КИНЕТОМЕТР Российский патент 1997 года по МПК A61B5/11 G01P15/00 

Изобретение относится к виброизмерительной технике, а именно к устройствам для контроля двигательной активности, т.е. произведение количества движений на ускорение при этих движениях.

Известно устройство для определения двигательной активности звеньев тела человека [1] содержащее герметично закрытый крышкой сосуд с шарообразной рабочей камерой, жидкостью (вода-этанол в соотношении 1:8) и стержень, на конце которого закреплен шарообразной формы чувствительный элемент из хлорида натрия и который расположен в центре рабочей камеры над уровнем жидкости. Принцип работы этого устройства заключается в преобразовании механических колебаний в физические потенциалы электролитической диссоциации чувствительного элемента, пропорциональные ускорения колеблющегося объекта, и накоплении этих потенциалов в самом устройстве, что по сравнению с вышеуказанными техническими средствами на основе пьезодатчиков исключает применение электрических цепей и значительно расширяет область применения устройства.

Однако практическое применение этого устройства связано с большими сложностями в регистрации или получении конечного результата информации о двигательной активности изучаемого объекта (интегральной энергетической характеристике его импульсных движений), поскольку для этого необходимо сливать жидкость из устройства в отдельные емкости, подвергать указанную жидкость многократным разведениям (10-100 раз) в целях определения ионов в насыщенном растворе, учитывать температуру среды, в которой устройство работает, визуально контролировать частоту движений изучаемого объекта и вносить соответствующие поправки на последние два указанных фактора. Наличие большого количества переделов обработки носителя памяти устройства может значительно снизить точность его показаний. Перечисленное существенно затрудняет широкое применение устройства. Кроме того, прототип имеет низкий диапазон линейности измеряемых ускорений (до 30 мс^-2), что также может явиться причиной сужения области его применения.

Технический результат изобретения упрощение, повышение точности измерения интегральной энергетической характеристики импульсных движений и расширение области применения.

Указанный результат достигается тем, что в кинетометре, содержащем герметично закрытый крышкой сосуд, рабочую камеру с жидкостью и чувствительным элементом, согласно изобретению, чувствительный элемент расположен внутри жидкости в свободном состоянии, выполнен из резиновой трубки, в эллипсной конфигурации отверстие которой с концов вставлены две пробки круглой формы, имеющие несколько больший диаметр, чем диаметр отверстия резиновой трубки, полость между пробками заполнена активным веществом раствором хлорида натрия, на поверхности одной из пробок параллельно ее запорной оси имеется углубление, между поверхностью углубления на пробке и внутренней поверхностью резиновой трубки имеется регулируемый посредством поворота пробки с углублением на 90^o зазор 0,01-0,10 мм; через крышку проходят два электрода на одном уровне с внутренней поверхностью крышки сообщающиеся с рабочей камерой. В качестве жидкости может использоваться дистиллированная вода или смесь вода-этанол. Оболочка из резины препятствует свободному выходу в жидкость активного вещества чувствительного элемента и придает ему упругие свойства, проявляющиеся в способности деформироваться при ударах о внутреннюю поверхность рабочей камеры пропорционально силе удара.

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого кинетометра; на фиг.2 - зависимость между силой переменного тока в жидкости кинетометра и величиной двигательной активности при его сотрясении.

Кинетометр содержит сосуд 1, герметично закрывающую сосуд крышку 2, имеющую электроды 3, рабочую камеру 4, жидкость 5 и чувствительный элемент 6. Сосуд 1 выполнен в форме цилиндра, рабочая камера 4 ограничена боковыми стенками сосуда 1, его дном и внутренней поверхностью крышки 2 и имеет одинаковые высоту и ширину. Чувствительный элемент 6 расположен внутри жидкости 5 в свободном состоянии, выполнен из резиновой трубки, в эллипсной конфигурации отверстие которой с концов вставлены две пробки круглой формы, имеющие несколько больший диаметр, чем диаметр отверстия резиновой трубки, полость между пробками заполнена активным веществом раствор хлорида натрия, на поверхности одной из пробок параллельно ее запорной оси имеется углубление, между поверхностью углубления на пробке и внутренней поверхностью резиновой трубки имеется регулируемый посредством поворота пробки с углублением вокруг ее запорной оси на 90^o зазор 0,01-0,10 мм; через крышку 2 проходят два электрода на одном уровне с внутренней поверхностью крышки сообщающиеся с рабочей камерой 4. Электроды 3, проходящие через крышку 2, выполнены на одном уровне с ее внутренней поверхностью в целях профилактики повреждения или самопроизвольного изменения регулировки чувствительного элемента, находящегося внутри сосуда 1.

