СПОСОБ ОЦЕНКИ КРИТИЧЕСКОЙ ЧАСТОТЫ СВЕТОВЫХ МЕЛЬКАНИЙ Российский патент 2008 года по МПК A61B3/06 

Изобретение относится к медицине и предназначено для оценки критической частоты световых мельканий.

Известен способ оценки критической частоты световых мельканий (КЧСМ) путем вращения обтюратора (диска с прорезями) двигателем с регулятором скорости. По мере увеличения скорости вращения двигателя испытуемый перестает различать мелькания. В этот момент времени выключают регулятор скорости вращения двигателя и по его положению определяют значение КЧСМ (а.с. 1225526 СССР).

Недостатком способа является большая погрешность оценки КЧСМ, обусловленная субъективной ошибкой определения положения регулятора скорости вращения двигателя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ оценки КЧСМ путем предъявления испытуемому световых мельканий в диапазоне от 7 до 70 Гц. Регулировка частоты световых мельканий осуществляется до ощущения их слияния, вычисление значения КЧСМ производится времяимпульсным методом путем подсчетом числа импульсов за 1 с [1].

Недостатком способа является большая погрешность оценки КЧСМ. В лучшем случае, когда импульс длительностью 1 с формируется с использованием кварцевого генератора, предел допускаемой абсолютной погрешности измерения частоты времяимпульсным методом Δ_{пред.част} равен [2]:

где δ_кв - общая погрешность кварцевого генератора (средняя относительная нестабильность частоты кварцевого генератора); f_изм - значение измеряемой частоты за время Δt_к; Δt_к - калиброванный интервал времени.

Средняя относительная нестабильность частоты кварцевого генератора δ_кв согласно технической документации равна ±1·10^-6. Диапазон предъявляемых частот световых мельканий для оценки КЧСМ в известном способе принят от 7 до 70 Гц. Калиброванный интервал времени Δt, в течение которого происходит подсчет импульсов, равен 1 с. Тогда предел допускаемой абсолютной погрешности при измерении КЧСМ:

Предел допускаемой относительной погрешности δ_{пред.част}, выраженной в процентах от измеряемого значения, при измерении частоты времяимпульсным методом равен [2]:

где δ_кв - общая погрешность кварцевого генератора (средняя относительная нестабильность частоты кварцевого генератора); n - количество импульсов, сосчитанное в течение калиброванного интервала времени.

Количество импульсов n, сосчитанное в течение калиброванного интервала времени 1 с при генерируемой начальной частоте 7 Гц, равно 7, тогда предел допускаемой относительной погрешности при измерении КЧСМ:

Предлагаемый способ оценки КЧСМ позволяет уменьшить погрешность оценки КЧСМ.

Предлагаемый способ оценки КЧСМ, заключающийся в том, что испытуемому предъявляют световые мелькания, регулировку частоты световых мельканий осуществляют до ощущения их слияния, отличается тем, что световые мелькания предъявляют в диапазоне от 20 до 60 Гц, измеряют период Т КЧСМ с точностью 0,1 мс, значение КЧСМ F вычисляют как обратную величину по формуле:

Предлагаемый способ оценки КЧСМ осуществляется следующим образом. Испытуемому предъявляют световые мелькания с начальной частотой, равной согласно рекомендациям физиологов, 20 Гц. Затем увеличивают частоту световых мельканий до ощущения их слияния, измеряют период Т КЧСМ с точностью 0,1 мс, значение КЧСМ F вычисляют как обратную величину по формуле (5).

Предел допускаемой абсолютной погрешности при измерении интервалов времени Δ_{пред.вр} равен [2]:

где δ_кв - общая погрешность кварцевого генератора (средняя относительная нестабильность частоты кварцевого генератора); Δt - измеряемый интервал времени; - погрешность преобразования (среднеквадратическая относительная погрешность запуска); h - отношение сигнал/помеха; Т_сч - период следования счетных импульсов.

Диапазон измеряемых интервалов времени Δt при изменении КЧСМ в диапазоне от 20 до 60 Гц, равных одному периоду КЧСМ, составляет от 17 до 50 мс, период следования счетных импульсов T_сч при частоте кварцевого генератора 10 КГц равен 0,1 мс.

Примем отношение сигнал/помеха 40 дБ, так как незаметность помехи на визуальном изображении обеспечивается при соотношении сигнал/помеха порядка 41,5 дБ [3], тогда h=100, среднеквадратическая относительная погрешность запуска:

предел допускаемой абсолютной погрешности при измерении периода:

Предел допускаемой относительной погрешности при измерении интервалов времени δ_{пред.вр}, выраженной в процентах от измеряемого интервала времени Δt, равен [2]:

где δ_кв - общая погрешность кварцевого генератора (средняя относительная нестабильность частоты кварцевого генератора); - погрешность преобразования (среднеквадратическая относительная погрешность запуска); h - отношение сигнал/помеха; m - число счетных импульсов, заполняющих измеряемый интервал времени Δt.

