Устройство для определения степени утомления человека

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ УТОМЛЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА, содержащее последовательно соединенные кнойку испытуемого, триггер, ждущий мультивибратор паузы, ждущий мультивибратор сброса, выход которого соединен с вторым входом триггера, и последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты, блок управления и реверсивный счетчик, а также формирователь импульсов, выход которого соединен с входом источника света, пульт управления, выход которого соединен с вторым входом блока управления, и регистратор, вход которого соединение выходом триггера, о т л и ч а ю це е с я тем, что, с целью повышения точности измерения степени утомления человека, оно содержит преобразователь код - длительность , выход которого соединен с формирователем импульсов и регистратором , первый вход преобразователя код - длительность соединен с вторым выходом делителя частоты, а второй с вторым выходом блока управления, и преобразователь код - число импуль сов, входы которого соединены соот- jg ветственно с выходом генератора им (Л пульсов, третьим выходом блока управ ления и вторым выходом пульта управ-, ления, а выход - с вторым входом реверсивного счетчика, выход которого соединен с третьим входом преобразова1 еля код - длительность, причем выход триггера соединен с третьим входом блока управления. да о 00

СОЮЗ GOBETCN4X

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3$D,A 6l В 5/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblYMA (21) 3435755/28-13 (22) 1 1.05.82 (46) 28.02.84. Бюл. В 8 (72 ) Г.Г. Баранов, Р.Г. Вагапов, P ..Ш.Марданов и М.H..Шевцов (71) Казанский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им ° В.И.Ульянова-Ленина (53) 615 ° 475(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 663371, кл. A 61 В 3/00, 1978

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 3342170/28-13, 02.03.82 (прото кп) . (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СТЕПЕНИ УТОМЛЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА, содержащее последовательно соединенные кнопку испытуемого, триггер, ждущий мультивибратор паузы, ждущий.мультивибратор сброса, выход которого соединен с вторым входом триггера, и последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты, блок управления и реверсивный счетчик, а также формирователь импульсов, выход

„.SUÄÄ 1076087. А которого соединен с входом источника ° света, пульт управления, выход которого соединен с вторым входом блока управления, и регистратор, вход которого соединен с выходом триггера, о т л к ч а в щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения степени утомпения человека, оно содержит преобразователь код - длительность, выход которого соединен с формирователем импульсов и регистратором, первый вход преобразователя код - длительность соединен с вторым выходом делителя частоты, а второй— с вторым выходом блока управления, : и преобразователь код — число кмпуль сов, входы которого соединены соот- е ветственно с выходом генератора импульсов, третьим выходом блока ynpaz ления к вторым выходом пульта управ-. ления, а выход — с вторым входом реверсивного счетчика, выход которого соединен с третьим входом преобразователя код - длительность, причем выход триггера соединен с треть- ры, им входом блока управления °

1076087

Цель изобретения — повышение точности измерения степени утомления человека.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения степе-50 ни утомления человека, содержащее последовательно соединенные кнопку испытуемого, триггер, ждущий мультивибратор паузы, ждущий мультивибратор сброса, выход которого соединен с вторым входом триггера, и последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты, блок управления и реверсивный счетчик, а также формирователь импульсов, выход 60 которого соединен с входом источника света, пульт управления, выход которого соединен с вторым входом блока управления, и регистратор, вход которого соединен с выходом триггера, Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в области психологии труда, психологии спорта, психофизиологии и психофизики.

Известно устройство для определения степени утомления человека путем измерения критической частоты слияния мельканий, содержащее триггер, генератор линейно-изменяющегося напряжения, ждущие мультивибраторы

I паузы и сброса, преобразователь напряжение-частота, компаратор, кнопку испытуемого, источник световых импульсов и регистратор (1).

