Датчик тонов короткова

 

Изобретение относится к медицинской технике. Цель изобретения повышение помехозащищенности. Датчик содержит корпус с укрепленными в нем пьезоэлементами, выполненными на основе пьезоэлектрических пластин 1 и 2, между которыми укреплена металлическая пластина 3. Выход одной из пьезопластин соединен с йходами диф-- ференциатора 5 и сумматора 4. Выход дифференциатора 5 соединен с информационным входом усилителя 6 и входом двухуровневого компаратора 7. Устройство позволяет отказаться от механических ограничителей максимального прогиба и уменьшить время установления пьезозлементов датчика. 2 ил. -йГ СО 4: 4: 00 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 А 61 В 5/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(21) 3968467/28-14 (22) 18 ° 10. 85 (46) 15.10.87. Бюл. ¹ 38 (71) Московский институт электронной техники (72) В.В.Владимиров, А.А.Балабанов, В.А.Кустов, А.П.Зайцев и В.А.Хованский (53) 615.475 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1189427, кл. А 6 1 B 5/02, 07. 11.85 (54) ДАТЧИК ТОНОВ КОРОТКОВА (57) Изобретение относится к медицинской технике. Цель изобретения

ÄÄSUÄÄ 1344319 А1 повышение помехозащищенности. Датчик содержит корпус с укрепленными в нем пьезоэлементами, выполненными на основе пьезоэлектрических пластин 1 и

2, между которыми укреплена металлическая пластина 3. Выход одной из пьезопластин соединен с Входами диф-. ференциатора 5 и сумматора 4. Выход дифференциатора 5 соединен с информационным входом усилителя 6 и входом двухуровневого компаратора 7. Устройство позволяет отказаться от механических ограничителей максимального прогиба и уменьшить время установления пьезоэлементов датчика. 2 ил.

1 134431

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для косвенного измерения артериального давления.

4 5

Цель изобретения — повышение помехозащищенности путем сокращения времени установления после воздействия помехи.

На фиг.1 представлена функциональ- 10 ная схема датчика тонов;, на фиг.2 пример реализации двухуровневого компаратора.

Датчик тонов содержит корпус (не показан) с укрепленными в нем пьезоэлементами, выполненными на основе пьезоэлектрических пластин 1 и 2, между которыми укреплена металлическая пластина 3, причем выход оцной из пьезопластин соединен с входами 2О дифференциатора 5 и сумматора ч. Выход дифференциатора 5 соединен с информационным входом. усилителя 6 и входом двухуровневого компаратора 7, выход которого соединен с управляющим у5 входом усилителя 6. Выход последнего соединен с входом другой пьезопластины.

Двухуровневый компаратор состоит. ,например, из двух обычных компараторов 8 и 9 (фиг.2), выходы которых .подсоединены к элементу И 10. Инвертирующие и неинвертирующие входы каждого компаратора объединены„ а на оставшиеся входы подаются опорные напряжения П и "г .

Датчик тонов работает следующим образом.

Датчик, находящийся в компрессионной манжете устанавливают на исслеУ

10 дуемом участке тела пациента (как правило, на руке) ° Под действием инерционных сил вибрационного сигнала пьезоэлементы 1-3 датчика начинают совершать изгибные колебания, часто45 та которых расположена в диапазоне максимума энергии тонов Короткова.

9 2 где k „„коэффициент преобразования механического сигнала в электрический первой пьезопластины преобразователя", — коэффициент усиления внешней электронной цепи; — коэффициент преобразования электрического сигнала в механический второй пьезопластины преобразователя.

Значение механической добротности преобразователя определяется соотношением k2

Ч = — — ——

k,+ k (2) В случае малых колебаний пьезоэлемента, т.е. когда электрический сигнал с дифференциатора 5 не превышает по абсолютной величине пороговых напряжений Б„ и U2 двухуровневого компаратора 7, коэффициент усиления усилителя 6 не велик, отрицательная электромеханическая обратная связь имеет небольшую глубину, а значение механической добротности преобразователя велико (g = 10 — 30).

При больших механических колебаниях, например, при ударе датчика (во время падения), когца электрический сигнал дифференциатора 5 превышает пороговые напряжения U„ и компаратор 7 вырабатывает электрические сигналы, которые поступают на управляющий вход усилителя 5. При этом коэффициент усиления усилителя резко возрастает, что увеличивает глубину отрицательной обратной связи и уменьшает механическую добротность пьезоэлемента. В реальных случаях коэффициент трения k пьезоэлементов имеет величину порядка 10 — 10 " а 1 „— величину по, -4 рядка 10 — 10

Уравнение движения вблизи первой моды колебаний пьезоэлемента имеет нид мК1х + k>x + k2x Еьь, (1) где m — - масса пьезоэлемента;

k коэффициент трения,"

k2- коэффициент жесткости; к — коэффициент электромехани3 ческой обратной связи.

f 8ын

А= — — ——

2,Г ((,) г — у"- ) 2 + я

l1 5

q2 (3) Таким образом, при использовании усилителя с k, .(10 — 10 ) механичес2 4 )С кая добротность пьезоэлемента в мо5Î мент перегрузок резко (на порядок и более). уменьшает свою величину.

Амплитуда колебаний механических систем, движения которьх описывается уравнением (1), определяется из выражения

13443

kq где у

25

Составитель Г.Денисова

Редактор И.Касарда Техред JI.Олийнык Корректор А.Тяско

Заказ 4869/4 Тираж 594 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 собственная частота пьезоэлемента;

m — масса пьезоэлемента;

Из последнего выражения видно, что амплитуда колебаний датчика, работающего в условиях резонанса, т.е. когда ю = 4) пропорциональная величина механической добротности. Механическое напряжение в пьезоэлементах

10 преобразователя пропорционально амплитуде их колебаний. Ограничение амплитуды колебаний за счет уменьшения добротности ограничивает и механическое напряжение в пьезоэлементах.

Кроме того, время установки до уровня О, 7 пьезоэлемента датчика связано со значением его добротности соотношением:

3О (4)

Таким образом, введение в электронную схему датчика тонов усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, на управляющий вход которого податся импульсный сигчал с двухуровневого компаратора, вход которого подключен к выходу дифференциатора, позволяет отказаться от механических ограничи19

4 телей максимального прогиба и уменьшить время установления пьезоэлемен-тов датчика. Эти качества существенно улучшают технические характеристики датчика, что в конечном итоге увеличивает надежность измерения артериального давления с помощью электронных устройств.

Формула изобретения

Датчик тонов Короткова, содержит корпус с укрепленными в нем консольными пьезоэлектрическими преобразователями на основе двух пьезопластин, между которыми укреплена металлическая пластина, причем выход одной из пьезопластин подключен к входу сумматора и к входу дифференциатора, выход которого подключен к информационному входу усилителя, а вход дру" гой пьезопластины подключен к выходу усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности путем сокращения времени установления после воздействия помехи, в него введен двухуровневый компаратор, выход которого подключен к управляющему входу усилителя, а вход подключен к выходу дифференциатора,