Устройство для регистрации движений нижней челюсти человека

 

Изобретение относится к медицинской технике и позволяет повысить точность и надежность регистрации движений нижней челюсти в трех направлениях. Сигнал с генератора 14 опорных импульсов поступает через последовательно соединенные элемент И 13, блок 7 управления и усилитель 15 мощности на излучатель 2 ультразвукового сигнала, который укреплен на подбородке. Ультразвуковой сигнал принимают четыре приемника 3, фиксированные на плоскости 4, неподвижной относительно приспособления 1 для фиксации головы. Сигналы с выходов приемников 3 через последовательно соединенные усилители-формирователи 5 и демодуляторы 6 частотно-модулированных сигналов поступают на вход интегратора 8. Сигналы с выхода интегратора 8, пропорциональные расстояниям от излучателя 2 до приемников 3, поступают через блок 9 согласования с ЭВМ на ЭВМ 10 и далее на регистрирующие приборы 11. Блок 7 управляет работой блоков, а также формирователя 12 корректирующих импульсных последовательностей. Сигнал с выхода блока 9 поступает также на второй вход элемента И 13, выход которого соединен с входом интегратора 8. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1540801

А1 (51)5 А 61 В 5/11

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сл оР

CO

ОО

4Р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4350519/28-!4 (22) 28.1 2.87 (46) 07.02.90. Бюл. № 5 (71) Кемеровский государственный медицинский институт и Институт теплофизики

СО АН СССР (72) М. 3. Миргазизов, Э. К. Скворцов, С. М. Бурметьев, Н. В. Махницкий, А. М. Миргазизов и Г. А. Кошкин (53) 615.475 (088.8) (56) Гаврилов Е. И., Щербаков А. С. Ортопедическая стоматология. — М.: Медицина, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 1275492, кл. А 61 В 5/10, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ

ДВИЖЕНИЙ НИЖНЕЙ ЧЕЛЮСТИ ЧЕЛОВЕКА (57) Изобретение относится к медицинской технике и позволяет повысить точность и надежность регистрации движений нижней челюсти в трех направлениях. Сигнал с генератора 14 опорных импульсов поступает

2 через последовательно соединенные эле-. мент И 13, блок 7 управления и усилитель

15 мощности на излучатель 2 ультразвукового сигнала, который укреплен на подбородке. Ультразвуковой сигнал принимают четыре приемника 3, фиксированные на плоскости 4, неподвижной относительно приспособления 1 для фиксации головы. Сигналы с выходов приемников 3 через последовательно соединенные усилители-формирователи 5 и демодуляторы 6 частотномодулированных сигналов поступают на вход интегратора 8. Сигналы с выхода интегратора 8, пропорциональные расстояниям от излучателя 2 до приемников 3, поступают через блок 9 согласования с ЭВМ на ЭВМ

10 и далее на регистрирующие приборы 11.

Блок 7 управляет работой блоков, а также формирователя 12 корректирующих импульсных последовательностей. Сигнал с выхода блока 9 поступает также на второй вход элемента И 13, выход которого соединен с входом интегратора 8. 1 з. и. ф-лы, 6 ил.

1540801

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано, например, в стоматологии и,в частности, для регистрации и анализа движений нижней челюсти, например, при изучении жевательного аппарата в норме и при патологии, при конструировании зубных протезов, ортопедических и ортодонтических аппаратов.

Цель изобретения — повышение точности регистрации движений нижней челюсти.

На фиг. 1 дана схема устройства; на фиг. 2 — функциональная схема блока управления; на фиг. 3 и 4 — принципиальные схемы интегратора и демодулятора; на фиг. 5 временная диаграмма работы устройства; на фиг. 6 — схема демодуляции частотно-модулированного пакета импульсов.

