Термошумовий пристрій для вимірювання температури

Номер патенту: 48268

Опубліковано: 15.08.2002

Автори: Маковська Вікторія Юріївна, Скрипник Юрій Олексійович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Термошумовий пристрій для вимірювання температури, який складається з двох підвищувальних трансформаторів, вторинні обмотки яких з'єднані послідовно, а їх середня точка заземлена, двох підсилювачів, входи яких з'єднані з потенціальними кінцями вторинних обмоток підвищувальних трансформаторів, суматора, перший вхід якого з'єднаний з виходом одного підсилювача, а другий вхід суматора через автоматичний перемикач та інвертуючий трансформатор з'єднаний з виходом другого підсилювача, до виходу суматора послідовно підключені квадратичний детектор, підсилювач низької частоти, синхронний детектор і показуючий пристрій, генератора частоти комутації, з'єднаного з керуючими входами синхронного детектора та автоматичного перемикача, який відрізняється тим, що до складу пристрою введені два частково оксидовані голчаті електроди для вводу в орган, що досліджується і ділянка тканини якого між оголеними частинами частково оксидованих голчатих електродів використовується як чутливий елемент, чотири конденсатори, перший та другий з яких включені між входами частково оксидованих голчатих електродів та первинними обмотками підвищувальних трансформаторів, які включені паралельно чутливому елементу, третій та четвертий конденсатори включені між виходами інвертуючого трансформатора та входами автоматичного перемикача, операційний підсилювач, перший резистор з постійним опором, що включений між входом та виходом операційного підсилювача, фільтр нижчих частот, вхід якого з'єднаний через частково оксидовані голчаті електроди та чутливий елемент з входом операційного підсилювача, вихід якого з'єднаний з входом показуючого пристрою.

2. Пристрій по п. 1, який відрізняється тим, що додатково містить другий та третій резистори з постійними однаковими опорами, ключ та перетворювач для добуття кореня, вхід якого підключений до виходу операційного підсилювача, а його вихід через ключ і паралельно під'єднаний другий резистор з'єднаний з одним із входів автоматичного перемикача, до другого входу якого також паралельно під'єднаний третій резистор.

