Радиометрический датчик пульса Советский патент 1992 года по МПК A61B5/225 

ИЗС-: р( ОгЖТИТСИ К t: .. : НО ОЙ TeXHHK.i: И 1-10,:-;еТ IlplV-1 ..-::. j r- г.И, ; :43Х И yd pC l .CTUOX, ПрСДИ -.ЧИ. -. -HHU , /,/:Я ДИаГНОСТИЧСС: tbS l-.CC/ie;.0 .:СН1ЛЙ. 11 чаугнО ТП

длк npeof; -чзоизни.я ч ;тотк и t:L:rr.p ;-;.j.;n пульса о .ф;;ч:.ск.й сигнал.

Изьссгмы устройстиа измг рс-ии;; частоты пульс,,, где ,;.. .; -т: с .ою.циоДЫ. В KOiOr . X HChO/ :.;:yi;jT ;.,я .2-.ер м-.И.Ч

частоты пульса от , зпмлпгроп инфр&крахо ; излучение. Зти отраженные импульсные сигнс-лы поступают п счет мое устрс /стсо, г;;е яодсчигыиаюгсп и г. зуются в частоту пулюз.

. Недостаток и-1 ;ро ил- BLOCKS чугэст- вительность к С зету и ослелси -: этого малая пом хоустоГ .-- ,оость при ;;з . ргнии пульса у подвижного о5ьс4ктя.

Существуют г. вдицинские датчики пульсового давления, в которых используется взаимодействие эластичной поверхности, которая перемещает контактный штырь.

Датчики на подобных принципах в стационарных условиях обладают хорошей помехоустойчивостью, одняко имеют сложную кзхзг1ичсску;о систему и низкую чувствительность.

Известен также датчик пульсовою давления на кремнеьсм преобраззаателе. где накачанная манжета прочие удерживает на запястье пьезорезистивнып датчик. ЧуЕ стьительнь:й элемент такого датчика выполнен из кремневой птэсгини с рези- стиэными областями, которые включены в четырехплечий мост. При изменении пуль- СОБОГО давления сопротивление резисторов меняется, микропроцессор регистрирует направления разбаланса моста. Вследст- сие плохого контакта в точке контроля при дистанционном диагностировании в дина- мичсском режиме датчик имеет низкую чувствительность.

Указанные датчики пульсового давления и частоты пульса ик;еют общий недостаток - они электрически связаны с индикаторным устройством, т.е. для их сопряжения требуется электрическая связь или сложные радиопередающие устройства, технически не реализуемые в микроминиатюрном использовании, что затрудняет дистанционное дизшостнрозание - радиотелеметрию, т.е. получение информации от свободно перемещающегося человека через носимый миж-ь П -орпий передатчик.

Наиболее блгзк -м по технической сущности к прел..-,, .ому «: л т;чся пье- зоэлектричоский длтчик . готорь й содержит ппезооп ,-гтричосKHI I г:ростраэо- еятель, состс .-.щ-1и и деух пьезс:мсчсктоь, составляющих бимор.Ьную пластин1/, хлестко оакропл ;:1ную и корпуси, В ссстоп ги.езо- :,.% ;xo,n;i пслот, .м, юнерптор, д;уг 1ик TOI г-, «гимнтоя.ь и ьып ; ммтель. Вы ходное и;.- р:-1-. с.-ик кмк-пглора подлетел на о,г:е:прод.| с -зооламсптэ. Частит зюю на- cjruL./idei с резонансной часто- пьезозлег..слт:. Перемещение пелота приводит к тменонию рлсстопния между пьезоэлемцнтог- и пембраной. Происходит я рзщение условия резонанс), вслодотаие чегсувеличииаося потребляемая Moinnoc fb от генератора, что peiистрируется д-лчнком по .1. Пьезоэлектрическая пластину совершает колеб-тния изгиба при возд йстзии пул1,- JDO: о сигнала. Частота резонанса пьезоэлектрической пластины при колебаниях изгиба определяется следующим образом:

i-(b f-() p

где b - ширина пластины; I - длина пластины;

(1)

г мсдуль упругости;

плотность кварца. Из (1) видно, что резонансная частота генерации пьезопластины определяется и or раничивлстс- г ее геомет|.ическими размерами. Технология изготовления пьезопластин позволяет изготавливать пьезоэлектрические преобразователи с резонансными частотами не белее 30 МГц. что делает невозможным использованием пьезоэлектрического датчика пульса при дистанционном диагностировании в более высоком диапазоне частот. Дистанция диагностирования зависит ст частоты задающего генерзго- ра, которая определяется частотой резонанса пьезоэлектрической пластины. Чем больше частота, ем выше мощность излучения задающего (внераюра при одном и том же источнике питания.