Устройство для регистрации движений нижней челюсти человека (фиг. 1) содержит приспособление 1 для фиксации головы, излучатель 2 ультразвуковых сигналов, укрепленный в подбородочной части нижней челюсти, акустически связанный с четырьмя точечными приемниками 3 ультразвука, фиксированными на плоскости 4, неподвижной

I относительно приспособления 1. Выходы приемников подключены к входам четырех усилителей-формирователей 5, включающих линейные усилители и формирователи прямоугольного напряжения, выходы которых присоединены к первым входам соответствующих четырех демодуляторов 6 частотно-модулированных сигналов, вторые входы которых подключены к выходу блока 7 управления.

Выходы каждого демодулятора 6 подключены к соответствующим входам интегратора 8, с которым последовательно соединены блок 9 сопряжения с ЭВМ, ЭВМ 10 и регистрирующие приборы 11. Другие входы интегратора подключены к блоку 7, формирователю 12 корректирующих импульсных последовательностей и к выходу элемента И 13, .к входу которого присоединен генератор 14 опорных импульсов, а к выходу — вход блока 7. К другим выходам блока 7 подключены входы усилителя 15 мощности, соединенного своими выходами с двумя попюсами излучателя 2, и другой вход блока 9, к соответствующему выходу которого подключен второй вход элемента И 13. Другие входы демодулятора соединены с соответствующими выходами интегратора 8.

Блок 7 управления (фиг. 2) содержит последовательно включенные делитель 16 частоты на 2, сумматор 17 по модулю 2 и двоичный счетчик-делитель 18, к промежуточному выходу которого через элемент

И 19 подключен второй вход сумматора 17.

Второй вход элемента И 19 подключен к выходу D-триггера 20, тактовый вход и вход установки нуля которого соединены с промежуточными выходами делителя 18, к дру10

15 тор 37 по модулю 2 и D-триггер 38 под20 ключен к входу установки нуля триггера 33.

Второй вход сумматора 37 соединен с вхо45

40 гим промежуточным выходам которого подключен формирователь 21 импульсов. Выход

22 делителя 16 подключен к демодуляторам 6 (фиг. 1). Выход 23 сумматора 17 и выходы 24 и 25 делителя 18 подключены к формирователю 12.Выход 26 триггера 20, выходы 27 и 28 делителя 18 присоединены к интегратору 8. К выходам 29 и 30 формирователя 21 импульсов подключен излучатель 2. Вход делителя 16 частоты является входом блока 7 управления (фиг. 1)

Интегратор 8 содержит четыре одинаковых узла определения расстояний, каждый из которых включает (фиг. 3) последовательно соединенные первый элемент 2И—

ИЛИ вЂ” НЕ 31, первый делитель 32 частоты, D-триггер 33, подключенный к делителю 32 тактовым входом, второй элемент 2И вЂ” ИЛИНЕ 34 и второй делитель 35 частоты. Выход делителя 32 через D-триггер 36, суммадом элемента 2И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ 31, подключенным к прямому выходу соответствующего демодулятора 6 (фиг. 1) . Вход 39 элемента 2И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ 34 подключен к выходу элемента И 13, третий вход — к выходу элемента 2И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ 31 и четвертый вход — к инверсному выходу триггера 38.

Вход 40 элемента 2И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ 31 соединен с выходом формирователя 12 для суммарной корректирующей импульсной последовательности, вход 41 — с инверсным выходом демодулятора 6, вход 42 — с выходом формирователя 12 для разностной корректирующей импульсной последовательности и вход 43 — с прямым выходом соответствующего демодулятора 6. Тактовые входы 26 и 28 и вход 27 установки нуля триггера 38 подключены к выходам блока 7 управления (фиг. 2). Выходы делителя 35 являются выходами интегратора.

Демодулятор 6 содержит (фиг. 4) последовательно соединенные блок 44 поиска среза принятого сигнала, первый счетчик

45, блок 46 определения знака фазового сдвига сигналов и второй счетчик 47, выходы переноса и заема которого подклечены к входам установки единицы и нуля D-триггера 48.