Однако данное устройство обладает низкой точностью из-за использования в нем аналоговых схем для получения частоты мельканий, а также отсутствием у испытуемого средств для управления скоростью и направле- 0 нием изменения частоты мельканий, что не позволяет испытуемому точно установить критическую частоту слияния мельканий удобным ему способом.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для определения степени утомления человека, содержащее последовательно соединенные кнопку испытуемого, триггер, ждущий мультивибратор паузы, ждущий мультивибратор сброса, выход которого соединен с вторым входом триггера, и последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты, блок . управления и реверсивный счетчик, 35 а также формирователь импульсов, выход которого соединен с входом источника света, пульт управления, выход которого соединен с вторым входом блока управления, и регист- 40 ратор, вход которого соединен c выходом триггера (.2).

Однако известное устройство обладает невысокой точностью измерения степени утомления человека. 45 содержит преобразователь код-длительность, выход которого соединен с формирователем импульсов и регистратором, первый вход преобразователя код-длительность соединен с вторым выходом делителя частоты,а второй с вторым выходом блока управления, и преобразователь код-число импульсов, входы которого соединены соот-. ветственно с выходом генератора импульсов, третьим выходом блока управления и вторым выходом пульта управления, а выход — с вторым входом реверсивного счетчика, выход которого соединен с третьим входом преобразователя код-длительность, причем выход триггера соединен с третьим входом блока управления.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для определения утомления человека; на фиг. 2 — временные диаграммы работы блоков устройства.

Устройство для определения степени утомления человека содержит источник 1 света, регистратор 2, формирователь 3 импульсов, реверсивный счетчик 4, ждущий мультивибратор 5 сброса, преобразователь б коддлительность, преобразователь 7 кодчисло импульсов, ждущий мультивибратор 8 паузы, делитель 9 частоты, блок 10 управления, триггер 11, генератор 12 импульсов, пульт 13 управления и кнопку 14 испытуемого.

На фиг. 2 приведены временные диаграммы работы блоков устройства для случая увеличения длительности световых проблесков (принцип работы устройства для случая уменьшения длительности проблесков аналогичен, отличие состоит лишь в том, что в первом случае реверсивный счетчик 4 работает в режиме суммирования входных импульсов, а so втором случае— в режиме вычитания), где обозначено: а - сигнал на выходе генератора- 12 импульсов; б — сигнал на выходе делителя 9 частоты, соединенного с входом преобразователя 6 код-длительность; в — сигнал на выходе делителя

9 частоты, соединенного с входом блока 10 управления; r — сигнал на выходе блока 10 управления, соединенного с входом преобразователя 7 кодчисло импульсов;. д — сигнал на выходе блока 10 управления, соединенного с входом преобразователя б коддлительность; ж - сигнал на выходе преобразователя 7 код-число импульсов; е - код на выходе реверсивного счетчика 4; з — сигнал на выходе преобразователя б код-длительность;

f1 и — сигнал на выходе формирователя

3 импульсов; к — сигнал на выходе пульта 13 управления, соединенного с входом блока 10 управления; л— код на выходе пульта 13 управления, соединенного с входом преобразовате10760ф7 ки блок 10 управления подключает входы запуска преобразователя 6 коддлительность (фиг. 2 д) и преобразователя 7 код-число импульсов (фиг.2 г) к выходу делителя 9 частоты (фиг. 2 в), период Т повторения импульсов на выходе которого определяет продолжительность одного цикла работы устройства.

В каждом цикле работы, т.е. с поступлением импульса запуска с выхода блока 10 управления (фиг. 2 д), на выходе преобразователя 6 код-длительность форьмруется импульс (фиг. 2 з), длительность которого определяется числом п поступивших на его вход импульсов с выхода делителя 9 частоты (фиг. 2 б) и периодом повторения Т этих импульсов, причем Т Т„. Длйтельность импульсов на выходе преобразователя 6 коддлительность определяется как

6и=nт2 (1)

Количество импульсов и определяется кодом на выходе реверсивного счетчика 4.

