Устройство для измерения критической частоты световых мельканий

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРИТИЧЕСКОЙ ЧАСТОТЫ СВЕТОВЫХ МЕЛЬКАНИЙ , содержащее первый триггер, генератор, преобразователь напряжение-частота , последовательно соединенные первый и второй ждущие мультивибраторы, а также компаратор , регистратор, источник световых импульсов и кнопку испытуемого, причем один выход генератора соединен с входом компаратора, а другой с входом преобразователя напряжение-частота , выход которого соединен с первым входом регистратора и источником световых импульсов, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности измерения при одновременном уменьшении времени измерений, в него введены пусковая кнопка, второй и третий триггеры, переключатель режимов, счетчик, кодовый формирователь, индикатор сбоя, причем вход индикатора сбоя соединен с выходом компаратора , выходы первого, второго и третьего триггеров соединены через переключатель режимов с входом генератора, пусковая кнопка одним выходом соединена с первым входом первого триггера, а вторым - с первым входом счетчика, ;кнопка испытуемого соединена с вторым входом первого -триггера, входом первого (Л ждущего мультивибратора, первым с входом второго триггера и вторым входом счетчика, выходы первого и второго яузущих ь(ультивибраторов соея динены соответственно с первым вхо дом третьего триггера, вторым входом регистратора и вторыми входами 4 второго и третьего триггеров, ко;о довый фо1Н4Ирователь соединен с тьим входом счетчика. СО СП

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН у(д) А 61 В 3/00

t (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРьпзФ. (21) 3628950/28-!3 (22) 27.67.83 (46) 15.04.85. Бюл. У 14 (72) В.В. Немиров, Э..Л, Евтеева и В.П. Галкин (53) 615.475(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 663371, кл. А 61 В 3/00, 1970 (прототип) . (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

КРИТИЧЕСКОЙ ЧАСТОТЫ СВЕТОВЫХ МЕЛЬКАНИЙ, содержащее первый триггер, генератор, преобразователь "напряI и жение-частота, последовательно соединенные первый и второй ждущие иультнвибраторы, а также компаратор, регистратор, источник световых импульсов и кнопку испытуемого, причем один выход генератора соединен с входом компаратора, а другой— с входом преобразователя "напряжеIt ние-частота, выход которого соединен с первым входом регистратора и источником световых импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измере, SU„„14 935 А ния при одновременном уменьшении времени измерений, в него введены пусковая кнопка, второй и третий триггеры, переключатель режимов, счетчик, кодовый формирователь, индикатор сбоя, причем вход индикатора сбоя соединен с выходом компаратора, выходы первого, второго и третьего триггеров соединены через переключатель режимов с входом генератора, пусковая кнопка однйм выходом соединена с первым входом первого триггера, а вторым — с первым входом счетчика,:кнопка испытуемого соединена с вторым входом Е

С2 первого .триггера, входом первого ждущего мультивибратора, первым входом второго триггера и вторым входом счетчика, выходы первого и второго ждущих мультивибраторов сое Я динены соответственно с первым вхо— дом третьего триггера, вторым:входом регистратора и вторыми входами второго и третьего триггеров, кодовый формирователь соединен с тре- О тьим входом счетчика.

4 11

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для диагностических исследований функционального состояния зрительного анализатора человека.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения

КЧСМ, содержащее триггер, генератор, преобразователь "напряжениечастота", первый и второй ждущие мультивибраторы, компаратор, кнопку испытуемого, регистратор, источ— ник световых импульсов f1).

Однако известное устройство имеет значительную динамическую погрешность измерения, обусловленную изменением частоты за промежуток времени с момента достижения критической частоты слияния мельканий до реакции испытуемого. В результате регистратор фиксирует частоту, отличную от действительного значения критической частоты слияний мельканий, наблюдаемого испытуемым в момент достижения этого значения, испытуемый может проскочить момент достижения КЧСМ, т.е. среагировать позднее, что приводит к . возникновению динамической погрешности измерения.