Целью изобретения является повышение эффективности работы датчика пульса.

Поставленная цель достигается тем. что в датчик пульса, содержащий полый корпус, пьезоэлектрический преобразователь, ,.|ем- брану, пелот, задающий генератор и усилитель, дополнительно введен антемный каскад, пьезоэлектрический преобразователь выполнен в виде пьезоэлетктрическс о звукопроводз, н рабочей поверх: юсти которого нанесены входной и выходной пстречно-штыревые преобразователи (ВШП), а адаю Ч - й генератор образован усилителем и пьезоэлектрическим преобра- зопг-иелем, входной которого соединен с выходом уеилмкгля, пь-ходной Biill i - с ого : xf:чом, ; ;ыход угипите/тя соединен с входом антенного каскада.

-.;;;::; : i . -:T -.;; Г./.l ;; : . Ка- ,,,.,;--. |j,i; ; ,П;-;Н - П -3 -.: I- I (ИГ-.- КС ГС

i..-. .Г- - К1 о. i и и:. r.-f.;:i.;-.o:: jH;.; е; о п ..смеет- i,.- .v; с май т.) /и.-л-ощего пд:С ;. Оторл , с р ;..(; ;i i 3 чу i: Ci ин г t;; ч ноге элемента iit)3:ic/ii i(: f по-::; сн;ь ф /ектис юсть рзбоги

/i. lT -iil ia - ИСПО..ЬЗО.а i Ь Of О Д1 ОТа .М-ЮпliOi- изморе1 /., icr-K Чистота (еперац и за.цаиьчегс rttiepavopj не будет огргмг-i- чиь льея reoMf.T :.c KHI. ii размерами пьезе/пластины, и будет о наделяться пье- 3O .r- -iinpn4- r,i .Hi.i :-.f;/: onpoDo/;o - исходя из формулы

г - V™

т . ,

где VIIEIB - скорое i ь распространения поверхностной акустической волны в звукопропо- де:

X - пространственный период ВШП звукопрсгодз.

На фиг.1 изсОрахоиа функциональная схе;-;л радиометрическогс датчика пульса; на Фиг.2 - оззр-зз Л-А на фиг. 1; на фиг.З - график измеиесия частот ы генерации задэ- юш- :о rei:ер.тсрг1 от интенсивности пуяь- сово.с поздействия.

Датчик, состоит из полого корпуса 1, пе- лота 2, который расположен t;a кемОр.з.не 3, закрепленной а корпусе 1, пьезоэлектрического звукопро ода -4 с нанесенными на нем входным 5 и выходным б ВШП. Одни кз краев пьезоэлектрического звуколрсЕодз 4 жестко закреплен в корпусе 1. Сход усилителя 7 электрически соединен с выходным ВШП О, а выход-с входным ЕШП5 и ьходом антенного каскгд 8. Пьезоэлектрический звукопропод f распело:-.н на расстоянии от пелота 2, сбеспечпязющем максимальную эффективность передачи пульсового возденетсия.

Датчик Р корпусе 1 устанавливают так, чтобы пелот 2 контактировал с точкой контроля пульсо. Пелот 2 установлен на зластич- ной чсмбране 3. При пульсовом воздейстпии пелот 2 контактирует с пьезоэлектрическим ЗРАЧ опрородом 4 и тем с.мым вызывает изменение частоты генеряи.н.и задающего генератора, образованного пье:ю- элсктричс Ким з укопрородом 4 с входным 5 и выходным О ВПШ и усилителем 7. В зависимости от интенсивности пульсового г.оздейстпиг, но выходе р дпометрпчоского датчика пульса имеется изменение частоты генерации задающей; генератора, которая дпстасцпоино регистрируется приемным уотрС йс П ог.. (не показано). По дег.нацпн частоты :од;:к)шо:о генератор: спсоаоляется n наполноп:; пульса

Датчик рлбокют с.1идуюа;пм образам.

