Измеритель частоты пYльса Советский патент 1985 года по МПК A61B5/02 

1 1

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к измерителям частоты пульса, и может быть использовано в системах непрерывного наблюдения за больными и в спортивной медицине для измерения мгновенного или среднего значения частоты сердечных сокращений.

Известно устройство, содержащее формирователь импульсов, первый и второй одновибраторы, первый и второй электронный ключи, конденсатор и источник питания pj.

Недостатком известного устройства является низкая надежность измерения частоты пульса.

Наиболее близким к изобретению по технической супщости является измеритель частоты пульса, содержащий формирователь импульсов, первый и второй одновибраторы, первый и второй электронные ключи, источник питания, первый и второй конденсаторы, резистор, повторитель, измерительный блок 2,

Недостатком указанного измерителя является наличие погрешности измерения, обусловленной сквозным режимом работы электронных ключей, когда оба ключа находятся в замкнутом состоянии. Поэтому напряжение на втром конденсаторе больше, чем напряжение, соответствующее измеряемому периоду на первом конденсаторе.

Цель изобретения - повьш1ение точности измерения пульса при изменениях частоты.

Поставленная цель достигается те что в измеритель частоты пульса, содержащий формирователь импульсов, выход которого соединен с входом первого одновибратора, второй одновибратор, резистор, выходы первого и второго одновибраторов соединены соответственно с первыми входами первого и второго электронных ключе второй вход второго электронного ключа соединен с одним из выходов источника питания, а выход - с первым вьтодом первого конденсатора и вторым входом первого электронного ключа, выход которого соединен с первым выводом второго конденсатора входом истокового повторителя, выхо которого соединен с первым входом измерительного блока, второй вход которого соединен с вторым выводом источника питания, вторыми выводами

9405 .2

первого и второго, конденсаторов и одним из выводов резистора, .введены элемент задержки, включенньй между выходом формирователя импульсов и

5 входом второго одновибратора, инвертор и третий электронный ключ, причем вход инвертора соединен с выходом первого одновибратора, а выход с первым входом третьего электронного ключа, который включен между выходом второго электронного ключа и вторым выводом резистора.

На фиг. 1 представлена структурная схема измерителя; на фиг. 2 -

15 эпюры напряжений, поясняющие работу устройства.

Измеритель содержит форми ователь

11 импульсов, первый 2 и второй 3 одновибраторы, элемент 4 задержки,

20 первый электронный ключ 5, источник 6 питания, первый конденсатор 7, резистор 8, второйэлектронный ключ 9, инвертор 10, третий электронньй ключ 11, второй конден25 сатор 12, истоковьш повторитель 13 и измерительный блок 14.

Измеритель работает следующим

образом. I

Передним фронтом импульса измеряемой частоты после формирователя 1 импульсов (фиг. 2а) запускается первый одновибратор 2 (фиг. 2S), а второй одновибратор 3 запускается через элемент 4 задержки (фиг. 2гХ

5 Одновибратор 3 формирует импульс стабильной длительности, в течение которого через электронный ключ 5 заряжается до напряжения источника 6 питания конденсатор 7 (фиг. 2д).

0 Длительность импульса одновибратора 3 выбирается из того расчета, чтобы конденсатор 7 успел зарядиться до напряжения источника 6 питания, т.е.

l35)t,c.p,

08,

- постоянная времени заряда

где с здр

конденсатора 7.

В момент окончания импульса одновибратора 3 электронный ключ 5 размыкается (фиг. 2, точка Б), и происходит разряд конденсатора 7 через резистор 8 (фиг. 2, кривая БА) до момента прихода следующего импульса измеряемой частоты FX по закону

.±:

л RC,

u.(t)u«

(I)

ПМт

в момент прихода следующего импульса измеряемой частоты от одновибратора 2 замыкается электронный клю 9, и через инвертор 10 размыкается третий электронный ключ 11. В результате этого разряд конденсатора 7 прекращается, и на второй конденсатор 12 передается напряжение, зафиксированное на первом конденсаторе 7. Это напряжение через повторитель 13 подается на измерительный блок 14, который отградуирован в единицах измеряемой частоты. При уменьшении мгновенного значения измеряемой частоты напряжение на измерительном блоке также уменьшается, т.е. (фиг. 23). Итак, для измеряемой частоты с учетом равенства (1)-можно записать . --) ип,+С,Rеу. где Т . - время задержки элемента 4 задержки; Т-др- время заряда конденсато С) - емкость конденсатора 7} R - сопротивление резистора 8 и., - напряжение на конденсатор . 7 в конце периода Т,. В формуле (2) все величины, кроме U-, являются постоянными и поэто му формулу (2) можно записать следу ющим образом: In где ,,, R Ьипит. Соответствующим выбором постоян ной времени Ct.R можно на определен ном интервале F, свести к минимуму погрешность аппроксимации функции F, i- функцией Р, Л.. Таким образом, показания измерительного блока 14 соответствуют мгновенному значению частоты пульса. Если параллельно измерительному блоку 14 подключить конденсатор, то показания блока 14 будут соответствовать среднему значению Fj. Таким образом, за счет введения элемента 4 задержки, инвертора, 10 и третьего электронного ключа 11 устраняется сквозной режим работы электронных ключей 5 и 9, и напряжен ние на втором конденсаторе 12 равно напряжению на конденсаторе 7 в конце измеряемого периода (фиг. 29, точка А). В известном устройстве 2 напряжение на втором конденсаторе 12 несколько выше за счет сквозного режима работы ключей 5 и 9 (фиг. 29, точка В). Эта погрешность зависит от измеряемой частоты и может быть полностью учтена при тарировке измерителя лишь дляодной частоты пульса. Кроме того, в предлагаемом измерителе частоты пульса погрешность, обусловленная временем задержки , элемента 4 задержки, является систематической и постоянной во всем диапазоне измеряемой частоты пульса, следовательно, ее можно учесть при тарировке прибора.

jf

15

I

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ПУЛЬСА, содержащий формирователь импульсов, выход которого соединен с входом первого одновибратора, второй од. новибратор, резистор, выходы первого и второго одновибраторов соединены соответственно с первыми входами первого и. второго электронных ключей, второй вход второго электронного ключа соединен с одним из выходов исто Й1ика питания, а выход - с первым выводом первого конденсатора и вторым входом первого электронного ключа, выход которого соединен с первым выводом второго конденсатора, входом истокового повторителя, выход которого соединен с первым входом измерительного блока, второй вход которого соединен с вторым выводом источника питания, вторыми выводами первого и второго конденсаторов и одним из выводов резистора, о т л ип чающийся тем, что, с целью повышения точности измерения пульса при изменениях частоты, в него введены элемент задержки, включенный между выходом формирователя импульсов и входом второго одновибра(Л тора, инвертор и третий электронный ключ, причем вход инвертора соединен с выходом первого одновибратора, а выход - с первым входом третьего электронного ключа, который включен между выходом второго элекVтронного ключа и вторым выводом резистора. 00 со 4