Індикатор енергопатогенних зон

Винахід відноситься до пристроїв, які визначають характеристики (амплітуду, частоту, напрямок) магнітних полів та може бути використаний для моніторингу земної поверхні, а також середовища існування людини з метою пошуку та складання карти аномалій магнітних полів у інфранизькочастотному діапазоні частот. На даний час, у результаті підвищення енергонасиченості навколишнього простору людини, інтенсивність електромагнітних полів антропогенного походження на деяких ділянках середовища існування людей перевершує природній фон в 100-1000 разів. У даному випадку можна стверджувати, що сформувався новий комплекс забруднювачів навколишнього середовища, на додаток до хімічних та радіаційних факторів - так званий "електронний смог". У результаті впливу підвищених доз електромагнітних полів на людський організм, у ньому може відбуватися цілий ряд фізіологічних та психологічних відхилень від норми. Зміни в організмі, що тривалий час знаходиться під впливом підвищених доз магнітних полів промислової частоти, свідчать про те, що магнітні поля у визначеному діапазоні частот можна віднести до безпорогових патогенних факторів. Виходячи з цього, визначення ступеня впливу електромагнітних полів на функції людського організму є найважливішою задачею поряд із забезпеченням хімічної та радіаційної безпеки. Відомо ряд приладів, які вимірюють параметри магнітних полів у широкому діапазоні частот та амплітуд (Геофизическое приборостроение. Вып.7, 1960. -114с.). Зазначені прилади мають частотний діапазон виміру параметрів магнітних полів від 0,1Гц до 5кГц, та амплітудний діапазон від 0,01нТл до 60мкТл. Вони призначаються для виміру параметрів магнітного поля Землі, а також застосовуються в геологорозвідці для пошуку корисних копалин. Найбільш близьким до запропонованого індикатора енергопатогенних зон є прилад, описаний в: Ю.В. Афанасьев. Феррозондовые приборы. -Л.: Энергоатомиздат, 1986. С.111, який містить датчик магнітного поля, що складається з двох ферозондових перетворювачів, кожний з який містить тонкий стержень з феромагнітного матеріалу, на якому розташована обмотка збудження та сигнальна обмотка, генератор збудження, перший вихід якого підключений до обмотки збудження першого та другого ферозондового перетворювача, при цьому ви хід першого ферозондового перетворювача з'єднаний із входом першого селективного підсилювача, вихід другого ферозондового перетворювача з'єднаний із входом другого селективного підсилювача, вихід першого селективного підсилювача з'єднаний з першим входом першого синхронного детектора, а вихід другого селективного підсилювача з'єднаний з першим входом другого синхронного детектора, причому другий ви хід генератора збудження з'єднаний із входом підвоювача частоти, вихід якого з'єднаний відповідно з другим входом першого синхронного детектора та другим входом другого син хронного детектора, вихід першого синхронного детектора з'єднаний з першим входом підсилювача постійного струму, а вихід другого синхронного детектора - із другим ходом підсилювача постійного струму, вихід якого з'єднаний із реєструючим пристроєм. Зазначений прилад дозволяє визначати інтенсивність та напрямок низькочастотних магнітних полів у діапазоні 0,1-100Гц як інтегральну величину по всьому спектрі. Однією з функцій даного приладу є пошук та визначення параметрів магнітних аномальних утворень, та вимір просторових градієнтів магнітного поля. Однак результати таких вимірів не дають однозначної відповіді на питання, у якому ступені сумарне магнітне поле зазначеного діапазону представляє потенційну небезпеку для людського організму. Електромагнітні поля різної інтенсивності та частоти генеруються в процесі життєдіяльності практично усіма тканинами й органами людини. Виходячи із законів взаємодії, особливу небезпеку для біологічних процесів повинні представляти зовнішні магнітні поля, частоти котрих можуть входити в резонанс частотам електричних коливань біологічних потенціалів організму. Найбільш критичними органами у цьому відношенні є серце та мозок, оскільки їхня діяльність безпосередньо керується електричними сигналами, і вони мають широко розгалужену мережу стр умопровідних каналів. Частотний діапазон коливань електричних потенціалів в організмі представлений частотами до 1кГц (див., наприклад, В.