Текст

1 Термошумовий пристрій для вимірювання температури, який складається з двох підвищувальних трансформаторів, вторинні обмотки яких з'єднані послідовно, а їх середня точка заземлена, двох підсилювачів, входи яких з'єднані з потенціальними кінцями вторинних обмоток підвищувальних трансформаторів, суматора, перший вхід якого з'єднаний з виходом одного підсилювача, а другий вхід суматора через автоматичний перемикач та інвертуючий трансформатор з'єднаний з виходом другого підсилювача, до виходу суматора послідовно підключені квадратичний детектор, підсилювач низької частоти, синхронний детектор і показуючий пристрій, генератора частоти комутації, з'єднаного з керуючими входами синхронного де тектора та автоматичного перемикача, який відрізняється тим, що до складу пристрою введені два частково оксидовані голчаті електроди для вводу в орган, що досліджується і ділянка тканини якого між оголеними частинами частково оксидованих голчатих електродів використовується як чутливий елемент, чотири конденсатори, перший та другий з яких включені між входами частково оксидованих голчатих електродів та первинними обмотками підвищувальних трансформаторів, які включені паралельно чутливому елементу, третій та четвертий конденсатори включені між виходами інвертуючого трансформатора та входами автоматичного перемикача, операційний підсилювач, перший резистор з постійним опором, що включений між входом та виходом операційного підсилювача, фільтр нижчих частот, вхід якого з'єднаний через частково оксидовані голчаті електроди та чутливий елемент з входом операційного підсилювача, вихід якого з'єднаний з входом показуючого пристрою Винахід відноситься до області термометрії і може бути застосований для вимірювання температури у важко доступних об'єктах по значенню теплових шумів чутливого елемента з електричним опором переважно для вимірювання температури внутрішніх органів та тканин людей і тварин Для вимірювання температури внутрішніх органів та тканин використовують контактні термометри, чутливі елементи яких (термопара або терморезистор) уживлені в досліджуємий організм Для вживления чутливого елементу у такі органи як мозок, легені, серце потрібна серйозна операція Тому краще у якості чутливого елемента безпосередньо використовувати досліджувану ділянку органа або тканини, а зняття інформації виконува ти за допомогою електродів, техніка введення яких достатньо добре відпрацьована Відомо, ЩО у будь-якому середовищі, що має дисипативні властивості, тобто активні електричні втрати, виникають теплові електричні флюктуацм або тепловий шум Середнє квадратичне значення шумової напруги пропорційно абсолютній температурі досліджуємого середовища, що випливає з рівняння Найквіста Трудність використовування теплових шумів для вимірювання температури полягає у низькому рівні корисного сигналу, який складає одиниці або десятки мікровольт При вимірювання температури органів та тканин живих організмів у діапазоні 35 45°С напруга теплових шумів знаходиться у межах 0 7 0 9мкВ, а за поту 2 Пристрій по п 1, який відрізняється тим, що додатково містить другий та третій резистори з постійними однаковими опорами, ключ та перетворювач для добуття кореня, вхід якого підключений до виходу операційного підсилювача, а його вихід через ключ і паралельно під'єднаний другий резистор з'єднаний з одним із входів автоматичного перемикача, до другого входу якого також паралельно під'єднаний третій резистор О 00 (О 00 48268 жністю 10 17 10 16Вт (див Саватеев А В Шумовая термометрия — Л Энергоатомиздат Ленинград отд-ние, 1987, стр 113 - 114) Проблемою є високоточне вимірювання такого малого теплового шуму на фоні спільномірних, а ІНОДІ більш потужніших власних шумів вимірювальної апаратури Це рішення також ускладнюється тим, що як корисний сигнал - тепловий шум, який несе інформацію про виміряєму температуру, так і перешкода - власний шум апаратури, є нерозрізненними по спектральному складу, тому малоефективними виявляються ВІДОМІ у радіоелектроніці методи виділення та вимірювання слабких регулярних сигналів на фоні шумів Додаткові ускладнення