Способ определения свойств материальных объектов и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК A61B5/05 G01N27/00 

блок 8 регулировки частоты. Индекс К вы- и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение позволяет повысить точность определения свойств контролируемого объекта за счет обеспечения интегральной оценки его физико-химических свойств и увеличения информативности и может найти применение в медицине и биологии при исследовании физического состояния биообъектов, а также в других областях при исследовании физико-химических свойств различных объектов. Исследуемый объект помещают в высокочастотное электрическое поле между обкладками конденсатора, к которым приложено напряжение в виде пачек затухающих синусоидальных радиоимпульсов с регулируемой амплитудой и частотой заполнения. Это напряжение плавно увеличивают до возникновения разряда в междуэлектродном промежутке. В момент возникновения разряда, что сопровождается появлением свечения, измеряют время задержки между началом пачки импульсов, при которой возник разряд, и моментом возникновения разряда и величину напряжения в момент возникновения разряда, после чего вычисляют индекс К, равный отношению этих величин. О свойствах исследуемого объекта судят либо путем сравнения значений индексов К на данной частоте для исследуемого объекта и того же вида объекта в норме, либо путем сравнения частотных зависимостей индекса К. Исследуемый объект помещается в камеру 9, которая вместе с фотоприемником 10 составляет датчик 3, куда поступает напряжение с выхода генератора 2 высоковольтных радиоимпульсов. Последний управляется блоком 1 управления, содержащим блок 6 запуска, генератор 7 линейно изменяющегося напряжения и блок 8 регулировки частоты. Индекс К вычисляется в блоке 4 обработки и вычисления, содержащем компаратор 11, блок 12 измерения временного интервала, генератор 13 тактовых импульсов, блок 14 деления, формирователь 15 импульсов, блок 16 выборки-хранения и аналого-цифровой преобразователь 17. Результаты измерений регистрируются в блоке 5 регистрации. 2 с. и 4 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к исследованиям физических и химических свойств мате- риальньгх объектов и может быть использовано в медицине для исследования физического состояния биообъектов, в технике для исследования свойств материалов и веществ, а также в других областях народного хозяйства для определения физико-хи- мических свойств веществ, живых организмов и материалов.

Цель изобретения - повышение точности определения свойств объекта путем обеспечения интегральной оценки его физико-химических свойств и увеличение информативности, а также расширение функциональных возможностей.

Способ определения физико-химических свойств материальных объектов состоит в воздействии на объект или его часть, помещенные между электродами, высокочастотным электрическим полем, напряженность которого увеличивают до возникновения разряда в междуэлектродном пространстве. При этом воздействующее поле создают приложением к электродам пачек затухающих синусоидальных радиоимпульсов с нарастающей амплитудой напряжения, регистрируют параметры воздействия, а о свойствах исследуемого объекта судят по знаку и величине отклонения значения индекса К исследуемого объекта для заданной величины электрического поля (приложенного к электродам напряжения) по сравнению со значением индекса К, характерного для того же вида объектов в норме для той же частоты радиоимпульсов, при этом индекс К определяют из соотношения т

К

U

где г- временной интервал между началом первой пачки радиоимпульсов, вызвавшей разряд, и моментом возникновения разряда; U - значение напряжения в момент возникновения разряда.

С целью расширения функциональных возможностей регистрируют частотную за

5

0

5

0

5

0

5

висимость индекса К, о свойствах исследуемого объекта судят по знаку и величине от- клонения частот, соответствующих положению максимумов индекса К исследуемого объекта по сравнению с частотами, соответствующими положению максимумов индекса К, характерных для того же вида объектов в норме. В этом случае исследования повторяют последовательно на нескольких частотах, регистрируют параметры воздействующего напряжения, его частоту и напряжение, а также регистрируют временной интервал т от момента приложения пачки радиоимпульсов, вызвавшей разряд и свечение, до момента возникновения разряда, относят величину временного интервала к величине напряжения и строят зависимость изменения отношения этих параметров (индекс К) от частоты, при этом закон изменения во времени напряженности электрического поля сохраняют неизменным в ходе измерений, а диапазон изменения частот варьируют в зависимости от вида исследуемого объекта.