Для приведения кинетометра в рабочее состояние необходимо зарядить чувствительный элемент 6 активным веществом, насыщенным при 0^oC раствором хлорида натрия, заполнить рабочую камеру 4 сосуда 1 жидкостью 5 и поместить в рабочую камеру 4 заряженный чувствительный элемент 6, закрыть сосуд 1 крышкой 2 и закрепить кинетометр на объекте подвергающемся механическим колебаниям. Для зарядки чувствительного элемента 6 активным веществом необходимо вынуть пробку без углубления из отверстия резиновой трубки чувствительного элемента 6 и заполнить полость в этой трубке заранее приготовленным раствором хлорида натрия, снова вставить указанную пробку в отверстие резиновой трубки. Перед погружением чувствительного элемента 6 в жидкость 5 кинетометра заряженный чувствительный элемент необходимо ополоснуть дистиллированной водой. В укрепленном на изучаемом объекте кинетометре чувствительный элемент находится в покое или свободно перемещается в объеме рабочей камеры сосуда с энергией, пропорциональной ускорению движения изучаемого объекта. При импульсном движении кинетометра чувствительный элемент 6 ударяется о стенки рабочей камеры 4 и деформируется, полость между пробками уменьшается в объеме и активное вещество, заполняющее эту полость, под воздействием возросшего внутреннего давления выталкивается через калиброванный зазор в жидкость 5, которая таким образом постепенно насыщается содержащимися в активном веществе ионами электролита. Для получения информации о двигательной активности изучаемого объекта необходимо ориентировать кинетометр в боковое положение (или крышкой вниз, если в рабочей камере 4 жидкости 5 недостаточно для соприкосновения ее с электродами 3 в боковом положении), подключить внешнюю часть электродов 3 кинетометра к источнику переменного (50 Гц) напряжения 4,5 В и определить силу переменного тока (в микроамперах мА), проходящего через жидкость 5 в сосуд 1 и посредством результатов калибровки чувствительности к ускоренным движения на данный образец кинетометра определить величину двигательной активности (в единице ускорения мс^-2).

Использование предлагаемого кинетометра позволяет с большой точностью давать интегральную энергетическую характеристику двигательной активности в направлении всего многообразия осей механического колебания, в широком диапазоне частот и ускорений импульсной вибрации, использовать большую емкость памяти без выполнения каких-либо трудоемких или сложных операций по его эксплуатации.

Наряду с этим простота и надежность предлагаемого кинетометра (исключается применение электрических цепей с источниками питания и необходимость соответствующих счетчиков импульсов, допускается использование в условиях электромагнитных полей, выполнения подводных работ, воздействия высоких температур и вредных веществ) могут обеспечить широкую область его применения в медицине, спорте, сельском хозяйстве, машиностроении, дорожном строительстве, горнодобывающей, пищевой промышленности, металлургии и в быту.

Использование: в виброизмерительной технике для контроля импульсной вибрации. Сущность изобретения: упрощение, повышение точности измерения интегральной энергетической характеристики импульсных движений и расширение области применения путем замедления насыщения жидкости кинетометра ионами электролита за счет значительного ограничения площади контакта жидкости с активным веществом чувствительного элемента. Кинетометр содержит герметично закрытый крышкой сосуд, рабочую камеру с жидкостью и чувствительным элементом, рабочая камера и чувствительный элемент имеют правильную форму, чувствительный элемент расположен внутри жидкости в свободном состоянии, выполнен из резиновой трубки, в эллипсной конфигурации отверстие которой с обоих концов вставлены две пробки круглой формы, имеющие несколько больший диаметр, чем диаметр отверстия резиновой трубки, полость между пробками в отверстии резиновой трубки заполнена активным веществом - раствором хлорида натрия, на поверхности одной из пробок параллельно ее запорной оси имеется углубление, между поверхностью углубления на пробке и внутренней поверхностью резиновой трубки имеется регулируемый посредством поворота пробки с углублением на 90^o зазор; через крышку проходят два электрода на одном уровне с внутренней поверхностью крышки, сообщающиеся с рабочей камерой. 2 ил.

Кинетометр, содержащий герметично закрытый крышкой сосуд, рабочую камеру с жидкостью и чувствительным элементом с активным веществом, при этом рабочая камера и чувствительный элемент имеют правильную форму, отличающийся тем, что чувствительный элемент расположен внутри жидкости в свободном состоянии, выполнен из резиновой трубки, в эллипсной конфигурации отверстие которой с концов вставлены две пробки круглой формы, имеющие диаметр больше диаметра отверстия резиновой трубки, в качестве активного вещества используется раствор хлорида натрия, заполняющий полость между пробками, на поверхности одной из пробок параллельно ее запорной оси выполнено углубление, между поверхностью углубления на пробке и внутренней поверхностью резиновой трубки имеется регулируемый посредством поворота пробки с углублением на 90^o зазор 0,01 - 0,10 мм, а через крышку проходят два электрода, торцы которых расположены на одном уровне с внутренней поверхностью крышки и сообщаются с рабочей камерой.