вимірювання температури органів тканин живих організмів виникають із-за невизначеності електричного опору досліджуваної ділянки між електродами Тим більше, що опір біологічних об'єктів є нелінійним, і його значення залежить від прикладеної напруги та протікаючого струму Тому непрямі виміри, що базуються на роздільному вимірюванні напруги теплових шумівта електричного опору зондуючої ділянки організму, є малоефективними Відомий термошумовий пристрій для вимірювання температури (див Спектор С А Электрические измерения физических величин Л Энергоатомиздат Ленинград Отд-ние, 1987, стр 266 267), який складається з чутливого елементу у вигляді резистора, що через перший перемикач з'єднаний з послідовно підключеними підсилювачем, смугастим фільтром та квадратором, вихід якого через другий перемикач з'єднаний з двома запам'ятовуючими пристроями, виходи яких під'єднані до блоку віднімання, вихід якого через перший перемикач, чутливий елемент та третій перемикач з'єднаний з масштабуючим підсилювачем, вихід якого через детектор з'єднаний з показуючим пристроєм Пристрій також вміщує ключ, за допомогою якого вхід підсилювача одночасово з перемиканням першого перемикача замикається на землю, а резистор чутливого елементу за допомогою першого перемикача відключається від входу підсилювача та поєднується до блоку віднімання і входу масштабуючого підсилювача Завдяки наявності у схемі термошумового пристрою перемикачів та ключа, який замикається на землю, коректується вплив власних шумів вимірювального каналу та температурного коефіцієнту опору (ТКО) чутливого елементу Але відключення чутливого елементу від підсилювача у момент його заземлення змінює рівень власних шумів вимірювального каналу, тому що інтенсивність шумів визначається значенням опору вхідного копа підсилювача, тому перемикання чутливого елементу з одного копа в друге спричиняє додаткову похибку з-за зміни значення вхідного опору підсилювача Відомий також термошумовий пристрій для вимірювання температури за А С СРСР № 521478, МПК G01K7/30 1972 (Бюл №26, 1976), який складається з двох підвищуючих трансформаторів, вторинні обмотки яких з'єднані послідовно, а їх середня точка заземлена, двох підсилювачів, входи яких з'єднані з потенціальними кінцями вторинних обмоток трансформаторів, суматора, перший вхід якого з єднаний з виходом одного підсилювача, а другий вхід суматора через автоматичний перемикач та інвертуючий трансформатор з'єднаний з виходом другого підсилювача, до виходу суматора послідовно підключені квадратичний детектор, підсилювач низької частоти, синхронний детектор і показуючий пристрій, генератора частоти комутації, з'єднаного з керуючими входами синхронного детектора та автоматичного перемикача Завдяки періодичній ЗМІНІ фази однієї з напруг на 180° результат суми з іншою напругою визначається тільки корельованими шумами, які виходять тільки з спеціального чутливого елемента Шуми двох підсилювачів, двох трансформаторів та з'єднувальних дротів є некорельованими між собою і їх сума у результаті інвертування не змінюється Тому глибина модуляції на вході квадратичного детектора визначається тільки шумовою напругою чутливого елементу і, як наслідок, температурою Але рівень корисної шумової напруги при ЗМІНІ температури у діапазоні 35 - 45°С є дуже малим Коефіцієнт глибини амплітудної модуляції сумарної напруги не перевищує сотої, а також тисячної долі процента Виділити та виміряти напругу такої малої обвідної модульованого сигналу досить важко Тому що дозволяюча здатність та чутливість відомого пристрою в указаному діапазоні температур є недостатньою Крім того, виділяєма та підсилюєма низькочастотна напруга у цьому пристрої пропорційна не тільки тепловим флюктуаціям чутливого елементу, але й його електричному опору, що для медично-біологічних досліджень є небажаним з-за невизначеності значення опору досліджуємо! ділянки організму та ЙОГО НЄЛІНІЙНОСТІ Задачею винаходу є створення такого термошумового пристрою для вимірювання температури, у якому введення нових елементів та зв'язків забезпечило б виключення впливу значення опору досліджуємої