Пример. Регистрация термического воздействия на кожу животного.

По известной методике на задней ноге морской свинки вызывают ожог HI степени. Устанавливают датчик на месте ожога и подключают его к источнику затухающих сину соидальных радиоимпульсов, амплитуду которых плавно увеличивают до возникновения разряда в междуэлектродном пространстве рабочего органа, регистрируя параметры воздействия: частоту и амплитуду воздействующих импульсов. В момент возникновения свечения между электродами фиксируют время ti приложения, время t2 возникновения свечения и соответствующую ему величину мгновенного значения напряжения U вычисляют r t2-ti, определяют индекс К в заданном диапазоне частот. Аналогичное измерение производят на симметричном участке.

Максимальное значение индекса К в области термического ожога имело место на

частоте 50 кГц, в то время как над областью здорового участка тела максимальное значение индекса К имело место на частоте 90 кГц.

П р и м е р 2. Определение влияния растворимых солей на физико-химические свойства дистиллированной воДы, Заполняют кювету дистиллированной водой и регистрируют кривую зависимости индекса К от частоты, максимальное значение индекса К определено на частоте 38 кГц.

В кювету наливают 1 %-ный водный раствор хлористого кальция, регистрируют частотную зависимость индекса К, при этом результат показал для исследуемого раствора наличие двух максимумов индекса К - на частотах 42 кГц и 18 кГц.

При заполнении кюветы 10%-ным водным раствором хлористого кальция регистрируется также два максимума кривой частотной зависимости индекса К - на частотах 44 кГц и 18 кГц.

Таким образом, изменение физико-химических свойств воды за счет изменения концентрации растворенных в ней веществ сопровождается изменением количества максимумов частотной зависимости индекса К и изменением их частот.

П р и м е р 3. Определение всхожести семян сахарной свеклы.

Заполняют кювету дистиллированной водой, регистрируют частоту максимума кривой зависимости индекса К от частоты для воды 38 кГц.

В кювету с исследуемой водой помещают 5 жизнеспособных семян сахарной свеклы в герметичной упаковке (например, в стеклянной пробирке), регистрируют частоту максимума частотной зависимости индекса К 40 кГц.

Далее извлекают упаковку и помещают новую упаковку с нежизнеспособными семенами (5 шт.), при этом максимум частотной зависимости индекса К регистрируют на частоте 37 кГц.

Таким образом, в результате проведения исследований согласно предлагаемому способу представляется возможным определение качества посевного материала.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для определения свойств материальных объектов; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг.З-- вариант конкретного выполнения узла датчика для определения свойств материалов (жидкостей, сыпучих тел); на фиг.4 - вариант конкретного выполнения узла датчика для исследования свойств объектов значительных размеров, в том числе живых.

Устройство содержит (фиг.1) блок 1 управления, генератор 2 высоковольтных радиоимпульсов, датчик 3, блок 4 обработки и вычисления и блок 5 регистрации. В свою 5 очередь блок 1 управления содержит блок 6 запуска, генератор 7 линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН 7) и блок 8 регулировки частоты. Датчик 3 включает камеру 9 для размещения исследуемого объекта, которая 0 в зависимости от вида исследуемого объекта может иметь различную конфигурацию и фотоприемник 10. Блок 4 обработки и вычисления содержит компаратор 11, блок 12 измерения временного интервала, генера5 тор 13 тактовых импульсов, блок 14 деления, формирователь 15 импульсов, блок 16 выборки-хранения и аналого-цифровой преобразователь 17.

Варианты конкретного выполнения уз0 ла датчика 3 (фиг.З и 4) включают плоскую диэлектрическую прозрачную камеру 18 с прозрачным электролитом 19 в ее полости, погруженным .в электролит 19 электрическим контактом 20 с отводящим проводом

5 21, контактирующую с камерой 18 плоскую прозрачную диэлектрическую разрядную камеру 22, полость 23 которой заполнена смесью газов, исследуемое вещество (жидкость) в сосуде (кювете) 24 (фиг.З) между

0 камерой 22 и электродом 25. На фиг.4 указаны часть исследуемого объекта 26,заземле- ния 27 электрода 25 и объекта 26.