Таким образом, код реверсивного счетчика 4 однозначно определяет длительность импульса на выходе преобразователя б при постоянном периоде

Т2 повторения импульсов.

Импульс с выхода преобразователя

6 через формирователь 3 импульсов поступает на источник l света и создает световой проблеск (фиг. 2 и).

Код и иа выходе реверсивного счетчика 4 меняется каждый раз при .поступлении на его счетный вход импульсов с выхода преобразователя 7 код-число импульсов. Преобразователь

7 срабатывает в начале каждого цикла и при этом на его выходе .1ориируются импульсы, количество которых определяется кодом на его информационном входе, сформированным на выходе пульта 13. Период повторения этих импульсов равен периоду повторения импульсов, поступающих на его счетный вход с выхода генератора

l2 импульсов.

Скорость изменения ч длительности импульсов на выходе преобразователя б определяется как отношение вели.чины приращения длительности за один: цикл к длительности цикла, т.е. и(п } и (в-<) ,V = т (2) гдето и t - длительность имte(m) и (в- q) пульсов на выходе преобразователя

6 в m и m-l.

Циклах соответственно.

В свою очередь из выражения (1) и(ъ) n(m) Tg ) (3) и(В ) "(rn- )Т2 < ° (4) где и и )1< - коды на выходе (1 (tn-1) реверсивного счетчика 4 . в m u m-1 циклах соответсвенно.

JIB 7 код-число импульоов; м — сигнал на выходе блока 10 управления," соединенного с входом реверсивного счетчика 4;. н — сигнал на выходе кнопки 14 испытуемого) о — сйгнал на выходе триггера ll;. п — сигнал 5 на выходе ждущего мультивибратора 8 паузы; р — сигнал на выходе ждущего мультивибратора 5 сброса.

Устройство для.определения степени утомпения человека работает сле- 1О дующим образом.

Перед началом работы эксперимен- . татор с помощью воего пульта (не показан) устанавливает устройство в исходное состояние. Реверсивный, 15 счетчик 4 при этом переходит в нулевое состояние, блок 10 управления блокирует работу всего устройства, световые проблески отсутствуют.

В зависимости от режима работы устройства и инструкции экспериментатора испытуемай может подходить к критической длиТельности как со стороны малых, так и со стороны больших длительностей, превышающих критическую. В первом случае реверсивный счетчик работает в режиме суммирования и длительность проблесков будет постепенно увеличиваться, а во втором случае реверсивный счетчик работает в режиме вычитания и длительность проблесков будет уменьшаться.

Увеличение или уменьшение длительности световых проблесков возможно с несколькими скоростями, что обес- 35 печивается наличием на пульте 13 управления двух групп кнопок - Увеличение и Уменьшение, где каждой кнопке группы соответствует определенная скорость изменения дли- 4О тельности световых проблесков.

В зависимости от инструкции экспериментатора испытуемай нажимает на одну из кнопок Увеличение или уменьшение пульта 13. При этом на выходе пульта 13 формируется код, соответствующий выбранной скорости изменения длительности проблесков (фиг. 2 л), который поступает на информационный вход преобразователя 7 код-число импульсов. Коду 1, например, соответствует минимальная, коду 2.- в 2 раза выше, коду 3 " в 3 раза вьаае и т.д. скорость изменения длительности проблесков. По сигналу нажатия кнопки пульта 13 с выхода блока 10 управления на вход реверсив-, ного счетчика 4 в зависимости от выбранного направления изменения длительности проблесков поступает сигнал на суммирование или вычитание 60 входных импульсов, например на суммирование поступает уровень логической единицы (фиг. 2 м), а на вычита-. ние — уровень логического нуля.

Одновременно по сигналу нажатия кноп107б087

Подставляя в (2) выражения (3) и (4) получаем .() 2 (Е-1) 2 (В) (m-1)

Т =К вЂ”.

1 1 где k — количество импульсов, формируемйх на выходе преобразователя 7 в каждом цикле, определяемое .кодом нажатой кнопки.

