Медичні датчики

року міністерство освіти РФ.

Володимирський Державний Университет.

Кафедра РТ і РС.

Курсова работа.

на задану тему: «Медичні датчики» за курсом: «Медичні перетворювачі і электроды».

Володимир 2002.

1.

Введение

.

2. Волоконно-оптичні датчики.

3. Датчики потока.

4. Датчики давления.

5. Температурні датчики. Термисторы.

6. Датчики ЭКГ.

7.

Заключение

.

8. Використовувана литература.

1.

Введение

.

Різні перетворювачі неэлектрических величин в електричні міцно зайняли своє місце у багатьох областях людського знання, і вже тим більш як у медицині. Важко сьогодні уявити сучасного лікаря, що займається діагностикою різноманітних захворювань та його лікуванням, не спирається на величезну кількість досягнень як-от радіоелектроніка, мікроелектроніка, метрологія, матеріалознавство. І хоча, датчики є однієї з найбільш повільно та розвитку областей медичної електроніки, так і всієї електроніки загалом, але переважна більшість діагностичних і терапевтичних приладів та систем безпосередньо чи опосередковано містять безліч найрізноманітніших перетворювачів і електродів, без яких, часом немислима робота цією системою. Саме про деякі типи датчиків що й спробую розповісти у роботі. Певна складність, повторюся, залежить від величенному номенклатурному розмаїтті медичних датчиків, соціальній та досить малому кількості публікацій, які стосуються цієї теми, хоча, можливо просто погано искал.

2. Волоконно-оптичні датчики.

Оптоелектроніка — це досить нова галузь науку й техніки, яка побачила стику оптики і електроніки. Слід зазначити, що у розвитку радіотехніки від початку сучасності постійно простежувалася тенденція освоєння електромагнітних хвиль дедалі більше високої частоти. Важливим моментом в розвитку оптоелектроніки є створення оптичних волокон. Особливо інтенсивними дослідження стало наприкінці 1960;x років, а розробка 1970;го р. американської фірмою «Корнинг «кварцевого волокна малим загасанням (20 дБ/км) стала епохальним подією і послужила стимулом збільшення темпів досліджень, і розробок попри всі 1970;ті роки. Оптичне волокно зазвичай буває однієї з двох типів: одномодовое, у якому поширюється лише одне мода (тип розподілу переданого електромагнітного поля), і многомодовое — з передачею безлічі (близько ста) мод. Конструктивно ці типи волокон різняться лише діаметром сердечника — световедущей частини, усередині якої коефіцієнт заломлення трохи вище, ніж у периферійної частини — оболонці. У медичному техніці використовують як многомодовые, і одномодовые оптичні волокна. Многомодовые волокна мають великий (приблизно 50 мкм) діаметр сердечника, що полегшує їхня сполука друг з іншому. Але оскільки групова швидкість світла кожної моди різна, то під час передачі вузького світлового імпульсу відбувається його розширення (збільшення дисперсії). У порівняні з многомодовыми у одномодовых волокон переваги та недоліки змінюються місцями: дисперсія зменшується, але малий (5…10 мкм) діаметр сердечника значно утрудняє з'єднання волокон цього й введення у них світлового променя лазера.

У результаті одномодовые оптичні волокна знайшли переважне використання у лініях зв’язку, потребують високу швидкість передачі (лінії верхнього рангу в ієрархічної структурі ліній зв’язку), а многомодовые найчастіше використовують в лініях зв’язку з порівняно невисокою швидкістю передачі. Є звані когерентные волоконно-оптичні лінії зв’язку, де лише одномодовые волокна. У многомодовом оптичному волокні когерентність прийнятих світлових хвиль падає, тому його використання у когерентних лініях зв’язку непрактично, що визначило використання у подібних лініях лише одномодовых оптичних волокон. Навпаки, хоча за використанні оптичних волокон для датчиків вищевказані чинники теж мають місце, а й у часто їх роль вже інша. Зокрема, під час використання оптичних волокон для когерентних вимірів, коли з цих волокон формується интерферометр, важливим перевагою одномодовых волокон є можливість передачі інформації про фазі оптичної хвилі, що нездійсненне з допомогою многомодовых волокон. Отже, у разі необхідно лише одномодовое оптичні волокна, як й у когерентних лініях зв’язку. Проте він менш, практично застосування одномодового оптичного волокна при вимірі нетипово через невеличкий його дисперсії. Інакше кажучи, в сенсорної оптоелектроніці, крім датчиков-интерферометров, використовуються многомодовые оптичні волокна. Ця обставина пояснюється і те, що у датчиках довжина використовуваних оптичних волокон значно менше, ніж у системах оптичної связи.