Блок 44 включает D-триггер 49, на информационный вход 50 которого поступает сигнал от усилителя-формирователя 5, а на тактовый вход — сигнал с выхода элемента И.— НЕ 51, один из входов которого соединен с выходом 52 интегратора 8 (фиг. 3) а другой — с инверсным выходом триггера 49. Блок 44 содержит также D-триггер

53, к инверсному выходу которого последовательно подключены элементы И вЂ” НЕ 54 и 55, причем второй вход элемента 54 соединен с входом 50 триггера 49 и второй вход элемента 55 — с выходом 22 блока управ1540801

5 ления (фиг. 2) . R-входы установки нуля триггеров 49 и 53 подключены к выходу 56 переноса (переполнения) делителя 35 соответствующего узла интегратора 8.

Вход установки начального значения счетчика 45 соединен с прямым выходом триггера 49, счетный вход — с выходом элемента 55, а промежуточный выход счетчика 45— с тактовым входом триггера 53, на информационный вход которого подан сигнал «1».

Блок 46 содержит регистр. 57 сдвига, 10 включенный в режиме параллельной выдачи информации, три сумматора 58 — 60 по модулю 2 и два элемента И вЂ” НЕ 61 и 62.

При этом первый и второй информационные входы регистра 57 соединены соответственнд с входом 50 триггера 49 (выходом усилителя-формирователя 5) и выходом счетчика 45, а первый и второй выходы регистра подключены к его третьему и четвертому информационным входам. Входы сумматора 58 соединены с вторым и третьим 20 выходами регистра, а входы сумматора 59— с первым и четвертым выходами регистра.

Выходы сумматоров 58 и 59 подключены к входам сумматора 60 и соответственно к первым входам элементов И вЂ” НЕ 61 и 62, к вторым входам которых подключен вход сумматора 60 и к третьим — выход 22 блока 7 управления, соединенный также с тактовым входом регистра 57.

Выходы элементов И вЂ” НЕ 61 и 62 подключены к счетным входам «+» и « — » З0 счетчика 47, вход установки начального значения которого и вход сброса регистра 57 соединены с промежуточным выходом счетчика 63. Счетный вход счетчика 63 подключен к выходу счетчика 45, выход — к входам сброса счетчиков 45 и 47. Вход сбро- З5 са счетчика 63 соединен с инверсным выходом триггера 49. На D-вход триггера 48 подан сигнал «О», а тактовый вход триггера соединен с выходом 56 делителя 35 ,интегратора 8 (фиг. 3). Выходы триггера 48 (прямой 43, инверсный 41) являются выхо= 40 да ми демодулятора.

Выход 64 блока 7 подключен к блоку 9.

Каждый из четырех демодуляторов, соединенный с соответствующим узлом интегратора перечисленными связями, образует коль- 4 цо частотно-фазовой а втоподстройки расстояния (от излучателя до приемника) во времени.

Устройство работает следующим образом.

Голову человека фиксируют с помощью яд приспособления I. При включении устройства запускается генератор 14 опорных импульсов, стабилизированный по частоте кварцевым резонатором. Сигнал генератора 14 через элемент И 13 поступает в блок 7 управления. Частота сигнала на входе блока

? равна 5376 кГц, что соответствует удвоенной основной частоте f = 2688 кГц, выбранной из условия получения кванта цифро6 вой схемы, равного, примерно, 1/8 мм (квантрасстояние, которое проходит в воздухе ультразвуковой сигнал за время 1/f). Минимальная частота сигнала на выходе блока 7 управления выбрана из условия однозначности отсчета расстояния от излучателя до приемников в пределах двух метров, а также условия достаточного затухания отраженных сигналов, и равна 82 Гц. Делитель 18 позволяет получить любые двоичные частоты в указанных пределах. На фиг. 2 даны коэффициенты деления входной частоты 5376 кГц для тех выходов блока 7, сигналы с которых используются в устройстве.