Цель изобретения — повышение точности измерения при одновременном уменьшении времени измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения критической частоты световых мельканий (КЧСМ), содержащее первый триггер, генератор, преобразователь

"напряжение-частота", последовательно соединенные первый и второй ждущие мультивибраторы, а также компаратор, регистратор, источник световых импульсов и кнопку испытуемого, причем один выход генератора соединен с входом компаратора, a .. другой — с входом преобразователя

"напряжение-частота", выход которого соединен с первым входом регистратора и источником световых импульсов, введены пусковая кнопка, второй и третий триггеры, переклю" чатель режимов, счетчик, кодовый формирователь, индикатор сбоя, причем вход индикатора сбоя соединен с выходом компаратора, выходы пер- вого, второго и третьего триггеров соединены через переключатель режимов с входом генератора, пуско49935

3S

SS вая кнопка одним выходом соединена с первым входом первого триггера, а вторым — с первым входом счетчика, кнопка испытуемого соединенас вторым входом первого триггера, входом первого ждущего мультивибратора, первым входом второго триггера и вторым входом счетчика, выходы первого и второго ждущих мультивибраторов соединены соответст.— венно с первым входом третьего триггера, вторым входом регистратора и вторыми входами второго и третьего триггеров, кодовый формирователь соединен с третьим входом счетчика.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для измерения

КЧСМ, на фиг. 2 — диаграмма алгоритма работы устройства.

Устройство для измерения КЧСМ содержит пусковую кнопку 1, кнопку 2 испытуемого, первый 3 и второй 4 ждущие мультивибраторы, первый 5, второй 6 и третий 7 триггеры,.переключатель 8 режимов, регистратор 9, генератор 10 линейноизменяемого напряжения, преобразователь, i1 "напряжение-частота", источник 12 световых импульсов, компаратор 13, индикатор 14 сбоя. счетчик 15 числа измерений, кодовый формирователь 16.

Вход индикатора 14 соединен с выходом компаратора 13, выходы триггеров 5-7 соединены через переключатель 8 с входом генератора

10, кнопка 1 первым выходом соединена с первым входом триггера 5 и первым входом счетчика 15, кнопка 2 соединена с первыми входами мультивибратора 3, триггера 6 и с вторыми входами триггера 5, счетчика 15, выходы последовательно соединенных мультивибраторов 3 и 4 соединены соответственно с первым входом триггера 7, вторым входом регистратора 9 и с вторыми входами триггеров 6 и 7, а выход кодового формирователя 16 соединен с третьим входом счетчика 15.

Триггеры 5-7 представляют собой стандартные R-S-триггеры. Одйовременно во включенном состоянии может находиться только один триггер.

В качестве генератора 10 линейно изменяемого напряжения применен стандартный интегратор на ОУ с ре1149935

d"F — погрешность измерения

КЧСМ, Гц;

F — скорость увеличения частоты Гц/с — время простой двигательной реакции, с. где

Если задаться допустимой погрешностью измерения КЧСИ, равной о F„,, = 0,1 Гц, то согласно (1) скорость увеличения частоты световых мельканий V не может превышать

Ют,„ 0 1 Гц

% т

0,1 с

1 Гц/с. (2)

Учитывая, что после каждого измерения КЧСМ частота световых мельканий сбрасывается устройством-прототипом до начальной величины, то время одного измерения в общем случае составляет

F IADIKC армии иЗм

r(60-20) Гц

1 Гц/с где F „ — максимально возможная величина КЧСМ, F — минимально возможная величина КЧСМ.

Обычно оценку КЧСМ проводят по десяти измерениям с учетом поправки Стьюдента.