о к i ,,: :: i,;

-;и ,-рК.. по .-iF:u.V; м (/: viMOi l

-.и;;: & .,-..ется псг;ерхн . :;г -г- п умнчос :;..; уолна (ПАО). Rt.XO;;Hul L Mlii ,,ч... /3;.v. ;;К ЛЛИчсс; .ую о:iоргию зтои :ic;,:-.L .i ... рмчсс:;пе Ku-ii :; 1 , ;;о |0рь:о передаютс:: по иход усилитс./ui 7. С пыход:; усилителя 7 усы.сп- ныо злектрнчес;: - кслоЬагня г;ос1 упают мл

0 входной fiiJlTi 5, котср -:1- r:po i5p/.yci t,: a акустическую волну. Тск . г;: обратим, ;;а выходе датчика пульса генерируются коле-G-- ния с определенной частотой резонанса, f -т р еде л У е ; о и пространстве и iu-i i- пер. но5 дог.; расположения электродов - ..П, пульсовое воздсистрие кизьч ает nepeficutofine пелота 2, мембраны 3, изгиб з опрогоч 4, вследствие чего изменяется резонзнсная частота на выходе датчика. Частота генери0 pyer.-ib:x колебаний на выходе датчика пульса описывается формулой

f(t) fo + fr cosQ .(2) где f0 - частота гепергции до пульсового воздействия;

5тд - С..,..,., ::

К11М - коэффициент частотчой модуляции, который определяется структурой ВШП и мате риал ом подложки; Q- частота пульса;

0t - текущее время.

Перемещение пелота с мембраной, вызывающей изгиб звукопрородз, происходит с частотой, равной частоте пульса, следовательно, частота прогибов зьукопровода со5 ответстзует частоте пульса. По величине девиации частоты на выходе анте ino o каскада датчика пульса можно судить о наполнении пульса. С выхода антенного каскада & сигнал передается по радиоканалу.

0Испытания радиометрического датчика проведены на частотах f -- 30 МГц и f 100 МГц. В результате испытаний с выхода индикаторного устройства при ::у;;ьсовсм воздействии частотомером установлена

5 девиация частоты задающего генератора Af 0,5 кГц на расстоянии от диагностируемого объекта до 1,5 м.

Данный датчик обладает более шнроки- 0 ми функциональными позмохиюст.чми при диг.тянционмом диагностировании вследствие использования пьезоэлектрического зг.у- кйпроподп к качестпс задаю;:;й:о генорлтора и одновременно чувствительного элемента. 5Фор м у л з и з о б р е т с н и я

Рр,:,:кз .;огр1,- сскпй д.атч -к , co- дсркгчп.1;п lin.Tbu i корпус, и котором устшЮ1;- лены пьезо..- .т ричоский г.рсобрп .п отель, . чеГ Сз пелот с мембраной, .-адаЮГ и; Г:-.-;г., уо-л-л-... о . - ч -оЩ И 1 С Я TOil, UTO, С ,. ; f .., М/:Ч

-ффй;п ;ти ::n: P ; - - r i L:- ..J

ДИЧГКС С И-/.013. :: -: C4 JT yv r.V1-;.:-:. мО:. HOCTi-i г;.-у, ..:- у.-.-.-.1, :л:м ; :.. ;;v источник;- глетами;, оч снг.С-:-см ,,W . кзскудом, a rr-:;;:;j.iii;4T -,v-c..4 i ;, с;,,-: - : -:: UK (0/:b РУГ::; -СМ п Г. 1 . :.: П .Ч 1;..,КТр/(-. - . 0го ;riy:o-i|TO ,o; .-ч, IT р; По и--й погор::иос.Г1 i.-ovopo-o s-;;ii;r:c::i-:b сходной i , исходной

-: --T 4 lO-. J . рй:;ЫС ПО ..ЗО ОТелИ, f М

г-, ом выходной lifyrj г.-(чо-иамропой посо&- |./)оп.-г -е«ь r/.vi iioc- с ь;;г.дом усип п-аол, а ГЛ .ДНУЙ иофыпс-ц ти|:.. tjpecGpooOt-a- TC/:V - с .м уг .лителя и с вхпдом учтенного каскада.

:Z-7ZZ v 2:Zr

.,---- - : .

/ Г.: М.:г --- -/r-r il-J

-.-.-,

Ј/5.2

Л