Формирование излучаемого сигнала с помощью блока 7 производится следующим образом. Сигнал от делителя 18, поступающий на элемент И 19, при разрешающем сигнале на втором входе этого элемента суммируется по модулю 2 на сумматоре 17 с сигналом, частота которого вчетверо выше. Суммарный по частоте сигнал и является входным для делителя 18, причем за счет действия получающегося кольца обратной связи частота f умножается на коэффициент 56/42 = 4/3. Разрешающий сигнал для суммирования поступает на элемент И 19 с триггера 20 один раз за цикл работы устройства (частота циклов 164 Гц), после чего с задержкой в четыре периода сигнала с частотой 56 кГц (частота излучаемого сигнала в начале пакета импульсов) триггер 20 устанавливается в «О». Таким образом, на выходе делителя 18 с коэффициентом деления 1/128 лишь четыре периода сигнала будут соответствовать частоте

56 кГц, в остальное время цикла частота сигнала будет 42 кГц. С помощью формирователя 21 создается два пакета импульсов на выходах 29 н 30 с взаимным сдвигом на половину периода, предназначенных для запуска двух переключающих схем в усилителе 15 мощности. В пакетах по 16 импульсов: 4 импульса — 56 кГц, 12 импульсов — 42 кГц.

На временной диаграмме (фиг. 5) показаны сигналы делителя 18, используемые для формирования пакета излучаемых импульсов: а — сигнал на тактовом входе триггера 20, б — сигнал на входе установки «О» триггера 20, в — сигнал установки нуля аналогичного триггера в формирователе 21, прекращающий формирование пакета, г — сформированный пакет импульсов.

Сигналы на выходах 23 — 25 блока 7 обеспечивают работу формирователя суммарной и разностной корректирующих импульсных последовательностей. На выходах формирователя 12 имеется суммарная последовательность, включающая последовательность импульсов с частотой 2688 кГц плюс один дополнительный импульс на цикл работы устройства, т. е. f, = (2688 + 0,164) кГц и разностная последовательность

= (2688 — 0,164) кГц. Суммарная после1540801

7 довательность формируется путем сложения основной последовательности (2688),. получаемой дифференцированием по фронтам и срезам сигнала с выхода 24, с последовательностью импульсов, получаемой таким же дифференцированием сигнала с выхода 25. Разностная последовательность формируется путем запрещения одного импульса основной последовательности при использовании тех же входных сигналов.

Сигнал с выхода 23 используется в качестве тактирующего для соответствующих

D-триггеров (для исключения временной задержки сигнала с выхода 25 и т. д.). Сигналы .с выходов 26 — 28 используются для управления интегратором. Назначение интегратора — получение параллельных кодов расстояний f, t, fq, f4 от излучателя 2 до прием ни ко в 3. И нтегратор вместе с демодуляторами, усилителями-формирователями и приемниками образует четыре независимые следящие системы, в которых расстояния вычисляются путем двойного интегрирования по времени сигналов-1 (уровень 1) и

+1 (уровень О) на выходах демодуляторов. При этом сигналы демодуляторов можно рассматривать как мгновенные ускорения излучателя относительно приемников, а результат интегрирования ускорения по времени — как скорость излучателя относительно приемника. Тогда интегрирование скоростей по времени даст 1i, 1ь 1з, f<.

Расстояние f, от излучателя до приемника представлено задержкой сигнала на выходе 56 переполнения делителя 35. Триггеры 33 и 38 и элемент 34 обеспечивают передачу один раз за цикл задержки сигнала (скорости) из делителя 32 в делитель

35. Эта передача может быть лишь при сигнале «1» íà D-входе триггера 38. Если разрешающего сигнала «1» нет в определенном цикле, то триггеры 38 и ЗЗ остаются в состояниях «О», и на вход делителя 35, как и на вход делителя 32, поступает только суммарная или разностная последовательность импульсов, что зависит от сигнала соответствующего демодулятора.