Таким образом, скорость изменения длительности импульсов преобра- 30 зователя 6 при постоянном Т, и Т однозначно определяется кодом нажатой кнопки пульта 13.

При поиске критической длитель- )5 ности проблесков испытуемый может остановить изменение длительности проблесков путем отпускания нажа" той кнопки пульта 13. При этом бло кируется поступление импульсов че- 20 рез блок 10 с выхода делителя 9 на вход запуска преобразователя 7. Это приводит к тому, что на выходе преобразователя 7 импульсы не формируют- ся, код реверсивного счетчика поэто- 25 му не меняется, и достигнутое значение длительности импульсов на выходе преобразователя б остается постоянным. При достижении критического значения длительности проблесков испытуемый нажимает иа кнопку 14 испытуемого. При этом триггер ll меняет состояние (фиг. 2 o) и запускает ждущий мультивибратор 8 паузы

{фиг. 2 и) . Сигнал с выхода триггера 11 поступает также на вход блока

10 и блокирует связь между пультом

13 управления и блоком 10 управления. Одновременно сигнал с выхода триггера 11 подает команду на регистратор 2 для регистрации эначе- 40 ния длительности импульсов преобразователя 6 код-длительность. Через некоторое время паузы, определяемое ждущим мультивибратором 8 паузы, которое больше времени регистрации 45 длительности, ждущий мультивибратор

8 паузы возвращается в исходное состояние и запускает ждущий мультивибратор 5 сброса (фиг. 2 р), который устанавливает триггер 11 в исходное 50 положение. При этом блокируется регистратор 2, снимается блокировка с пульта 13 управления и через блок

10 управления устройство устанавли- вается в исходное состояние. На этом одно изменение критической длительности проблесков заканчивается.

В режиме .измерения длительности проблеска, соответствующей зрительному порогу ощущения (абсолютный зрительный порог), принцип работы устройства и временная диаграмма работы блоков аналогичны.

Как и в режиме измерения критической длительности слияния проблесков, в зависимости от инструкции экспериментатора испытуемый может подходить к пороговой зоне как со стороны малых длительностей (малая энергия проблеска), постепенно увеличивая длительность, так и со стороны больших длительностей (большая энергия проблеска), намного превышающих пороговое значение, постепенно уменьшая их длительность.

В первом случае испытуемый нажимает на одну из кнопок Увеличение пульта 13. Испытуемый в начале не видит проблесков, так как при малых длительностях проблесков из-за их малой энергии они для испытуемого являются подпороговыми. При некоторой длительности проблеск становит ся заметным для испытуемого. Испытуемый сначала отпускает кнопку на пульте 13, а затем нажимает кнопку

14 испытуемого. При этом соответствующее пороговое значение проблеска фиксируется регистратором 2.

В другом случае испытуемый нажимает на одну из кнопок Уменьшение пульта 13. Испытуемый в начале видит проблески, так как при больших длительностях проблесков из-за их большой энергии они для испытуемого являются надпороговыми. При некоторой длительности проблеск становится незаметным. Испытуемый сначала отпускает кнопку на пульте 13, а затем нажимает кнопку 14 испытуемого. При этом соответствующее пороговое значение проблеска фиксируется регистратором 2.

Испытуемый может также вести активный поиск порогового значения, варьируя скоростями и направлениями изменения длительности проблесков в пороговой зоне.

Использование в предлагаемом устройстве постоянной частоты повторения световых проблесков в диапазоне, где глаз наиболее чувствителен к мельканиям, и устранение влияния последовательных образов, возникающих при смене одной частоты другой, повышает точность определения степени утомпения человека.

1076087 фи& 2

Составитель М. Пластинин

Редактор Л.Филль Техред C.Èèróíîâà Корректор A,Ïîâõ .Заказ 574/5 Тираж 688 Подпи сн ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r.Óìrîðîä, ул.Проектная, 4