Л. Введенский, В.И. Ожогин. Сверхчувстви тельная магнитометрия и биомагнетизм. -М.: Наука, 1986. С.6). У цьому діапазоні максимальну небезпеку для людини представляють електромагнітні коливання в діапазоні частот від 4 до 9Гц, особливо для серця та мозку, як найбільш чуттєви х органів, які керують біологічними процесами в організмі. В основу винаходу поставлена задача створення приладу, який дозволяє вимірювати інтенсивність магнітних полів в інтервалі, обмеженому частотами від 4 до 9Гц за рахунок резонансної настройки датчика магнітного поля на найбільш критичну для організму людини частоту коливання біопотенціалів серця і мозку, а саме на частоту 49Гц. Поставлена задача вирішується тим, що в індикаторі енергопатогенних зон, що містить датчик магнітного поля, який складається з двох ферозондових перетворювачів, кожний із який містить тонкий стержень з феромагнітного матеріалу, на якому розташовані обмотка збудження та сигнальна обмотка, генератор збудження, перший вихід якого підключений до обмотки збудження першого та другого ферозондового перетворювача, при цьому вихід першого ферозондового перетворювача з'єднаний із входом першого селективного підсилювача, вихід другого ферозондового перетворювача з'єднаний із входом другого селективного підсилювача, вихід першого селективного підсилювача з'єднаний з першим входом першого синхронного детектора, а вихід другого селективного підсилювача з'єднаний з першим входом другого синхронного детектора, причому другий вихід генератора порушення з'єднаний із входом удвоювача частоти, вихід якого з'єднаний відповідно з другим входом першого синхронного детектора та другим входом другого синхронного детектора, вихід першого синхронного детектора з'єднаний з першим входом підсилювача постійного струму, а вихід др угого синхронного детектора - із другим входом підсилювача постійного струму, вихід якого з'єднаний із реєструючим пристроєм, датчик магнітного поля додатково містить LC-контур, підключений відповідно до сигнальної обмотки першого та другого ферозондового перетворювача. На рисунку зображена схема індикатора енергопатогенних зон. Індикатор енергопатогенних зон містить датчик магнітного поля 1, який складається з двох ферозондових перетворювачів 2 і 3, вхід котрих приєднаний до першого виходу генератора збудження 4. До сигнальної обмотки першого 2 та другого ферозондового перетворювача 3 підключено резонансний LC-контур 5. Вихід першого ферозондового перетворювача 2 з'єднаний із входом першого селективного підсилювача 6, а вихід другого ферозондового перетворювача 3 з'єднаний із входом другого селективного підсилювача 7. Вихід першого селективного підсилювача 6 з'єднаний з першим входом першого синхронного детектора 8, вихід другого селективного підсилювача 7 з'єднаний з першим входом другого синхронного детектора 9. Другий ви хід генератора збудження 4 з'єднаний із входом удвоювача часто ти 10, ви хід якого з'єднаний із другим входом першого 8 та другого 9 синхронного детектора відповідно. Вихід першого синхронного детектора 8 з'єднаний з першим входом підсилювача постійного струму 11, ви хід др угого синхронного детектора 9 з'єднаний із другим входом підсилювача постійного струму 11. Вихід підсилювача постійного струму 11 з'єднаний із реєструєстр уючим пристроєм 12. Індикатор енергопатогенних зон працює в наступним чином. Змінна напруга частотою f від генератора збудження 4 подається на котушки збудження ферозондів 2 та 3, у сердечниках яких генерується власне змінне магнітне поле. У результаті взаємодії змінного поля збудження частотою f та зовнішніх магнітних полів, у сердечниках ферозондів