При наличии сигнала «1» íà D-входе триггера 38 сигнал от блока 7 на входе

27 (сигнал б на временной диаграмме) позволяет сигналу на входе 28 установить триггер 38 в состояние «1». С этого момента запрещается передача на вход делителя 35 суммарной (разностной) импульсной последовательности и разрешается переключение триггера 33 в состояние «1» сигналом с выхода делителя 32 (сигналом, задержка которого относительно сигнала той же частоты на промежуточном выходе делителя 18 в блоке 7 характеризует величину скорости), показанным на временной диаграмме как сигнал д. Получаемый таким образом сигнал е на выходе триггера 33 разрешает прохождение на вход делителя 35 последовательности импульсов, поступающей от элеБлокирование генератора 14 с помощью

30 элемента И 13 (фиг. 1) в начале цикла позволяет получить в делителе 35 параллельный код величины 1;, который можно без дополнительных преобразований вводить в ЭВМ. Такую блокировку выполняет блок 9 сопряжения с ЭВМ по сигналу бло35,, ка 7: каждый цикл на тактовый вход Dтриггера в блоке 9 поступает сигнал с выхода 64 (фиг. 2). Разблокирование генератора 14 осуществляется через случайный интервал времени (но больший интервала, необходимого для ввода кодов fi, fz, 4, в ЭВМ) путем использования в блоке 9 счетчика с предустановкой случайного начального значения кода. При этом период излучения пакетов импульсов изменяется случайным образом в некоторых пределах, 45 что практически исключает влияние отраженных сигналов, излученных в предшествующих циклах, и тем самым повышает надежность и точность работы устройства.

Повышению надежности способствует также принцип измерения расстояния путем

50 интегрирования скорости, когда схема оказывается нечувствительной к импульсным помехам и белому шуму.

Сигналы с выходов 52 и 56 интегратора используются для управления демодулятором 6 (сигналы з, и на фиг. 5). На55 значение демодулятора — анализ как принятого частотно-модулированного сигнала, так и шума, поступающих с выхода усилителя-формирователя 5 в виде прямоуголь5

8 мента И 13 на вход 39 с частотой 2f=

= 5376 кГц.

В результате на вход делителя 35 будет поступать сигнал ж (на фиг. 5 выделены последовательности импульсов различных частот). В предельных случаях либо весь интервал Т занят импульсами частоты

5376 кГц (см. сигнал ж), что соответствует максимальной скорости излучателя по направлению к приемнику (задержка сигнала на выходе делителя 35 — расстояние

1; уменьшается на Т/2 в цикле измерения), либо на интервале Т импульсы вообще отсутствуют, что соответствует максимальной скорости излучателя по направлению от приемника (задержка сигнала на выходе делителя 35 увеличивается на Т/2). Наконец, интервал Т может быть занят импульсами частоты 5376 кГц наполовину при нулевой скорости излучателя. В общем случае таким образом можно передать из делителя 32 в делитель 35 любую задержку сигнала (любую скорость) в пределах T/2 (+-128 квантов/цикл в конкретной работающей схеме) .

Двойное интегрирование сигналов демодуляторов позволяет регистрировать движение органов человека с высокой точностью, так как динамические ошибки отсутствуют при определении перемещений как интегралов от скоростей.

1540801 ных сигналов двух частот или прямоугольного случайного сигнала. Критерий, по которому демодулируется принятый сигнал— знак фазового сдвига принятого и опорного сигналов при формировании опорного сигнала — меаидра с частотой 42 кГц от среза принятого сигнала, первого после импульса переполнения делителя. 35. Возможны три случая: фазовый сдвиг больше л, меньше л, или случайный.

Блок 44 поиска среза принятого сигнала . (фиг. 4) работает следующим образом. Импульс переполнения делителя 35 (сигнал и, фиг. 5), действующий на входе 56 демодулятора, устанавливает триггеры 49, 53 и 48 в состояние «О». Этот момент времени, зависящий от величины f;,— начало работы демодулятора. Через четверть периода сигнала с частотой 42 кГц появляется срез сигнала на входе 52 (сигиал з), который через элемент И вЂ” HE 51 переключает триггер 49 в состояние «1», если на входе триггера уровень принятого сигнала равен «1», или оставляет триггер в состоянии «О» до момента, когда уровень сигнала на входе триггера станет равным 1.