Слід зазначити загальні гідності оптичних волокон: широкополосность (передбачається за кілька десятків терагерц); малі втрати (мінімальні 0,154 дБ/км); малий (близько 125 мкм) діаметр; мала (приблизно 30 г/км) маса; еластичність (мінімальний радіус вигину 2 MM); механічна міцність (витримує навантаження на розрив приблизно 7 кг); відсутність взаємної інтерференції (перехресних перешкод типу відомих у телефонії «перехідних розмов »); безындукционность (практично немає вплив електромагнітної індукції, отже, й негативні явища, пов’язані з грозовими розрядами, близькістю до ліній електропередач, імпульсами струму у силовий мережі); взрывобезопасность (гарантується абсолютної нездатністю волокна бути причиною іскри); висока электроизоляционная міцність (наприклад, волокно довжиною 20 див витримує напруга до 10 000 B); висока коррозионная стійкість, особливо до хімічним растворителям, маслам, воде.

У практиці використання волоконно-оптичних датчиків мають найбільше значення чотири властивості. Досить корисні, і такі властивості, як еластичність, малі діаметр і безліч. Широкополосность і малі втрати значно підвищують можливості оптичних волокон, проте який завжди ці переваги усвідомлюються розробниками датчиків. Проте, з сучасної погляду, з розширенням функціональних можливостей волоконно-оптичних датчиків у майбутньому ця ситуація потроху исправится.

Як показано нижче, в волоконно-оптичних датчиках оптичне волокно може бути застосована просто ролі лінії передачі, і може зайняти позицію самого чутливого елемента датчика. У разі використовуються чутливість волокна до електричному полю (ефект Керра), магнітному полю (ефект Фарадея), до вібрації, температурі, тиску, деформаціям (наприклад, до вигину). Чимало з цих ефектів в оптичних систем зв’язку оцінюються як недоліки, в датчиках їх поява вважається скоріш перевагою, яке слід развивать.

Сучасні волоконно-оптичні датчики дозволяють вимірювати майже всі. Наприклад, тиск, температуру, відстань, становище у просторі, швидкість обертання, швидкість лінійного переміщення, прискорення, коливання, масу, звукові хвилі, рівень рідини, деформацію, коефіцієнт заломлення, електричне полі, електричний струм, магнітне полі, концентрацію газу, дозу радіаційного випромінювання, на використанні пучків таких волокон грунтується вся техніка эндоскопии.

Якщо класифікувати волоконно-оптичні датчики з погляду застосування у яких оптичного волокна, їх можна грубо розділити на датчики, у яких оптичні волокна використовують у ролі лінії передачі, і датчики, у яких вона використовують у ролі чутливого елемента. У датчиках типу «лінії передачі «використовують у основному многомодовые оптичні волокна, а датчиках сенсорного типу найчастіше — одномодовые.

З допомогою волоконно-оптичних датчиків з оптоволокном як лінії передач можна вимірювати такі фізичні величины:

1) датчиком який струменіє типу: температуру (з урахуванням виміру зміни постійної люмінесценції в многомодовых волокнах, буде в діапазоні 0…70(С з точністю (0,04(З);

2) датчиком отражательного типу: концентрацію кисню в крови.

(відбувається зміна спектральною характеристики, детектируется інтенсивність відображеного світла, оптоволокно — пучкове, з доступом через катетер).

Якщо ж оптичні волокна в датчику використовувати як чутливого елемента, можливі такі применения:

1) интерферометр Майкельсона дозволяє вимірювати пульс, швидкість кровотоку: використовуючи ефект Доплера можемо детектувати частоту биттів — використовують як одномодовое, і многомодовое волокна; діапазон вимірів: 10−4…108 м/с.

2) з урахуванням неинтерферометричекой структури можливо побудувати датчик, дозволяє визначати дозу іонізуючого випромінювання, що використовується фізичне явища — формування центру фарбування, детектируемая величина — інтенсивність пропускаемого світла. |[pic] | | | | |Волокон| | | |но-опти| | | |ческий | | | |датчик | | | |проходячи| | | |щего | | | |типу. | |.

|[pic] | | | |Волоконно-оптиче| | |ський датчик | | |отражательного | | |типу. |.