1 зисторами на входе, коммутируемыми переключателем 8, чтобы получить различную скорость нарастания напряжения на выходе генератора 10, а изменяя полярность входного напряжения — изменять направление интегрирования (нарастание или падение выходного напряжения). Счетчик

15 обеспечивает проведение определенного (заданного с помощью формирователя 16) числа измерений КЧСИ в каждом испытании и производит (после испытания) установку (по шине "обнуление" ) блоков устройства в исходное состояние. .Счетчик 15 выполнен на стандартной ИМС (типа К155ИЕ7), обеспечивающей параллельную и последовательную запись информации.

Погрешность измерения КЧСМ, обусловленная временной задержкой между моментом восприятия и ответной реакцией, определяется как (1) 10

З0 напряжения с крутизной S . Преоб35

5С

Таким образом, общее время испытания на устройстве-прототипе составляет

Т =пТ„, =40с10

=400с, (4) где Т вЂ” общее время испытания, оЕщ

Т, — время одного измерения, n — количество измерений в одном испытании.

Устройство для измерения КЧСМ работает следующим образом, В исходном состоянии генератор

10 выдает на преобразователь 11 пос— тоянное напряжение, соответствующее минимальной (начальной) частоте

F„ световых мельканий. Преобразователь 11 преобразует это напряжение в частоту, которая управляет источником 12 (интервал 0 — Т„) ° При включении кнопки 1 (момейт Т ) на

1 вход разрешения параллельной записи счетчика 15 поступает импульс, обеспечивающий запись в счетчике

1 5 числа, определяемого формиров ателем 16, одновременно кнопка 1 включает триггер 5, который через переключатель 8 устанавливает генератор 10 в режим генерации быстроменяющегося линейно нарастающего раэователь 11 преобразует это напряжение в пропорционально изменяющуюся частоту, которая источником

12 преобразуется в световые импульсы, предъявляемые испытуемому (интервал Т„ T2) В момент слия ния световых мельканий испытуемый нажимает кнопку 2 (момент Т ), при этом включается мультивибратор 3 и выключается триггер 5, в результате чего генератор 10 выдает на преобразователь 11 постоянное напряжение, соответствующее критической частоте Г„р„, а с выхода ждущего мультивибратора 3 на регистратор 9 поступает сигнал разрешения регистрации частоты мельканий, соответствующей F„„, (интервал

Т - Тз). В момент Т мультивибратор 3 выключается и своим задним фронтом включает мультивибратор 4 и триггер 7, который через переключатель 3 устанавливает генератор

10 в режим генерации линейно спадающего напряжения с крутизной

S (интервал Т вЂ” Т,,), при этом частота уменьшается от F ð„ на фиксированную величину ьР. В мо30 обнуления, устанавливающий триггеры

5-7 и переключатель 8 в исходное состояние. Для проведения нового цикла измерений необходимо. нажать кнопку t. В: том случае, когда испытуе": n" пропустит момент слияния световых мельканий, теряет смысл дальней- >0 шее увеличение частоты и компаратор

f3, устаиовленный регулятором норога на максимальное значение КЧСИ человека, включает индикатор 14 сбоя. Если испытателю априорно известно максимальное значение КЧСИ конкретного испытуемого,. то он с помощью регулятора порога компарато.

3 11499 мент Т мультивибратор 4 выключает"

Ф ся и своим задним фронтом включает триггер 6 и выключает триггер 7.

Триггер 6 через переключатель 8 устанавливает генератор 10 в ре-. жим генерации медленно меняющегося линейно нарастающего напряжения с крутизной S,,преобразуемого по цепи генератор 10 — преобразователь 11 — источник 12 в световые 10 импульсы (интервал Т,, — Т5). .В момент слияния световых мельканий

F (MoMeнт T<) испытуемый нажи мает кнопку 2, при этом включается мультивибратор 3 и выключается 15 триггер 6. Генератор 10 сохраняет на выходе постоянное напряжение, соответствующее F q . С выхода мультивибратора 3 на регистратор 9 поступает сигнал разрешения регист- 20 рации. В момент Т мультивибратор