Триггер 49, переключаемый в состояние

«1», блокирует элемент 51, так что в этом же цикле его дальнейшие переключения невозможны. Кроме того, сигналом «1» триггера 49 устанавливается начальное состояние счетчика 45 и рабочее состояние счетчика 63. Счетчик 45 подготовлен к формированию опорного сигнала, однако счетные импульсы, поступающие на вход 22 элемента 55, заблокированы, так как на инверсном выходе триггера 53 уровень «1», а принятый сигнал также пока имеет уровень «1», следовательно на выходе элемента 54 будет сигнал «О». Как только станет формироваться срез принятого сигнала с возможным дребезгом — ложными нульпереходами, возникающими при смешивании сигнала с шумом усилителей и другими помехами, на счетный вход счетчика 45 станут поступать импульсы, поскольку при уровне «О». принятого сигнала разблокируется второй вход элемента 55.

После того, как в счетчик поступит некоторое (заранее установленное) количество импульсов, сигнал с промежуточного выхода этого счетчика переключит в «!» триггер 53, который сигналом с инверсного выхода будет разрешать непрерывную работу счетчика 45 при любом уровне принятого сигнала. Такой способ поиска среза принятого сигнала можно назвать поиском математического ожидания среза, поскольку при ложных нуль-переходах в области среза (когда срез «расплывается») производится интегрирование всех импульсов, совпавших по времени с уровнем «О» принятого сигнала, что позволяет отсчитывать фазу опорного сигнала от среднего значения

f0 среза. Это повышает точность устройства, дальнодействие, устойчивость к помехам.

Блок 46 определения знака фазового сдвига работает следующим образом. С помощью регистра 57 сдвига дискретизуются по времени принятый и опорный сигналы, поступающие, соответственно, на первый и второй информационные входы регистра. Дискретизация осуществляется с частотой счетных импульсов, поступающих на вход 22 и имеющих форму меандра. Кроме того, на регистре 57, включенном в режиме параллельной выдачи информации, производится запоминание дискретизованных сигналов на период дискретизации. Сумматоры 58 и 59 осуществляют следующие операции:

hi(n) = х((п — 1) Q x (n);

hz(n) = xi(n! Q х(п — 1); где x i (n) — принятый сигнал (шум ); x (n)-опорный сигнал; л — момент дискретизации;

® — знак сложения по модулю 2. Этот алгоритм показан для сигналов к и л на фиг. 5: суммируемые уровни сигналов соединены стрелками. Сумматор 60 по модулю

2 и элементы И вЂ” НЕ 61 и 62 позволяют блокировать единичные значения сигналов

h (и) и hq(п), появляющиеся одновременно.

Поэтому в зависимости от знака фазового сдвига сигналов отрицательные импульсы, соответствующие каждому фронту и срезу двух сигналов, будут появляться либо на выходе элемента И вЂ” НЕ 61, либо на выходе элемента И вЂ” НЕ 62. Алгоритм устойчив по отношению к ложным нуль-переходам на фронтах и срезах сигналов, если один из сигналов не имеет ложных нуль-переходов, совпадающих с такими же помехами другого сигнала. Так как опорный сигнал не имеет помех, это условие выполняется.

Интервал сравнения принятого и опорного сигналов (фиг. 5, сигнал м) определяется разрешающими сигналами, поступающими к блоку 46 и счетчику 47 с выходов счетчика 63, и равен четырем периодам опорного сигнала. Поэтому на выходе элемента 61 или элемента 62 будет сформировано 16 импульсов в том случае, если на интервале сравнения частота принятого сигнала будет близка к 42 кГц — частоте опорного сигнала. Ложные нуль-переходы у принятого сигнала будут вызывать лишь колебания +-1 импульс. В счетчике 47 до сравнения сигналов устанавливается (сигналом с промежуточного выхода счетчика 63) код, равный половине емкости счетчика, а именно код числа 8. Поэтому в конце интервала сравнения триггер 48 окажется в состоянии

«1», если задержка опорного сигнала по сравнению с принятым меньше и, когда импульсы появляются на выходе элемента 6! (единицы в сигнале h>(n), фиг. 5) и на выходе счетчика 47 формируется импульс переноса, действующий на S-вход триггера 48.

