Спосіб визначення властивостей матеріальних об’єктів та пристрій для його здійснення

Изобретение позволяет повысить точность определения свойств контролируемого объекта за счет обеспечения интегральной оценки его физико-химических свойств и увеличения информативности и может найти применение в медицине и биологии при исследовании физического состояния биообъектов, а также в других областях при исследовании физико-химиче ских свойств различных объектов. Исследуемый объект помещают в высокочастотное электрическое поле между обкладками конденсатора, к которым приложено напряжение в виде пачек затухающих синусоидальных радиоимпульсов с регулируемой амплитудой и частотой заполнения Это напряжение плавно увеличивают до возникновения разряда в междуэлектродном промежутке В момент возникновения разряда, что сопровождается появлением свечения измеряют время задержки между началом пачки импульсов, при которой возник разряд, и моментом возникновения разряда и величину напряжения в момент возникновения разряда, после чего вычисляют индекс К равный отношению этих величин О свойствах исследуемого объекта судят либо путем сравнения значений индексов К на данной частоте для исследуемого объекта и того же вида объекта в норме, либо путем сравнения частотных зависимо "Т. 1660572 числяется в блоке 4 обработки и вычисления, содержащем компаратор 11, блок 12 измерения временного интервала, генератор 13 тактовых импульсов, блок 14 деления, формирователь 15 импульсов, блок 16 выборки-хранения и аналого-цифровой преобразователь 17 Результаты измерений регистрируются в блоке 5 регистрации 2 с и 4 з п. ф-лы, 3 ил стей индекса К. Исследуемый объект помещается в камеру 9, которая вместе с фотоприемником 10 составляет датчик 3, куда поступает напряжение с выхода генератора 2 высоковольтных радиоимпульсов. Последний управляется блоком 1 управления, содержащим блок 6 запуска, генератор 7 линейно изменяющегося напряжения и блок 8 регулировки частоты. Индекс К вы Изобретение относится к исследованиям физических и химических свойств материальиь/х обьектов и может быть использовано в медицине для исследования физического состояния биообъектов, в тех- 5 нике для исследования свойств материалов и веществ, а также в других областях народного хозяйства для определения физико-химических свойств веществ, живых организмов и материалов 10 Цель изобретения - повышение точности определения свойств объекта путем обеспечения интегральной оценки его физико-химических свойств и увеличение информативности, а также расширение 15 функциональных возможностей Способ определения физико-химических свойств материальных объектов состоит в воздействии на объект или его часть, помещенные между электродами, высоко- 20 частотным электрическим полем, напряженность которого увеличивают до возникновения разряда в междуэлектродном пространстве. При этом воздействующее поле создают приложением к 25 электродам пачек затухающих синусоидальных радиоимпульсов с нарастающей амплитудой напряжения, регистрируют па раметры воздействия, а о свойствах исследуемого объекта судят по знаку и величине 30 отклонения значения индекса К исследуе мого объекта для заданной величину электрического поля (приложенного к электродам напряжения) по сравнению со значением индекса К характерного для того 35 же вида объектов в норме для той же частоты радиоимпульсов, при этом индекс К определяют из соотношения где г - временной интервал между началом первой пачки радиоимпульсов, вызвавшей разряд, и моментом возникновения разряда, U - значение напряжения в момент возникновения разряда. С целью расширения функциональных возможностей регистрируют частотную за висимость индекса К, о свойствах исследуемого объекта судят по знаку и величине отклонения частот соответствующих положению максимумов индекса К исследуемого объекта по сравнению с частотами, соответствующими положению максимумов индекса К, характерных для того же вида объектов в норме В этом случае исследования повторяют последовательно на нескольких частотах регистрируют параметры воздействующего напряжения, его частоту и напряжение, а также регистрируют временной интервал г от момента приложения пачки радиоимпульсов вызвавшей разряд и свечение, до момента возникновения разряда, относят величину временного интервала к величине напряжения и строят зависимость изменения отношения этих параметров (индекс К) от частоты, при этом закон изменения во времени напряженности электрического поля сохраняют неизменным в ходе измерений, а диапазон изменения частот варьируют в зависимости от вида исследуемого объекта П р и м е р ! Регистрация термического воздействия на кожу животного. По известной методике на задней ноге морской свинки вызывают ожог І-ІІ степени. Устанавливают датчик на месте ожога и подключают его к источнику затухающих синусоидальных радиоимпульсов, амплитуду которых плавно увеличивают до возникновения разряда в междуэлектродном пространстве рабочего органа, регистрируя параметры воздействия, частоту и амплитуду воздействующих импульсов В момент возникновения свечения между электродами фиксируют время и приложения, время т2 возникновения свечения и соответствую. 