Устройство для измерения скорости потока жидкости

 

(u> 742796

Саюз Саеетсккк

Сацналистнческнх

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ВТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (я)М. Кл.2 (22) Заявлено,040176 (21) 2307241/18-10 с присоединенИем заявки Йо

9 Ol P 5/18

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 532.574 (088. 8) Опубликовано 250680 Бюллетень М 23

Дата опубликования описания 2 06.80 (72) Авторы изобретения

С.П.Гаевой и С.И.Можейко (71) Заявитель (5 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ

ПОТОКА ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь эовано для измерения скоростей потоков жидкости, например крови в микрососуде.

Известно устройство для измерения скорости потока крови в микрососуде, содержащее микроскоп, проецирующий иэображение микрососуда на две щели, и преобразователи светового потока в виде фотодиодов, а также вторичную аппаратуру в виде корректора и регистратора (1).

Недостаток известного устройства состоит в необходимости применения, ° сложного и дорогостоящего коррелятора.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения скорости крови, содержащее оптичес- 20 кое устройство, в виде микроскопа, проецирующего изображение микрососуда на непрозрачный экран со щелью, оптический сигнал с которого снимается с помощью световода, фотоэлектрический преобразователь в виде фотоэлектрического умножителя, выход которого соединен со входом дифферен-. цирующего усилителя, сигнал с выхода которого подается на вход пикового ЗО детектора, выход которого подключен ко входу регистрирующего устройства (2) .

Недостатки этого устройства — невозможность измерения профиля скоростей в реальном масштабе времени и сложность проводимых измерений.

Цель изобретения — упрощение про" цесса измерения, в частности профиля скорости по сечению микрососуда.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство введены пиковый детектор, коммутатор, триггер, суммирующий и два вычитаю" щих усилителя, два логарифмических и один антилогарифмический усилитель, а фотоэлектрический преобразователь выполнен в виде телевизионной камеры с передающей трубкой типа диссектор, причем дифференцирующий усилитель соединен с коммутатором, выходы которого подключены ко входам пиковых детекторов, а управляющий вход — к триггеру, счетный вход которого соединен с синхронизирующим выходом телевизионной камеры, а выходы пиковых детекторов соединены со входами суммирующего и вычитающего усилителей, подключенных к логарифмическим усилителям, соединенных

742796 вторым вычитающим усилителем, выход которого подключен к антилогарифмическому усилителю, соединенному с регистрирующим устройством.

На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 представлены временные диаграммы.

Устройство содержит микроскоп 1, проецирующий изображение участка микрососуда на фотокатод диссектора в телевизионной камере 2, дифференцирующий усилитель 3, соединенный с выходом телевизионной камеры. Выход дифференцирующего усилителя соединен со входом коммутатора 4, представляющего собой два аналоговых ключа.

Управляющий вход коммутатора подключен ко входу триггера 5, на счетный вход которого подаются строчные синхронизирующие импульсы с телевизионной камеры 2. Оба выхода коммутатора соединены со входами пиковых детекторов 6 и 7 и через них с сумматором 8 и вычитающим 9 усилителями, выходЫ соединены со входами логарифмических усилителей 10 и 11. Выходы логарифмических усилителей подключены ко входам вычитающего усилителя

12, а выход вычитающего усилителя— ко входу антилогарифмического Усилителя 13.

Устройство работает следующим образом.

Телевизионная камера образует при сканировании фотокатода диссектора телевизионный растр, каждая строка растра сканируется дважды: вначале в направлении, совпадающем с течением кровотока, затем против течения крови, При каждом ходе развертки на выходе камеры формируется электрический сигнал, скорость изменения которого прямопропорциональна скорости перемещения крови V® относительно разворачивающей апертуры диссектора. Эта относительная скорость при прямом ходе равна Ч„р-Чр а при обратном Ч + V» где Ч вЂ” скорость развертки.

Скорость крови при этом можно определить иэ уравнения

30

V =V

V,+V ()

50 2 1 где Ч, и Ч вЂ” напряжения, характеризующие скорость изменения сигнала.

