Устройство для измерения биоэлектрических сигналов растений Советский патент 1982 года по МПК A01G7/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ РАСТЕНИЙ

1

Изобретение относится к биологии растений, в частности для измерения биопотен.циалов и напряженности их естественного электрического поля.

Известно устройство для экспресс-диагностики функционального состояния растений, в соответствии с которым снимаемый с растений биосигналы усиливают и преобразуют с помощью поляризационных, пороговых и двустабильных элементов, после чего восстанавливают их временные и амплитудные параметры 1 .

Однако исследуемый биосигнал усиливают и преобразуют его параметры с помощью нескольких видов обработки сигналов, выполняемых на базе поляризационных, пороговых и двустабильных схем, что приводит к возникновению в измерительных цепях шумов, обусловленных флуктуационными и релаксационными процессами, снижающих чувствительность измерений. Кроме того, устройство не позволяет измерять напряженность естественного электрического поля растений.

Целью изобретения является повышение чувствительности измерений биоэлектрических сигналов растений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно снабжено сумматором, умножителем частоты и квадратичным детектором, при этом выходы генераторов через последовательно соединенные сумматор, умножитель частоты и квадратичный детектор соединены с входом преобразователя частоты в напряжение.

На чертеже приведена схема для измерения биоэлектрических сигналов растений.

Схема содержит два воспринимающих

10 электрода 1 и 2, которые через резисторы 3 и 4 величиной порядка 1 МОм, предназначенные для исключения влияния емкости электродов на результаты измерений, соединены один с катодным, а другой с анодным выводами встречно-включенных пар 5 и 6

15 варакторов, образующих частотные модуляторы генераторов 7 и 8, позволяют реализовать противофазную частотную модуляцию, сумматор 9, входы которого соединены с выходами генераторов, а выход подключен ко

20 входу умножителя 10 частоты, к выходу которого подключен квадратичный детектор 11, предназначенный для суммирования квадратов сигналов с частотой колебаний, равной умноженной в целое число раз частоте генераторов, выделения сигнала частоты взаимной модуляции и получения синусоидальной формы этого сигнала. Выход квадратичного детектора подключен к входу преобразователя 12 частоты в напряжение, к выходным клеммам которого подключают индикатор или регистрирующее устройство, например самописец. Устройство работает следующим образом. При отсутствии исследуемого биосигнала или воздействующего электрического поля растения, частоту колебаний на выходе квадратичного детектора 11 устанавливают с помощыЬ подстройки частоты генератора равной нулю. При воздействии биосигнала на воспринимающие электроды 1 и 2 разница частот Af между генераторами принимает значение, пропорциональное амплитуде исследуемого сигнала. После суммирования сигналов частота каждого из этих колебаний одновременно умножается в целое число раз, в связи с чем мгновенное значение Af также умножается на величину, равную коэффициенту умножения, т. е. принимает значение равное NAf, где N - коэффициент умножения. Квадратичный детектор, на вход которого одновременно поступает два сигнала, выделяет на выходе своего фильтра низкой частоты продукт взаимной модуляции с частотой, равной NAf, и восстанавливает синусоидальную форму этого сигнала, что исключает влияние высщих гармоник на результат измерений и снижает фон собственных помех. Значение частоты колебаний продукта взаимной модуляции, равное Af, преобразуют в напряжение, т. е. восстанавливают временные и амплитудные параметры исследуемого биосигнала, но на более высоком энергетическом уровне. Таким образом, линейное преобразование параметров биосигналов происходит на двух модулируемых, по частоте высокочастотных колебаниях, а их восстановление осуществляется на низкой частоте продукта взаимной модуляции, который получают после одновременного умножения высокочастотных колебаний и последующего суммирования квадратов высщих гармоник, в связи с чем первоначальное мгновенное значение разностной частоты между колебаниями, пропорциональное амплитуде биосигнала, умножается в число раз, равное коэффициенту умножения высокочастотных колебаний,, Один частотный вид преобразования и восстановления параметров исследуемого сигнала исключает другие виды или их комбинации, которые способствуют возникновению собственных щумов, ограничивающих чувствительность измерений. В данном случае чувствительность измерения параметров биоэлектрических сигналов определяется только крутизной модуляционной характеристики частотного модулятора и стабильностью средней частоты высокочастотных колебаний. Повыщение чувствительности достигается за счет реализации преимуществ частотной модуляции высокочастотных колебаний исследуемых биосигналов, умножения частоты этих колебаний, квадратичного детектирования сум «арного сигнала и частотного детектирования продукта взаимной модуляции, в связи с чем восстановленный сигнал практически не содержит помех. Формула изобретения Устройство для измерения биоэлектрических сигналов растений, включающее датчики генераторы с управляемыми по частоте колебательными системами и преобразователь частоты в напряжение, отличающееся тем, что, с целйю повыщения чувствительности, оно дополнительно снабжено сумматором, умножателем частоты и квадратичным детектором, при этом выходы генераторов через последовательно соединенные сумматор умножитель частоты и квадратичный детектор соединен с входом преобразователя частоты в напряжение. Источники информайии, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 731927, кл. А 01 G 7/00, А 01 N 27/04, 1977 (прототип).

П. EL