40 щую ему величину мгновенного значения напряжения U вычисляют т= t2-ti, определяют индекс К в заданном диапазоне частот Аналогичное измерение производят на симметричном участке. 45 Максимальное значение индекса К в области термического ожога имело место на 1660572 6 Устройство содержит (фиг 1) блок 1 упчастоте 50 кГц, в то время как над областью равления, генератор 2 высоковольтных раздорового участка тела максимальное знадиоимпульсов датчик 3 блок 4 обработки и чение индекса К имело место на частоте 90 вычисления и блок 5 регистрации, В свою кГц. П р и м е р 2. Определение влияния 5 очередь блок 1 управления содержит блок 6 запуска, генератор 7 линейно изменяющегорастворимых солей на физико-химические ся напряжения (ГЛИН 7} и блок 8 регулировсвойства дистиллированной воДы. Заполняки частоты Датчик 3 включает камеру 9 для ют кювету дистиллированной водой и региразмещения исследуемого объекта, которая стрируют кривую зависимости индекса К от частоты, максимальное значение индекса К 10 в зависимости от вида исследуемого объекопределено на частоте 38 кГц. та может иметь различную конфигурацию и фотоприемник 10 Блок 4 обработки и выВ кювету наливают 1 %-ный водный расчисления содержит компаратор 11, блок 12 твор хлористого кальция, регистрируют чаизмерения временного интервала, генерастотную зависимость индекса К, при этом результат показал для исследуемого раство- 15 тор 13тактовых импульсов, блок 14 деления, ра наличие двух максимумов индекса К - на формирователь 15 импульсов, блок 16 вычастотах 42 кГц и 18 кГц. борки-хранения и аналого-цифровой преобразователь 17 При заполнении кюветы 10%-ным водным растрором хлористого кальция регистВарианты конкретного выполнения узрируется также два максимума кривой 20 ла датчика 3 (фиг 3 и 4} включают плоскую частотной зависимости индекса К - на часдиэлектрическую прозрачную камеру 18 с тотах 44 кГц и 18 кГц прозрачным электролитом 19 в ее полости, погруженным в электролит 19 электричеТаким образом, изменение физико-хиским контактом 20 с отводящим проводом мических свойств воды за счет изменения концентрации растворенных в ней веществ 25 21, контактирующую с камерой 18 плоскую сопровождается изменением количества прозрачную диэлектрическую разрядную максимумов частотной зависимости индеккамеру 22, полость 23 которой заполнена са К и изменением их частот смесью газов, исследуемое вещество (жидкость) в сосуде (кювете) 24 (фиг 3) между П р и м е р 3. Определение всхожести семян сахарной свеклы. 30 камерой 22 и электродом 25 На фиг.4 указаЗаполняют кювету дистиллированной ны часть исследуемого объекта 2 6> за з є млеводой, регистрируют частоту максимума ния 27 электрода 25 и объекта 26, кривой зависимости индекса К от частоты Устройство работает следующим обрадля воды 38 кГц. зом В кювету с исследуемой водой помеща- 35 В блоке 8 устанавливают заданную часют 5 жизнеспособных семян сахарной свектоту рабочего диапазона тен-ераторэ 2, халы в герметичной упаковке (например, в рактерного для исследуемого объекта. стеклянной пробирке), регистрируют частоВключают ГЛИН 7 вырабатывающий нарату максимума частотной зависимости инстающее пилообразное напряжение, подадекса К 40 кГц. 40 ваемое на вход управления амплитудой Далее извлекают упаковку и помещают генератора 2 высоковольтных радиоимпульновую упаковку-с нежизнеспособными сесов напряжения на выходе которого формименами (5 шт.), при этом максимум часготруется пачка возрастающих по амплитуде ной зависимости индекса К регистрируют импульсов затухающих колебании (фиг.2). на частоте 37 кГц 45 Таким образом, плавно увеличивают амплитуду напряжения, прикладываемого между Таким образом в результате проведеэлектродом 25 и электродом, образуемым ния исследований согласно предлагаемому камерой 18 с электролитом 19 и контактом способу представляется возможным опре20 деление качества посевного материала 50 Когда напряженность norm между элекНа фиг. 1 изображена структурная схема тродами достигнет соответствующего уровустройства для определения свойств матеня, возникает разряд и свечение газовой риальных объектов; на фиг.2 - временные смеси в полости 23 камеры 9 Свечение чедиаграммы, поясняющие его работу; на рез прозрачные стенки камер 22 м 18 возфмг.З,- вариант конкретного выполнения 55 действует на фотоприемник 10 входное узла датчика для определения свойств матеокно которого располагают вблизи поверхриалов (жидкостей, сыпучих тел); на фиг,4 ности прозрачной кямеры 1В вариант конкретного выполнения узла датВ фотоприемнике 10 СЯЄ'ОВҐІЯ энергия чика для исследования свойств объектов преобразуется в электрическим сигнал, дазначительных размеров, в том числе живых, лее поступающий не комм -р.