Так как диапазон измеряемых интервалов времени Δt при оценке времени составляет от 17 до 50 мс, период следования счетных импульсов Т_сч равен 0,1 мс, то число счетных импульсов m, заполняющих измеряемый интервал времени Δt, равно от 170 до 500. Тогда предел допускаемой относительной погрешности при измерении периода:

Предлагаемый способ оценки КЧСМ позволяет уменьшить погрешность оценки, то есть увеличить точность оценки.

Таким образом, предлагаемый способ отличается от известных новым свойством, обусловливающим получение положительного эффекта.

Пример. Испытуемому К., 23 лет, с нормальным зрением, с помощью генератора с изменяющейся частотой предъявили световые мелькания с начальной частотой 20 Гц. Одновременно световые мелькания подавались через порт LPT на персональный компьютер, в котором вычислялись их период и частота. Затем испытуемый увеличил частоту световых мельканий до ощущения их слияния, компьютер вычислил период КЧСМ и значение КЧСМ по формуле (5), равное 40,8 Гц, которое занес в архив и вывел на экран монитора.

Для определения среднеарифметического значения и среднеквадратического отклонения испытуемый в соответствии с рекомендациями физиологов выполнил серию из 10 измерений. В результате получены следующие значения КЧСМ в Гц: 40,8; 41,2; 40,7; 41,1; 41,5; 41,9; 41,4; 41,3; 41,5; 41,2. Среднеарифметическое значение результатов измерений равно 41,3 Гц, среднеквадратическое отклонение - 0,350 Гц [4].

В результате серии из 10 измерений, выполненных испытуемым по известному способу [1], получены следующие значения КЧСМ в Гц: 41,3; 41,4; 41,8; 41,6; 41,9; 41,4; 41,6; 41,1; 41,4; 41,0. Среднеарифметическое значение результатов измерений равно 41,5 Гц, среднеквадратическое отклонение - 0,284 Гц.

Уменьшение погрешности измерений (среднеквадратическое отклонение) при выполнении измерений по предложенному способу по сравнению с измерениями, выполненными по известному способу, составило 19,0%.

Для оценки достоверности уменьшения погрешности измерений проведены измерения КЧСМ по предложенному и известному способу в группе из 10 испытуемых, каждый из которых выполнил серию из 10 измерений по каждому способу. Уменьшение погрешности измерений при выполнении измерений по предложенному способу по сравнению с измерениями, выполненными по известному способу, составило от 17,5 до 24,3%.

Таким образом, предлагаемый способ оценки КЧСМ позволяет уменьшить погрешность измерений, тем самым увеличить точность измерений.

Источники информации

1. Методы и портативная аппаратура для исследования индивидуально-психологических различий человека. / Н.М.Пейсахов, А.П.Кашин, Г.Г.Баранов и др. / Под ред. В.М.Шадрина. - Казань: Изд-во Казанск. ун-та, 1976. - 238 с.

2. Справочник по радиоэлектронным устройствам. В 2 т. Т.2. / Под ред. Д.П.Линде. - М.: Энергия, 1978. - 328 с.

3. Красильников Н.Н. Обобщенная функциональная модель зрения и ее применение в системах обработки и передачи изображений. // Автометрия. - 1990. - №6. - С.7-14.

4. ГОСТ Р 50779.21-2004. Правила определения и методы расчета статистических характеристик по выборочным данным. - Ч.1: Нормальное распределение. - М.: Изд-во стандартов, 2004. - 43 с.

Изобретение относится к области медицины и предназначено для оценки критической частоты световых мельканий (КЧСМ). Испытуемому предъявляют световые мелькания, их частоту увеличивают до ощущения их слияния, затем измеряют период Т критической частоты световых мельканий в мс. Значение критической частоты световых мельканий F в Гц вычисляют как обратную величину по формуле . Изобретение позволяет увеличить достоверность оценки КЧСМ, что достигается за счет уменьшения погрешности измерений.

Способ оценки критической частоты световых мельканий, заключающийся в том, что испытуемому предъявляют световые мелькания, регулировку частоты световых мельканий осуществляют до ощущения их слияния, отличающийся тем, что световые мелькания предъявляют в диапазоне от 20 до 60 Гц, измеряют период Т критической частоты световых мельканий с точностью 0,1 мс, значение критической частоты световых мельканий F в Гц вычисляют как обратную величину по формуле:

.