Если задержка опорного сигнала больше v

1540801

11 (при близких частотах сравниваемых сигналов), то будет сформирован импульс заема на выходе счетчика 47 и триггер 48 окажется в состоянии «О».

В начале работы демодулятора триггер

48 устанавливается в состояние «О», поэтому при неопределенном знаке фазового сдвига, когда интервал сравнения — участок шума (случайного сигнала), маловероятно получение импульсов переноса или заема на выходах счетчика 47, И сигналы демодулятора (триггера 48, остающегося в состоянии «О» с вероятностью, большей 0,5) будут разрешать поступление в соответствующий узел интегратора разностной импульсной последовательности, что должно вызы вать увеличение, и соответствующей задержки импульса переполнения на выходе

56 интегратора. Импульс переполнения будет двигаться слева направо по временной диаграмме (осциллограмме), т. е. будет осуществляться поиск сигнала среди шума.

При обнаружении излученного сигнала, когда опорный сигнал станет формироваться от среза принятого сигнала с частотой

56 кГц, увеличение 1 будет некоторое время продолжаться, так как фазовый сдвиг сравниваемых сигналов за счет выбора начального кода, устанавливаемого на счетчике 45, такой, что импульса переноса на выходе счетчика 47 не будет. Но, начиная с второго-четвертого среза принятого сигнала, что определяется начальным кодом на счетчике 45, знак фазового сдвига изменится и возрастание 1, прекратится. А именно, триггер 48, устанавливаемый в состояние «1», будет пропускать в делитель 32 интегратора суммарную импульсную последовательность, скорость (задержка сигнала в делителе 32, фиг. 3) станет уменьшаться, а передача накопленной ранее положительной скорости (задержки сигнала) из делителя 32 в делитель 35 будет невозможна, так как знак скорости (положительный), определяемый состоянием «1» триггера 36, будет противоположен знаку мгновенного ускорения (отрицательному), определяемому состоянием триггера 48 демодулятора (состоянием «1»), т. е. на выходе сумматора 37 по модулю 2 будет уровень О, запрещающий переключение триггера 38. Такое блокирование передачи скорости (интегрирования скорости) позволяет избавиться от колебаний кодов скоростей и расстояний при включении устройства или резком изменении направления движения излучателя, т. е. сократить время переходного процесса в момент перерегулирования в системе автоподстройки расстояния по времени и, в конечном счете, повысить точность.

Возможность слежения за одним-единственным срезом принятого сигнала (на интервале, где частота 56 кГц) показывает фиг. 6.

Действительно, формируя опорный сигнал от среза А, можно получить фазовый сдвиг

12 сравниваемых сигналов одного знака, а от следующего за ним среза Б (и последующих срезов) — фазовый сдвиг другого знака. Скачок фазового сдвига равен разности периодов сигналов с частотами 56 и 42 кГц.

При этом наименьший фазовый сдвиг принятого и опорного сигналов можно сделать равным 1/8 периода сигнала с частотой

42 кГц путем выбора начального кода счетчика 45. Такой фазовый сдвиг соответствует воеьми периодам дискретизации сравниваемых сигналов и, следовательно, может быть надежно дискриминирован по знаку даже при наличии фазового шума и действия случайных отраженных сигналов. Двукратное превышение числа импульсов на выходе элемента 61 (62) над порогом из восьмй импульсов, достаточных для переполнения счетчика 47 с начальным кодом 8, определяет устойчивость устройства к различного рода помехам в принятых сигналах.

Например, четыре из шестнадцати сравниваемых фронтов и срезов могут «не оказаться на месте» и тем не менее демодулятор выдаст правильный сигнал. Определение знака фазового сдвига начинается с задержкой в четыре периода опорного сигнала после начала его формирования (т. е., первые четыре периода опорного си гнала пропускаются и лишь последующие четыре используются для определения фазового сдвига). Тем самым исключается из сравнения участок принятого сигнала, где происходит переход с одной частоты на другую и по этой причине сигнал бывает нестабильным по фазе и амплитуде. Это дополнительно повышает эффективность демодулятора (помехоустойчивость, дальнодействие) .

