Устройство для измерения скорости потока жидкости Советский патент 1980 года по МПК G01P5/18 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполЬ зовано для измерения скоростей потоков жидкости, например крови в микрососуде.

Известно устройство для измерения скорости потока крови в микрососуде, содержащее микроскоп, проецирующий изображение микрососуда на две щели, и преобразователи светового потока в виде фотодиодов, а также вторичную аппаратуру в виде корректора и регистратора 1.

Недостаток известного устройства состоит в необходимости применениясложного и дорогостоящего коррелятора.

Нёшболее близким к предлагаемому является устройство для измерения скорости крови, содержащее оптическое устройство, в виде микроскопа, проецирующего изображение микрососу да на непрозрачный экран со щелью, оптический сигнал с которого снимается с помощью световода, фотоэлектрический преобразователь в виде фотоэлектрического умножителя, выход которого соединен со входом дифферент цирующего усилителя, сигнал с выхода которого подается «а вход пикового

детектора, выход которого подключен ко входу регистрирующего устройства {2.

Недостатки этого устройства - невозможность измерения профиля скоростей в реальнси 1 масштабе времени и сложность проводимых измерений.

Цель изобретения - упрощение процесса измерения, в частности профиля

10 скорости по сечению микрососуда. Поставленная цель достигается тем, что в известное -устройство введены пиковый детектор, коммутатор, триггер, суммирующий и два вычитаю 5 щих усилителя, два логарифмических и один антилогарифмический усилитель, а фотоэлектрический преобразователь выполнен в виде телевизионной камеры с передающей трубкой типа дис20сектор , причем дифференцирующий усилитель соединен с коммутатором, выходы которого подключены ко входгш пиковых детекторов, а управляющий вход - к триггеру, счетный вход кото25рого соединен с синхронизирующим выходом телевизионной кги(еры, а выходы пиковых детекторов соединены со входами суммирукицего и вычитающего усилителей, подключенных к логарифмическим усилителям, соединенных

вторым вычитающим усилителем, выход которого подключен к антилогарифмическому усилителю, соединенному с регистрирующим устройством.

На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 представлены временные диаграммы.

Устройство содержит микроскоп 1, проецирующий изображение участка микрососуда на фотокатод диссектора в телевизионной камере 2, дифферёнцирующий усилитель 3, соединенный с выходом телевизионной камеры. Выход дифференцирующего усилителя соединен со входом коммутатора 4, представляющего собой два аналоговых ключа. Управляюишй вход коммутатора подключен ко входу триггера 5, на счетный вход которого подаются строчные синхронизирующие импульсы с телевизионной камеры 2. Оба выхода коммутатора соединены со входами пиковых детекторов б и 7 и через них с сумматором 8 и вычитающим 9 усилителями выходи соединены со входами логарифмических усилителей 10 и 11. Выходы логарифмических усилителей подключены ко входам вычитающего усилителя 12, а выход вычитающего усилителя ко входу антилогарифмического усилителя 13.

Устройство работает следующим образом.

. Телевизионная камера образует при сканировании фотокатода диссектора телевизионный растр, каждая строка растра сканируется дважды: вначале в направлении, совпадающем с течением кровотока, затем против течения крови. При каждом ходе разр ртки на выходе камеры формируется электрический сигн.ал, скорость изменения которого прямопропорциональна скорости перемещения крови относительно разворачивающей апертуры диссектора. Эта относительная скорость при прямом ходе равна V«p -Vp а при обратном + Vp , где У„- скорость развертки.

Скорость крови при этом можно определить из уравнения

го

V -У кр я V2 - Vi

где V. и У„ - напряжения, характеризующие скорость изменения сигнала.

Синхронизатор, входящий в состав телевизионной камеры 2, синхронизирующими импульсами строчной частоты (фиг.2а) запускает генератор строчной развертки, вырабатывающей напряжение треугольной формы (фиг.. Таким образом осуществляется сканирование мишени диссектора вдоль направления кровотока и против нег-о с постоянной скоростью. Сигнал с выхода телевизионной камеры 2 {фиг.2в)

подают на вход дифференцирующего усилителя 3. Скорость изменения электрического сигнала, или его производная, во время хода развертки, совпадающего с направлением кровотока, значительно меньше, чем при перемешивании разворачивающей аппаратуры в противоположном направлении - против течения крови (фиг.2в). Поэтому амплитуды напряжения на выходе дифференцирующего усилителя значительно отличаются во время прямого и обратного хода развертки (фиг.2г).

Продифференцированный сигнал передается на вход управляемого коммутатора аналоговых сигналов, причем выходное напряжение появляется попеременно то на одном, то на другом выходе коммутатора (фиг.2е,ж) в зависимости от того, какая полуволна импульсного сигнала с триггера (фиг.2д), замыкаемого строчками синхронизирующих импульсов (фиг.2а) поступает на управляющий вход комму татора. Сигналы с выходов коммутатора поступают на входы пиковых детекторов, вырабатывающих напряжение Прямопропорциональное амплитуде подаваемого на них сигнала, причем во время отсутствия сигнала на входе детектора напряжение .ja его выходе запоминается (фиг.2з,и). Напряжение с выходов пиковых детекторов поступает одновременно на входы вычитаемого и суммирующего усилителей, на выходе которых формируется сигнал, прямопропорциональный (V,, -V,) и

(Vg + V, ) ,

Сигналы с,выходов суммирующего и вычитающего усилителей поступают на.входы схемы деления сигналов в аналоговой форме, состоящей из двух логарифмических усилителей, вычитающего усилителя и антилогарифмического усилителя.

Деление сигналов осуществляется в предлагаемом устройстве следующим образом. Первый логарифмический усилитель формирует напряжение прямопропорциональное logXVj + V), а второй Iog(V2 - V). На выходе вычитающего усилителя получается сигнал, прямопропорциональный log(УЗ + V) - log(Vs т Vf), который в свою очередь равен

.УЗ У

%

,

Затем на выходе антйлогарифмического усилителя образуется сигнал, прямопропорциональный V +V /Vg -V (фиг.2к), по величине которого можно определить скорость, кровотока, согласно уравнению (1.) .

Так как в формуле (1) коэффициент пропорциональности отсутствует, то необходимость в градуировке прибора падает. А ввиду того, что апертура диссектора при сканировании изображ ния кровотока позволяет образовать прямоугольный растр, то появляется возможность измерять и профиль скорости в выбранном сечении микрососу да. Формула изобретения Устройство для измерения скорост потока жидкости, преимущественно крови в микрососуде, содержащее опт ческое устройство, фотоэлектрически преобразователь, дифференцирукяций усилитель, пиковый детектор и регистрирующее устройство, отлича щееся тем, что, с целью упрощения процесса измерения, в устройств введены второй пиковый детектор, коммутатор, триггер, суммирующий и два вычитающих усилителя, два логарифмических и один антилогарифмичес кий усилитель, а фотоэлектрический преобразователь выполнен в виде телевизионной камеры с передающей трубкой типа диссектор, причем дифференцирующий усилитель соединен с коммутатором, выходы которого подключены ко входам пиковых детекторов, а управляющий вход - к триггеру, счетный вход которого соединен с синхронизирующим выходом телевизионной камеры, а выходы пиковых детекторов соединены со входами суммирующего и вычитающего усилителей, подключенных к логарифмическим усилителям, соединенных со вторым вычитающим усилителя, выход которого подключен к антилогарифмическому усилителю, соединенному с регистрирующим устройством. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Intaglietta М., а.о, Microvascular Research, 1970, 2, 462-473. 2.Wiederhielm С. Methods in Medical Research, 1966, 11, 212 (прототип) .