: Синхронизатор, входящий в состав телевизионной камеры 2, синхрониэирующими импульсами строчной частоты (фиг,2а) запускает генератор строчной развертки, вырабатывающей напряжение треугольной формы (фиг.2б1. бО

Таким образом осуществляется сканирование мишени диссектора вдоль направления кровотока и против него с постоянной скоростью. Сигнал с выхода телевизионной камеры 2 (фиг.2в) 65 подают на вход дифференцирующего усилителя 3. Скорость изменения электрического сигнала, или его производная, во время хода развертки, совпадающего с направлением кровотока, значительно меньше, чем при перемешивании разворачивающей аппаратуры в противоположном направлении — против течения крови (фиг.2в). Поэтому амплитуды напряжения на выходе дифференцирующего усилителя значительно отличаются во время прямого и обратного хода развертки (фиг.2г) .

Продифференцированный сигнал передается на вход управляемого коммутатора аналоговых сигналов, причем выходное напряжение появляется попеременно то на одном, то на другом выходе коммутатора (фиг.2е,ж) в зависимости от того, какая полуволна импульсного сигнала с триггера (фиг.2д), замыкаемого строчками синхронизирующих импульсов (фиг.2а), поступает на управляющий вход комму1 татора. Сигналы с выходов коммутатора поступают на входы пиковых детекторов, вырабатывающих напряжение, прямопропорциональное амплитуде подаваемого на них сигнала, причем во время отсутствия сигнала на входе детектора напряжение . a его выходе запоминается (фиг.2з,и) . Напряжение с выходов пиковых детекторов поступает одновременно на входы вычитаемого и суммирующего усилителей, на выходе которых формируется сигнал, прямопропорциональный (Ч2 — Ч ) и

2 7)

Сигналы с.выходов суммирующего и вычитающего усилителей поступают на.входы схемы деления сигналов в аналоговой форме, состоящей из двух логарифмических усилителей, вычитающего усилителя и антилогарифмического усилителя.

Деление сигналов осуществляется в предлагаемом устройстве следующим образом. Первый логарифмический усилитель формирует напряжение прямопропорциональное Iog(V2 + V ), а втоРой Iog(V2 — V ) . На выходе вычитающего усилйтеля получается сигнал, прямопропорциональ A Iog(V2 + V ) — Iog(Ч2 — V ), который в свою очередь равен р оу

Vz

Затем на выходе антилогарифмического усилителя образуется сигнал, прямопропорциональный Ч +Ч /Ч -V< (фиг.2к), по величине которого можно определить скорость. кровотока, согласно уравнению (1) .

Так как в формуле (1) коэффициент пропорциональности отсутствует, то необходимость в градуировке прибора падает. A ввиду того, что апертура

742796 диссектора при сканировании изображения кровотока позволяет образовать прямоугольный растр, то появляется возможность измерять и профиль скорости в выбранном сечении микрососуда.

Формула изобретения устройство для измерения скорости потока жидкости, преимущественно крови в микрососуде, содержащее опти-. ческое устройство, фотоэлектрический преобразователь, дифференцирующий усилитель, пиковый детектор и регистрирующее устройство, о т л и ч а ю- i5 щ е е с я тем, что, с целью упрощения процесса измерения, в устройство введены второй пиковый детектор, коммутатор, триггер, суммирующий и два вычитающих усилителя, два лога- 20 рифмических и один антилогарифмический усилитель, а фотоэлектрический преобразователь выполнен в виде телевизионной камеры с передающей трубкой типа диссектор, причем дифференцируощий усилитель соединен с коммутатором, выходы которого подключены ко входам пиковых детекторов, а управляющий вход — к триггеру, счетный вход которого соединен с синхронизирующим выходом телевизионной камеры, а выходы пиковых детекторов соединены со входами суммирующего и вычитающего усилителей, подключенных к логарифмическим усилителям, соединенных со вторым вычитающим усилителя, выход которого подключен к антилогарифмическому усилителю, соединенному с регистрирующим устройством.

Источники информации, принятые во внимание при экопертизе

1. IntagIietta M., à.î. MicrovascuIar Research, 1970, 9 2, 4б2-473.

2. WiederhieIm С. "Methods in MedicaI" Research, 19бб, 11, 212 (прототип) .

742796 и«)

Составитель Ю.Власов

Редактор В.Эарванская Техред О. Легеэа орректcр М.Шароши

Заказ 3611/11 Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная 4