лог) П. 7 1660572 Импульсы с выхода генератора 2 также поступают на формирователь 15, который по их переднему Фронту вырабатывает импульсы (много больше длительности переднего фронта импульса генератора 2), передним фронтом которых осуществляется запуск блока 12 измерения временного интервала и заполнение его тактирующими импульсами от генератора 13, а по заднему фронту - останов блока 12 и сброс его до прихода очередного импульса В момент прихода импульса с амплитудой, достаточной для того, чтобы вызвать разряд между электродами, заполнение тактирующими импульсами в блоке 12 измерения временного интервала прекращается передним фронтом импульса с компаратора 11 и выдается команда на считывание сигнала из блока 12 а блок 14 деления. Одновременно импульсы с генератора 2 поступают также на вход блока 16 выборкихранения, считывание из которого осуществляется по сигналу с компаратора 11, и через АЦП 17 информация о напряжении U, при котором происходит разряд, поступает на второй вход блока 14, в котором вычисляется индекс К как отношение временного интервала г к значению напряжения U. Сигнал с выхода блока 14 деления поступает на блок 5 регистрации, после чего цикл повторяется сначала. На выходе блока 5 автоматически получают частотную характеристику индекса К для исследуемого объекта в заданном диапазоне частот. при этом индекс К определяют из соотношения К= r/U, где х- временной интервал между началом 5 первой пачки радиоимпульсов, вызвавшей разряд, и моментом возникновения разряда; U -значение напряжения в момент возникновения разряда. 10 2. Способ по п.1. о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, регистрируют частотную зависимость индекса К, о свойствах исследуемого объекта судят по знаку и вели15 чине отклонения частот, соответствующих положению максимумов индекса К исследуемого объекта, по сравнению с частотами, соответствующими положению максимумов индекса К, характерных для того же вида 20 объектов в норме 3. Устройство для определения свойств материальных объектов, содержащее последовательно соединенные блок управления, генератор высоковольтных радиоимпуль25 сов, датчик, блок обработки и вычисления и блок регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения свойств объекта путем обеспечения интегральной оценки его физико-химических 30 свойств и увеличения информативности, в нем генератор высоковольтных радиоимпульсов выполнен в виде генератора высоковольтных затухающих радиоимпульсов с регулируемой начальной амплитудой им35 пульсов и частотой их заполнения, при этом выход блока обработки и вычисления подключен к выходу блока управления, а второй Формула изобретения 'его вход - к выходу генератора высоковоль1. Способ определения свойств материтных затухающих радиоимпульсов. альных объектов, состоящий в том, что на объект или его часть, помещенные между 40 4. Устройство по п.З о т л и ч а ю щ е е электродами, воздействуют высокочастотс я тем, что блок обработки и вычисления ным электрическим полем, увеличивая его выполнен в виде последовательно соедидо возникновения разряда в междузлектненных компаратора блока измерения вреродном пространстве, о т л и ч а ю щ и й с я менного интервала, к второму входу тем, что, с целью повышения точности 45 которого подключен генератор тактовых имопределения свойств объекта путем пульсов, и блока деления, а также формирообеспечения интегральной оценки его фивателя импульсов и последовательно зико-химических свойств и увеличения инсоединенных блока выборки-хранения и формативности, воздействующее поле аналого-цифрового преобразователя, выход создают приложением к электродам пачек 50 которого подключен к второму входу блока затухающих синусоидальных радиоимпульделения, а второй вход - к входу "Сброс" сов с нарастающей амплитудой напряжения блока деления, выходу блока деления и пери регистрируют параметры воздействия, а о вому входу блока выборки-хранения, второй физико-химических свойствах объектов сувход которого соединен с входом формиродят по знаку и величине отклонения значе- 55 вателя импульсов, выход которого подклюния индекса К исследуемого объекта на чен к третьему входу блока измерения рабочей частоте для заданной величины временного интервала, первый вход котороэлектрического поля по сравнению со знаго соединен также с третьим входом блока чением индекса К, характерного для того же выборки-хранения, причем вход компаратовида объектов в норме на той же частоте, 1660572 10 pa, вход формирователя импульсов и выход ратора линейно изменяющегося напряжеблока деления являются соответственно ния подключен к блоку запуска первым и вторым входами и выходом блока 6 Устройство п о п З , о т л и ч а ю щ е е обработки и вычисления. с я тем, что датчик содержит камеру или 5. Устройство по п.З, о т л и ч а ю щ е е - 5 кювету для размещения исследуемого объс я тем, что блок управления содержит блок екта, по двум сторонам которой напротив регулировки частоты и генератор линейно одна другой размещены пластины конденизменяющегося напряжения, выходы котосатора, являющиеся входом датчика, а нарых соединены с выходной шиной блока против третьей, прозрачной стороны управления, а входы-с входом блока управ- 10 установлен фотоприемник, выход которого ления, причем дополнительный вход генеявляется выходом датчика. Вых. ген.7 Вых. ген. 2 и Вых.Фэу on Вых.номп. Сброс Фаг.2 25 Фиг.З 1660572 26 CZZII 27 Редактор А.Долинич ' Фиг Составитель А Фальцман Техред М Моргентал Корректор И Муск'а Заказ 1858 Тираж 463 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва Ж-35 Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент" г Ужгород ул Гагарина 101