Устройство работает следующим образом.

5В блоке 8 устанавливают заданную частоту рабочего диапазона генератора 2, характерного для исследуемого объекта. Включают ГЛИН 7. вырабатывающий нарастающее пилообразное напряжение, пода0 ваемое на вход управления амплитудой генератора 2 высоковольтных радиоимпульсов напряжения, на выходе которого формируется пачка возрастающих по амплитуде импульсов затухающих колебаний (фиг.2).

5 Таким образом, плавно увеличивают амплитуду напряжения, прикладываемого между электродом 25 и электродом, образуемым камерой 18 с электролитом 19 и контактом 20.

0Когда напряженность поля между электродами достигнет соответствующего уровня, возникает разряд и свечение газовой смеси в полости 23 камеры 9. Свечение через прозрачные стенки камер 22 и 18 воз5 действует на фотоприемник 10, входное окно которого располагают вблизи поверхности прозрачной камеры 18.

В фотоприемнике 10 световая энергия преобразуется в электрический сигнал, далее поступающий на комтраюо 1,

Импульсы с выхода генератора 2 также поступают на формирователь 15, который по их переднему фронту вырабатывает импульсы (много больше длительности переднего фронта импульса генератора 2), передним фронтом которых осуществляется запуск блока 12 измерения временного интервала и заполнение его тактирующими импульсами от генератора 13, а по заднему фронту - останов блока 12 и сброс его до прихода очередного импульса.

В момент прихода импульса с амплитудой, достаточной для того, чтобы вызвать разряд между электродами, заполнение тактирующими импульсами в блоке 12 измерения временного интервала прекращается передним фронтом импульса с компаратора 11 и выдается команда на считывание сигнала из блока 12 в блок 14 деления.

Одновременно импульсы с генератора 2 поступают также на вход блока 16 выборки- хранения, считывание из которого осуществляется по сигналу с компаратора 11, и через АЦП 17 информация о напряжении U, при котором происходит разряд, поступает на второй вход блока 14, в котором вычисляется индекс К как отношение временного интервала тк значению напряжения U. Сигнал с выхода блока 14 деления поступает на блок 5 регистрации, после чего цикл повторяется сначала.

На выходе блока 5 автоматически получают частотную характеристику индекса К для исследуемого объекта в заданном диапазоне частот.

Формула изобретения 1. Способ определения свойств материальных объектов, состоящий в том, что на объект или его часть, помещенные между электродами, воздействуют высокочастотным электрическим полем, увеличивая его до возникновения разряда в междуэлектродном пространстве, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения свойств объекта путем обеспечения интегральной оценки его физико-химических свойств и увеличения информативности, воздействующее поле создают приложением к электродам пачек затухающих синусоидальных радиоимпульсов с нарастающей амплитудой напряжения и регистрируют параметры воздействия, а о физико-химических свойствах объектов судят по знаку и величине отклонения значения индекса К исследуемого объекта на рабочей частоте для заданной величины электрического поля по сравнению со значением индекса К, характерного для того же вида объектов в норме на той же частоте,

при этом индекс К определяют из соотношения

К T/U.

где г- временной интервал между началом первой пачки радиоимпульсов, вызвавшей разряд, и моментом возникновения разряда;

U - значение напряжения в момент возникновения разряда.

тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, регистрируют частотную зависимость индекса К, о свойствах исследуемого объекта судят по знаку и вели- 5 чине отклонения частот, соответствующих положению максимумов индекса К исследуемого объекта, по сравнению с частотами, соответствующими положению максимумов индекса К, характерных для того же вида 0 объектов в норме.

25

Фиг.з

ратора линейно изменяющегося напряжения подключен к блоку запуска.

Фаг. 2

26

CZZ3

27

Фиг. 4