ділянки органа або тканини на результат вимірювання шумової напруги без відключення чутливого елементу від входу вимірювального тракту, що підвищило би точність та чутливість вимірювання температури Поставлена задача вирішується тим, що термошумовий пристрій для вимірювання температури, який складається з двох підвищуючих трансформаторів, вторинні обмотки яких з'єднані послідовно, а їх середня точка заземлена, двох підсилювачів, входи яких з'єднані з потенціальними кінцями вторинних обмоток трансформаторів, суматора, перший вхід якого з'єднаний з виходом одного підсилювача, а другий вхід суматора через автоматичний перемикач та інвертуючий трансформатор з'єднаний з виходом другого підсилювача, до виходу суматора послідовно підключені квадратичний детектор, підсилювач низької частоти, синхронний детектор і показуючий пристрій, генератора частоти комутації, з'єднаного з керуючими входами синхронного детектора та автоматичного перемикача, згідно з винаходом, до складу пристрою введені два частково оксидовані голчаті електроди для вводу в орган, що досліджується, і ділянка тканини якого між оголеними частинами 48268 частково оксидованих голчатих електродів використовується в якості чутливого елемента, чотири конденсатори, перший та другий з яких включені між входами частково оксидованих голчатих електродів та первинними обмотками підвищуючих трансформаторів, які включені паралельно чутливому елементу, третій та четвертий конденсатори включені між виходами інвертуючого трансформатора та входами автоматичного перемикача, операційний підсилювач, перший резистор з постійним опором, що включений між входом та виходом операційного підсилювача, фільтр нижчих частот, вхід якого з'єднаний через частково оксидовані голчаті електроди та чутливий елемент з входом операційного підсилювача, вихід якого з'єднаний з входом показуючого пристрою Доцільно щоб термошумовий пристрій для вимірювання температури додатково містив другий та третій резистори з постійними однаковими опорами, ключ та перетворювач для добуття кореня, вхід якого підключений до виходу операційного підсилювача, а його вихід через ключ і паралельно під'єднаний другий резистор, з'єднаний з одним із входів автоматичного перемикача, до другого входу якого також паралельно під'єднаний третій резистор Введення частково оксидованих голчатих електродів забезпечує доступ до внутрішніх органів та тканин людини або тварини, а введення чотирьох конденсаторів забезпечує розділення змінного та постійного струму без їх додаткової комутації та відключення Перший та другий конденсатори, що створюють резонансне коло разом з трансформатором, розділяють трансформаторні ділянки, виділяючи знакозмінну складову шумового сигналу від постійного струму, який протікає через чутливий, елемент від фільтра нижчих частот до введеного операційного підсилювача Третій та четвертий конденсатори розділяють ділянки інвертуючого трансформатора по шумовій напрузі від вихідної постійної напруги операційного підсилювача, яка через послідовно з'єднані перетворювач для добуття кореня, ключ, паралельно під'єднаний другий резистор та автоматичний перемикач поступає на один з входів суматора Завдяки включенню між виходом фільтра нижчих частот частково оксидованих голчатих електродів, введених в чутливий елемент (опір досліджуємої ділянки органу або тканини), та входом операційного підсилювача, у якого між входом та виходом включений перший резистор, забезпечується отримання вихідного сигналу пропорційного тільки температурі, при цьому нелінійність та нестабільність опору чутливого елементу не впливає на покази вимірювання температури Внаслідок періодичного додавання вихідної напруги пристрою на один з входів автоматичного перемикача виникає поглиблення амплітудної модуляції у детектуючій напрузі, що підвищує чутливість пристрою до теплових шумів і, як наслідок, до вимірюваної температури Таким чином, введення нових елементів та зв'язків підвищує точність та чутливість термошумового пристрою при вимірюванні температури досліджуємої ділянки органу або тканини На фігурі показана функціональна схема