генерується змінне магнітне поле подвоєної частоти 2f, амплітуда якого залежить від величини зовнішніх магнітних полів. Змінне магнітне поле подвоєної частоти 2f індукується у сигнальних обмотках ферозондових перетворювачів 2 та 3 змінна напруга, амплітуда і полярність якого залежить від власної індуктивності ферозондового перетворювача, а також швидкості та напрямку зміни магнітного потоку в сердечниках ферозондових перетворювачів 2 і 3. Завдяки введенню в датчик магнітного поля 1 додаткового LC-контур у 5, приєднаного до сигнальних обмоток ферозондових перетворювачів 2 і 3 та настроєного на резонансну частоту, близьку до частоти 2f, відбувається внутрішнє параметричне підсилення сигналу датчика магнітного поля 1 в області частот 4-9Гц та подавлення сигналу за межами цієї області, тобто нижче 4Гц і вище 9Гц. Змінна напруга частотою 2f з сигнальних обмоток ферозондових перетворювачів 2 та 3 подається на входи селективних підсилювачів 6 та 7 відповідно, які настроєні на посилення другої гармоніки вихідного сигналу датчика магнітного поля 1. Двотактна (диференціальна) схема посилення необхідна для подавлення помилкових парних гармонік у самих селективних підсилювачах 6 та 7, а також для зменшення впливу наведень по ланцюгах живлення та електромагнітним ланцюгам вхідних елементів ферозондових перетворювачів 2 та 3. З виходу селективного підсилювача 6 сигнал надходить на перший вхід (канал посилення) синхронного детектора 8, а із виходу селективного підсилювача 7 - на перший вхід (канал посилення) синхронного детектора 9. Одночасно з цим, із другого виходу генератора збудження 4 опорний сигнал частотою f подається на вхід удвоювача частоти 10. З виходу удвоювача частоти сигнал частотою 2f надходить на другий вхід синхронного детектора 8 та другий вхід синхронного детектора 9. Двоканальна схема синхронних детекторів 8 та 9 працює в режимі параметричної демодуляції та реалізує властивості взаємно кореляційного фільтра. Узгодження фаз сигналів у каналах посилення синхронних детекторів 8 та 9 здійснюється опорним сигналом з виходу удвоювача частоти 10. З виходу синхронних детекторів 8 та 9 погоджені по фазі сигнали надходять на перший та другий входи підсилювача постійного струму 11, що використовується для подальшого посилення демодульованого сигналу. Після підсилювача постійного струму 11 сигнал надходить у реєструючий пристрій 12, який являє собою аналогово-цифровий перетворювач та графічний дисплей, на якому в цифровому виді відображається результат вимірів. Оскільки сумарний коефіцієнт підсилення в електронній схемі індикатора енергопатогенних зон задається заздалегідь і має постійне значення, а чутливість датчика магнітного поля 1 має лінійну характеристику у відношенні амплітуди зовнішнього магнітного поля, цифрові дані з реєструючого пристрою 12 однозначно переводяться в абсолютне значення амплітуди вимірюваного поля. Ефективність роботи приладу оцінювалася за результатами попереднього калібрування датчика магнітного поля на кільцях Гельмгольца в діапазоні частот 1-12Гц. Спектральна чутливість датчика представлена в таблиці: Таблиця Частота магнітного поля, Гц 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Чутливість датчика, мкВ/нТл менш 0,1 0,9 7,8 19,1 22,2 22,9 23,0 22,5 20,1 10,7 8,1 менш 0,1 На підставі даних, наведених у таблиці, можна зробити наступні висновки: спектральна чутливість датчика магнітного поля в заявленому діапазоні 4-9Гц має максимальне значення та у межах похибки вимірів відрізняється не більше ніж на 14%. Чутливість за межами заявленого діапазону різко зменшується та дає систематичну похибку зміни не більш 18% у позитивну сторону, яка далі враховується при обробці результатів вимірів. При конкретній реалізації індикатора енергопатогенних зон, вхідні параметри реєструючого пристрою були підібрані та скореговані таким чином, що за відсутності полів в області частот 4-9Гц показання дисплею реєструючого пристрою відповідають нульовому значенню.