Четыре значения расстояний 1ь 1, 4, 14 вводятся в оперативную память ЭВМ 10 с помощью блока 9 по командам, содержащимся в программе ЭВМ (фиг. 1). ЭВМ вычисляет прямоугольные координаты х, у, zизлучателя,,компенсируя при этом постоянные фазовые погрешности и переменную погрешность, зависящую от температуры, давления и влажности воздуха. Число определяемых расстояний 4 равно числу координат 3 плюс 1 (четвертая координата текущая скорость звука) . Дополнительная функция ЭВМ вЂ” контроль правильности работы устройства; значительные отклонения четвертой координаты расшифровываются как сбой.

По вычисленным координатам ЭВМ рассчитывает параметры движения излучателя и, следовательно, органа человеческого тела, например нижней челюсти. Регистрирующие приборы 11 (графопостроитель, печатающее устройство) отображают полученную в ЭВМ информацию.

Формула изобретения

1. Устройство для регистрации движений нижней челюсти человека, содержащее при0801

154

13 способление для фиксации головы с -трехмерным преобразователем сигналов, усилители-формирователи и регистрирующие приборы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регистрации движений нижней челюсти, в устройство введены четыре демодулятора частотно-модулированных сигналов, интегратор, блок управления, ЭВМ с блоком сопряжения, формирователь корректирующих импульсных последовательностей, генератор опорных импульсов, усилитель мощности и элемент И, а трехмерный преобразователь выполнен в виде излучателя ультразвукового сигнала, акустически связанного с четырьмя точечными приемниками ультразвука, укрепленными на экране, установленного неподвижно относительно приспособления для фиксации головы, причем выходы приемников ультразвука через соответствующие последовательно соединенные усилители-формирователи и демодуляторы подключены к соответствующим входам интегратора, выходы которого через последовательно соединенные блок сопряжения с ЭВМ и ЭВМ подключены к регистрирующим приборам, выход генератора опорных импульсов через последовательно соединенные элементы И, блок управления и усилитель мощности подключен к входу излучателя ультразвукового сигнала, а второй выход блока управления соединен с вторыми входами демодуляторов, третий выход через формирователь корректирующих импульсных последовательностей подключен к соответствующему входу интегратора и четвертый выход соединен с вторым входом бло14 ка сопряжения с ЭВМ, второй выход которого подключен к второму входу элемента И, выходом соединенного с соответствующим входом интегратора, вторые выходы которого подключены к третьим входам соответствующихх демодуляторов.

2. Устройство по п 1, отличающееся тем, что демодулятор частотно-модулированных сигналов выполнен в виде последовательно соединенных блока поиска среза приня10 того сигнала, первого счетчика, блока определения знака фазового сдвига, второго счетчика и D-триггера, подключенного Rи S-входами к выходам заема и переноса второго счетчика, а также третьего счетчи15 ка, выходы которого соединены с входами сброса и установки начального значения второго счетчика, счетный вход — с выходом первого счетчика, а вход сброса — с соответствующим выходом блока поиска среза, другой вход блока определения знака фазо20 вого сдвига подключен к входной шине, вход начальной установки блока поиска среза и тактовый вход D-триггера соединены с соответствующим выходом переполнения интегратора, вход для счетной последовательности импульсов и блока поиска среза

25 и тактовый вход блока определения знака фазового сдвига подключены к соответствующему выходу блока управления, вход установки начального значения первого счетчика соединен с другим выходом блока поЗО иска среза, а вход сброса — с выходом третьего счетчика, четвертый вход блока поиска среза подключен к промежуточному выходу соответствующего узла интегратора.

1540801

1540801 и а и =А(п)

Составитель М. Хаустов

Редактор Н. Тупица Техред И. Верес Корректор М. Кучерявая

Заказ 241 Тираж 553 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101