термошумового пристрою для вимірювання темпера тури Пристрій підключений до чутливого елементу 1 і складається з частково оксидованих голчатих електродів 2 та 3, вхідних клем 4 та 5, першого та другого конденсаторів 6 та 7, підвищуючих трансформаторів 8 та 9, одного та другого підсилювачів 10 та 11, інвертуючого трансформатора 12, третього та четвертого конденсаторів 13 та 14, автоматичного перемикача 15, суматора 16, квадратичного детектора 17, підсилювача 18 низької частоти, синхронного детектора 19, фільтра 20 нижчих частот, операційного підсилювача 21, першого резистора 22 з постійним опором, показуючого пристрою 23, перетворювача для добуття кореня 24, ключа 25, другого та третього постійних резисторів 26 та 27, генератора 28 частоти комутації Позицією 29 позначена досліджуєма ділянка організму Чутливий елемент 1, яким є досліджуєма ділянка організму 29, через частково оксидовані голчаті електроди 2 та 3, ВХІДНІ клеми 4 та 5, перший та другий конденсатори 6 та 7 приєднаний до паралельно під'єднаних підвищуючих трансформаторів 8 та 9 Вторинні обмотки цих трансформаторів включені послідовно, а їх середня точка заземлена До потенційних виходів обмоток приєднані підсилювачі 10 та 11 Вихід ОДНОГО підсилювача 11 через інвертуючий трансформатор 12 та роз'єднувальні третій і четвертий конденсатори 13 та 14 з'єднаний з входами автоматичного перемикача 15, вихід якого підключений до одного входу суматора 16, а до другого входу цього суматора під'єднується вихід другого підсилювача 10 До виходу суматора 16 під'єднані послідовно з'єднані квадратичний детектори, підсилювач 18 низької частоти, синхронний детектор 19 та фільтр 20 нижчих частот Через вихід фільтра 20, ВХІДНІ клеми 4 і 5, частково оксидовані голчаті електроди 2 та 3 чутливий елемент 1 з'єднується з входом операційного підсилювача 21, у коло зворотного зв'язку якого підключений перший резистор 22 з постійним опором Вихід операційного підсилювача 21 з'єднаний з показуючим пристроєм 23 та послідовно з'єднаними перетворювачем для добуття кореня 24 і ключем 25, вихід якого через паралельно приєднаний другий резистор 26 підключається до одного з входів автоматичного перемикача 15, до другого входу якого також паралельно приєднується третій резистор 27 Керуючи входи автоматичного перемикача 15 та синхронного детектора 19 під'єднані до виходу генератора частоти комутації 28 Робота пристрою відбувається у двох режимах у першому режимі ключ 25 знаходиться у розімкнутому стані (відсутній зв'язок автоматичного перемикача 15 з виходом операційного підсилювача 21), у другому режимі ключ 26 знаходиться у замкнутому стані (присутній вказаний зв'язок) Перший режим забезпечує підвищення точності виконання вимірів температури за рахунок виключення впливу нестабільного і нестабільного опору чутливого елемента на рівень теплових шумів Другий режим забезпечує підвищення чутливості за рахунок поглиблення глибини модуляції Робота пристрою у першому режимі відбувається наступним чином Напруга теплових шумів чутливого елементу 1 7 48268 досліджуємої ділянки органу або тканини 29 знімається за допомогою частково оксидованих голчатих електродів 2 та 3, оксидоване покриття яких виключає шунтуючу дію оточуючих тканин Перший та другий конденсатори 6 та 7 разом з первинними обмотками трансформаторів 8 та 9 утворюють паралельні кола послідовного резонансу, налаштовані на частоту fo максимальної спектральної густини теплового шуму для температури діапазону 35 - 45°С (20 - ЗОкГц) Відносна смуга пропускання резонансного кола визначається добротністю обмоток трансформаторів та знаходиться у межах 20 - 30% від частоти резонансу (Af/fo » 0,2 - 0,3) Попередньо підсилена підвищуючими трансформаторами 8 та 9 шумова напруга KUx(t), де К - коефіцієнт трансформації, розщеплюється вторинними обмотками трансформаторів на дві протифазні корельовані напруги KUx(t) та - KUx(t) Протифазні напруги поступають на входи підсилювачів 10 та 11 з коефіцієнтами підсилення Кі та «2 (Кі и Кг) і власними шумами Uwi(t), UW2(t), які між собою не корельовані Так як корисний шумовий сигнал значно менший