-

Частота, на которой работают отечественные аппараты УВЗ-50 гц

19. шкала электромагнитных излучений

 

классификация частотных интервалов

применение частотных интервалов в медицине

 

Оптика.