3 выключается и задним фронтом включает мультивибратор 4 и триггер 7. В интервале Т вЂ” Т7 уменьшение частоты происходит аналогич- 25 но вышеописанному (интервал Т, T ) причем, учитывая, то, что крутизна изменения частоты S в процессе проведения эксперимента остается постоянной, можно, изменяя длительность импульса, генерируемого мультивибратором 4 изменять величину сброса частоты DF (регуJIHpo KoA 7c6pocet) В МОМеНТ T7 сНо ва включается триггер 6 и цикл повторяется. При каждом нажатии кнопки 2 испытуемым из числа, записанного перед испытанием в счетчике

15, вычитается единица и при совпадении числа проведенных измерений

КЧСИ с числом, заранее занесенным в счетчик 15 с формирователя 16, на его выходе появляется сигнал

35 ра 13 устанавливает индивидуальное значение порога.

В процессе испытаний опытных образцов устройства на контингенте из 50 испытуемых было установлено, что диапазон разброса значений

КЧСИ в процессе одного испытания не превышает 1-2 Гц. Из этого следует, что величина сброса частоты

ЬР должна быть не менее этой величины, т.е. лГ = F„ — F < должна гарантировать такое уменьшение частоты, чтобы испытуемый уверенно отличал мелькающий свет от непрерывного. В целях правильной установки величины ЬР в устройстве предусмотрена ее регулировка изменением длительности интервала времени сброса частоты (интервалы Т вЂ” Т„, Т T7) peгуля oðoì Tñбр,с,, Таким образом, предлагаемое устройство в первом цикле испытания производит оценочное определение значения КЧСИ конкретного испытуемого при достаточно высокой скорости изменения частоты световых мельканий, а затем (ориентируясь на эту величину) в последующих циклах испытания каждое новое измерение начинается не с начальной (как у прототипа), а с величины несколько меньшей (на величину аР) оценочного значения КЧСМ данного испытуемо" го. Введение. оценочного цикла, адаптирующего устройство к конкретному испытуемому, позволяет резко сократить диапазон изменения частоты световых мельканий и тем самым сократить общее время испытания. Такой алгоритм работы одновременно обеспечивает значительное повышение точности измерения КЧСИ.

Пусть, например, скорость увеличения частоты мельканий %Г„

1 Гц/с, hF = 2 Гц. В этом случае на десять измерений КЧСИ будет затрачено (не считая оценочного)

ЙЕ 2 Гц

Т = п —,— =10 — —.— =

qJ 1 Гц/с

= 20 с.

Время паузы и сброса можно не учитывать, так как оно составляет

20-40 мс в каждом измерении. Как было показано выше (4), время, зат- рачиваемое устройством-прототипом при аналогичной скорости увеличения частоты и количестве испытаний, составляет 400 с. Таким образом, 7 предлагаемое устройство сокращает время измерений в 400 с/ 20 с

20 раз при одинаковой методической погрешности, определяемой скоростью увеличения частоты.

Очевидно, что увеличение времени измерения позволяет пропорционально уменьшить погрешность измерения.

Так, например, увеличение времени испытания до 2 мин, что согласуется с требованиями физиологов, включающего десять циклов измерения КЧСИ, скорость изменения частоты ЧГ (при сохранении величины

ЬР = 2 Гц) составит

%Г= и дГ 2 Гц

10 — —-Т . 120 с

= 0,17 Гц/с и (согласно (1)) погрешность измерения КЧСМ будет равна кчсм с = Ов17 Гц/с «

«0,1 с = 0,02 Гц.

Таким образом, предлагаемое устройство для измерения КЧСИ дает

1п выигрыш по точности измерения в

5 раз при выигрыше во времени в 3 раза, что уменьшает нагрузку зрительного анализатора испытуемого, уменьшая его утомление до допустимых пределов.

1149935

4м г» ф ò 7

Удж

Составитель А. Сазонов

ТекреД T.Äóáèí÷àê

Редактор А. Ревин

КоРРектоР Е. Сирохман

Заказ 1986/3 Тираж 722

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4