Датчик тонов Короткова Советский патент 1987 года по МПК A61B5/02 

t13

Изобретение относится к медицинской технике и может быть- использовано для косвенного измерения артериального давления.

Цель изобретения - повышение помехозащищенности путем сокращения времени установления, после воздействия помехи.

На фиг.1 представлена функциональная схема датчика тонов; на фиг.2 - пример реализации двухуровневого компаратора.

Датчик тонов содерядат корпус ( не показан) с укрепленными в нем пьезо- элементамиJ выполненными на основе пьезоэлектрических пластин 1 и 2, между которыми укреплена металлическая пластина 3, причем выход одной из пьезйпластин соединен с входами дифференциатора 5 и сумматора 4 Выход дифференциатора 5 соединен с информационным входом.усилителя 6 и входом двухуровневого компаратора 7, выход, которого соединен с управляюищ входом усилителя 6, Выход последнего соединен с входом другой пьезопласти ны.

Двухуровневый компаратор состоит,, .например, из двух обычных компарато-- ров 8 и 9 (фиг.2)5 выходы которых .подсоединены к элементу И 10, Инвертирующие и неинвертируювдае входы каждого компаратора объединены, а на оставшиеся входы подаются опорные напряжения U.J и и .

Датчик тонов работает следующим о бразом.

Датчик, находящийся в компрессионной манжете, устанавливают на исследуемом участке тела пациента (как правило, на руке). Под действием инеционных сил вибра1щонного сигнала пьезоэлементы 1-3 датчика начинают совершать изгибные колебания, часто та которых расположена в диапазоне максимума энергии тонов Короткова

Уравнение движения вблизи первой моды колебаний пьезоэлемента имеет иид

+ kjX + kjx , (1)

где m - масса пьезоэлемента, коэффициент трения; kj- коэффициент жесткости; kg- коэффициент электромеханической обратной связи.

1. Ь 1, in yt So s

где k., - коэ(1зфициент преобразования механического сигнала в электрический первой пьезопластинь преобразо- ватбшя;

ky|, - коэффициент усиления внешней электронной цепи; коэффициент преобразования электрического сигнала в мехашический второй пьезо- пластины преобразователя. Значение механической добротности преобразователя определяется соотношением

О S k,+ k,

(2)

5

g

5

5

0

g

В случае малых колебаний пьезоэлемента, т.е. когда электрический сигнал с дифференциатора 5 не превьш1ает по абсолютной величине пороговых напряжений и.) и Uj двухуровневого компаратора 7j коэффициент усиления усилителя б не великJ отрицательная электромеханическая обратная связь имеет небольшую глубину, а значение механической добротности преобразователя велико (Q 10 - 30)

При больших механических колебаниях, например3 при ударе датчика (во время падения)j когда электрический сигнал дифференциатора 5 превышает пороговые напряжения U и i ., компаратор 7 вырабатывает электрические сигналы, которые поступают на управляющий вход усилителя 5. При этом коэффициент усиления усилителя резко возрастает, что увеличивает глубину отрицательной обратной связи и уменьшает механическую добротность пьезоэлемента. В реяль- ных случаях коэффипд1ент трения k пьезоэлементов имеет величину порядка 10 - 5 а k,,| - величину порядка - 10.

Таким обрязом, при использовании усилителя с - 10) механическая добротность.пьезозлемента в момент перегрузок резко (на порядок и более) уменьшает свою величину. Амплитуда колебаний механических систем, движения которьзх описывается уравнением (1), определяется из выражения

f 5ын

(w -U/; :)+

1Г

Jtifi Q2

(3)

где ti

2

.L m

- собственная частота

пьезоэлемента; m - масса пьезоэлемента; Из последнего выражения видно, что амплитуда колебаний датчика, работающего в условиях резонанса, т.е. когда ш - w , пропорциональная величина механической добротности. Механическое напряжение в пьезоэлементах преобразователя пропорционально амплитуде их колебаний. Ограничение амплитуды колебаний за счет уменьшения добротности ограничивает и механическое напряжение в пьезо элементах. Кроме того, время установки до уровня 0,7 пьезоэлемента датчика связано со значением его добротности соотношением;

U)

Таким образом, введение в электронную схему датчика тонов усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, на управляющий вход которого податся импульсный сигнал с двухуровневого компаратора, вход которого подключен к выходу дифференциатора, позволяет отказаться от механических ограничи

4319-

телей максимального прогиба и уменьшить время установления пьезоэлемен- тов датчика. Эти качества существенно улучшают технические характеристики датчика, что в конечном итоге увеличивает надежность измерения артериального давления с помощью электронных устройств.

10

15

0

5

0

Форму.л а изобретения

Датчик тонов Короткова, содержит корпус с укрепленными в нем консольными пьезоэлектрическими преобразователями на основе двух пьезопластин, между которыми укреплена металлическая пластина, причем выход одной из пьезопластин подключен к входу сумматора и к входу дифференциатора, выход которого подключен к информационному входу усилителя, а вход другой пьезопластины подключен к выходу усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности путем сокращения времени установления после воздействия помехи, в него введен двухуровневый компаратор, выход которого подключен к управляющему входу усилителя, а вход подключен к выходу дифференциатора.

3/од

Вь/ход

Редактор И.Касарда

Составитель Г.Денисова

Техред Л. Олийнык Корректор А. Тяско

Заказ 4869/4 Тираж 594 Подписное ВНИИ1Ш Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж-35,. Раушская наб., д.4/5

-.eeeeee™ -- - ----- ™

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

фиг. 2

Изобретение относится к медицинской технике. Цель изобретения повышение помехозащищенности. Датчик содержит корпус с укрепленными в нем пьезоэлементами, выполненными на основе пьезоэлектрических пластин 1 и 2, между которыми укреплена металлическая пластина 3. Выход одной из пьезопластин соединен с йходами диф-- ференциатора 5 и сумматора 4. Выход дифференциатора 5 соединен с информационным входом усилителя 6 и входом двухуровневого компаратора 7. Устройство позволяет отказаться от механических ограничителей максимального прогиба и уменьшить время установления пьезозлементов датчика. 2 ил. -йГ СО 4: 4: 00 со