власних шумів підсилювача (Ux(t) < Uw(t), то на виході підсилювачів формуються комплексні сумарні напруги U10=Uw1-KK1Ux, (1) U i i = U w 2 + KK 2 U x , (2) Напруга U-ю з виходу підсилювача 10 поступає безпосередньо на один з входів суматора 16 Напруга Un з виходу підсилювача 11 поступає на інвертуючий трансформатор 12 з коефіцієнтом підсилення, що дорівнює одиниці Через роз'єднувальний третій конденсатор 13 з трансформатора 12 знімається напруга Un у фазі з вхідним сигналом, а через роз'єднувальний четвертий конденсатор 14 з фазою, що на 180° повернута відносно вхідної напруги, - Un У результаті періодичних переключень автоматичним перемикачем 15 на другий вхід суматора 16 по черзі поступають комплексні напруги Ui5=UW2+KK2Ux, (3) U;5=UW2-KK2UX, (4) При одному положенню перемикача 15 на виході суматора 16 формується одна сумарна шумова комплексна напруга U;6=Uw1-KK1Ux + Uw2+KK2Ux (5) У другому положенні перемикача 15 на виході формується друга сумарна шумова комплексна напруга Враховуючи що шуми підсилювачів 10 та 11 Uw-i(t) і UW2(t) між собою є некорельованими, а коефіцієнт кореляції між шумовими сигналами KUx(t) та - KUx(t) близький до одиниці, дисперсію напруг сумарних сигналів (5) та (6) можна представити у вигляді 1 - UW1 6 •a +i U) ,2'+(KK2Ux)2 "=UW1 +i (8) При неперервній роботі перемикача 15 на виході квадратичного детектора 17 формується модульована по амплітуді напруга, що складається з пакетів сумарних напруг з дисперсіями (7) та (8), де коефіцієнт глибини модуляції виражається залежністю U ' 1 6 ' - U " 16 т = U' 16 _ U"16 (9) -2 -2 -2 -2 Ha виході квадратичного детектора 19 формується низькочастотна обвідна з напругою II U 17 - — 1L( ЛІ" - ®- U 2 1 6 П - U 1 2 1 6 1 )-2Ь-\ -9Q К 7 K-2LC к- U 2 K-\K И 2 X МОЇ UUJ де S17 - крутизна перетворення квадратичного детектора Напруга U17 низької частоти комутації F«fo підсилюється підсилювачем низької частоти 18, випрямляється синхронним детектором 19 та згладжується фільтром нижчих частот 20 *7 — 20 (А А \ U 2 0 = 2К K 1 K 2 S 1 7 K 1 8 S 1 9 K 2 0 U x , t і де Kis - коефіцієнт підсилення підсилювача низьких частот 18, Sig - крутизна перетворення синхронного детектора 19, К20 - коефіцієнт згладжування фільтра нижчих частот 20 Постійна напруга U20 надходить через частково голчаті електроди 2 та 3 на чутливий елемент 1, який генерує шумову напругу U x Резистивне середовище чутливого елементу 1 з еквівалентним опором Ri включене через частково оксидовані голчаті електроди 2 та 3 послідовно з операційним підсилювачем 21, у коло зворотного зв'язку якого під'єднаний перший резистор 22 с постійним опором F 2 Вихідна постійна напруга операційного ? підсилювача визначається відношенням опорів та F?2, тобто резисторів Кі R 2 _ U21 = U20 -2 U 2К 2 02) R Згідно залежності Ux В|Д температури, вираженою формулою Найквіста, отримуємо 03) Ux=4kT x R 1 A/ = де k - стала Больцмана, Д/ - смуга частот вимірюваної шумової напруги, q = 4кД/ - постійний коефіцієнт Тоді вихідна напруга U21 згідно з виразами (12) та (13) дорівнює U 2 1 = 2К K1K2S17K18S19K2oTxR2q = 2 „ „ = 2aK K 1 K 2 qT x , де a = S17K18SigK2oR2 - результуючий коефіцієнт перетворення одноканального тракта 48268 Отже, згідно виразу (14), при роботі пристрою у першому режимі вихідна напруга U21 прямо пропорційна вимірюємій температурі Тх чутливого елемента 1 на досліджуваній ДІЛЯНЦІ органу або тканини 29, а також не залежить від еквівалентного опору R1 чутливого елементу 1, що забезпечує високу точність виконання вимірів температури Виключення впливу значення опору чутливого елемента 1 на покази пристрою 23 виконується без відключення чутливого елементу 1 від входу вимірювального тракту, внаслідок чого рівень власних шумів не змінюється при комутації інвертуючого трансформатора 12 і не впливає на покази вимірювання Також повністю виключається вплив власних шумів підсилювачів 10 і 1 1 , трансформаторів 8 і 9 та шумів з'єднувальних дротів Відсутність перемикання у колі постійного струму чутливого елементу 1 також забезпечує виключення впливу нелінійного опору чутливого елемента, що властиво досліджуємому середовищу живого організму Робота пристрою у другому режимі виконується наступним чином Ключ 25 замикається і на вихід автоматичного перемикача 15 у його першому положенні подається напруга U 1 i5 = U w 2 + K K 2 U x + U 2 6 , ся на резисторі 26 при замиканні ключем 25 На виході суматора 16 формується сумарна шумова комплексна напруга U l i6 = U w 1 - K K 1 U x + U w 2 + K K 2 U x + U 2 6 (16) У другому положенні перемикача 15, коли на вхід суматора не подається додаткова напруга н а виході формується друга сумарна шумова напруга 0 " 1 6 виду (6) Дисперсію напруг сумарних сигналів (6) та (16) можна представити у вигляді U l 1 6 2 = Uwi2+(KK1Ux)2+Uw22+(KK2Ux)2 + (17) + 2К 2 К 1 К 2 пх 2 +п 2 б 2 , U"162=Uwi2+(KK1Ux)2+Uw22+(KK2Ux)2 (18) При неперервній роботі перемикача 15 на вході квадратичного детектора 17 формується модульована по амплітуді напруга, що складається з пакетів сумарних напруг з дисперсіями (17) та (18) При цьому коефіцієнт глибини модуляції виражається залежністю U'162-U"162 (19) U26 2Uwi + 2Uw2 + 2К (Кт + K 2 )Ux + U26 Напруга U-i7 частоти комутації F підсилюється підсилювачем низької частоти 18, випрямляється синхронним детектором 19 та згладжується фільтром нижчих частот 20 U 20" Вихідна -2 18°19^20 ( 4 K % K U- 2 U 2 6 ) , x+ 2 напруга операційного U'21 = S17K18S19K20R2 (20) підсилювача -2 2R -2 (21) Тепловими шумами другого резистора 26 у порівнянні з падінням напруги від вихідного струму перетворювача 24 можна знехтувати Тоді падіння напруги на другому резисторі 26 (22) =S /0 R 26 24 V 21 26' вхідної напруги S24 - крутизна перетворення перетворювача 24 у струм Враховуючи залежність (21), вихідна напруга U21 має вигляд —2 S17K18S19K20R2 : (23) 2R 21 U и- = + R3PU'21), де R3 - опір другого резистора 26, р = R3S24 ' коефіцієнт зворотного зв'язку Якщо вибрати значення опорів R3 та R4 другого та третього резисторів 26 та 27 близькими до значення опору чутливого елемента 1 досліджуємої ділянки органа або тканини (R3 = R4 и Ri), то враховуючи (14), отримаємо (15) де и 2 б ' комплексна напруга, яка створюєть U26 10 пропорційна відношенню опорів резисторів Ri та 2R -2 (4K%K2Ux+R3pU'21), (24) Наявність другого резистора 27 з умовою R3 = R4 виключає вплив теплових шумів резисторів 26 та 27 на глибину модуляції (19) і, як наслідок, на результат виміру температури -2 Підставивши значення Ux отримуємо 3 виразу (13) в (23), (25) (1-0,5ар) Отже, при роботі пристрою у другому режимі введення додатного зворотного зв'язку спричинює збільшення глибини модуляції (19) і, як наслідок, збільшується чутливість при виконанні вимірів температури При цьому на покази вимірюємої температури не впливає значення нелінійного та нестабільного опору чутливого елемента 1 Як показує вираз (24) при умові, коли (0,5сф^1) чутливість виконання вимірів збільшується, а при умові, (0,5сф=1) чутливість виконання вимірів теоретично збільшується нескінченно, а практично це обмежується виникненням автоколивань Якщо, наприклад, вибрати 0,5сф«0,99, то відношення напруг (25) та (14) U 21 • ^ 1 = 100, (26) U'21 тобто при наявності зворотного зв'язку чутливість збільшиться у 100 разів Запропонований термошумовий пристрій дозволяє виконувати вимірювання температури внутрішніх органів людини та тварини у діапазоні (35 45)°С з похибкою не більше 0,1 К та чутливістю 0,05°С, а при введенні додатного зворотного зв'язку з чутливістю 0,001 °С без шкідливого впливу на досліджувану ділянку тіла Фіг. ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Thermal-noise device for measuring temperature

Автори англійською

Skrypnyk Yurii Oleksiiovych, Makovska Viktoria Yuriivna

Назва патенту російською

Теплошумовое устройство для измерения температуры

Автори російською

Скрипник Юрий Алексеевич, Маковская Виктория Юрьевна

МПК / Мітки

МПК: G01K 7/30

Мітки: вимірювання, термошумовий, пристрій, температури

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/6-48268-termoshumovijj-pristrijj-dlya-vimiryuvannya-temperaturi.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Термошумовий пристрій для вимірювання температури</a>

Подібні патенти