Підбиваючи деякі підсумки, як і раніше, що елементами волоконно-оптичного датчика, є: оптичні волокна, светоизлучающие (джерело світла) і светоприемные устрою, оптичний чутливий елемент. З іншого боку, спеціальні лінії необхідні зв’язку між тими елементами або заради формування вимірювальної системи з датчиком. Далі, для практичного впровадження волоконно-оптичних датчиків необхідні елементи системної техніки, що у сукупності з вищевказаними елементами і лінією зв’язку утворюють вимірювальну систему. |[pic] | Класифікація | | |основних структур | | |волоконно-оптичних| | |датчиків: | | |і з зміною | | |характеристик | | |волокна (зокрема| | |спеціальних волокон)| | | | | |з зміною | | |параметрів | | |переданого світла | | | | | | | | |в) з чутливим | | |елементом на торці | | |волокна |.

3. Датчики потока.

Ультразвукові датчики ефективно йдуть на виміру потоку у багатьох медико-біологічних й управління промислових цілях. Основним елементом конструкції ультразвукового датчика є п'єзоелектричний випромінювач коротких посилок акустичних (пружних) хвиль. Для виміру потоку використовуються частоти, що лежать поза чутного акустичного діапазону — в ультразвукової області. Робота ультразвукових датчиків потоку полягає в одному з цих двох фізичних принципів. У датчиках першого типу (вимір часу проходження сигналу) використовується те що, що швидкість звуку, поширюваного в що просувалася середовищі, дорівнює швидкості щодо цього середовища плюс швидкість руху самого середовища. У датчиках другого типу використовується зміна (доплеровский зрушення) частоти ультразвукової хвилі у її розсіянні що просувалася средой.

У ультразвукових измерителях потоку використовуються электроакустические перетворювачі з п'єзоелектричних матеріалів, здійснюють перетворення електричної потужності акустичні коливання. Ідеальним пьезоэлектрическим матеріалом для электроакустического перетворювача є така матеріал, що забезпечує низький рівень шуму, високу ефективність перетворення і дозволяє створити перетворювач із високим добротністю. Найчастіше за электроакустических преобразователях використовується цирконат — титанат свинцю (ЦТС). Перевага цієї статті - дуже високий ефективність электроакустического перетворення та висока температура Кюрі (приблизно 300 oC); останнє зменшує ймовірність деполяризации матеріалу у процесі припаивания висновків преобразователя.

Можна виготовити ультразвукової перетворювач будь-який форми у вигляді розплавлювання матеріалу і наступного його формовки. П'єзоелектричні кристали піддаються штучної поляризації шляхом приміщення в сильне електричне полі за високої температури і охолодження у тому полі нижче від температури Кюрі. Зазвичай формуються перетворювачі як дисків, на протилежні плоскі поверхні яких наносяться металеві електроди. Через ці електроди генератор коливань збуджує кристалл-излучатель. Електроди кристалла-приемника приєднано до высокочастотному підсилювачу. Задля більшої максимальної ефективності товщина кристала зазвичай вибирається рівної половині довжини ультразвукової волны.

Вибір робочої частоти перетворювача визначається фундаментальними фізичними чинниками. Кінцеве значення діаметра перетворювача зумовлює наявність дифракційного розподілу інтенсивності ультразвукової хвилі за аналогією з апертурной дифракцией в оптиці. У області ближнього поля пучок має практично циліндричну форму, відповідну геометрії випромінювача, та її уширение мало. Проте розподіл інтенсивності в пучку неоднорідне, бо тут виникають численні інтерференційні максимуми і мінімуми. У сфері далекого поля пучок розходиться, причому інтенсивність ультразвукової хвилі в пучку змінюється назад пропорційно квадрату відстані від перетворювача. Ефект расходимости пучка погіршує просторова роздільність, тому область далекого поля використовувати категорично не рекомендується. Задля більшої роботи у сфері ближнього поля потрібні значні перетворювачі і високі робочі частоти. У промислових цілях просторова роздільність при вимірі потоку можна отримати роботу, обираючи робочу частоту і величину перетворювача в такий спосіб, щоб розмір області ближнього поля наближено відповідав діаметру потокопровода (кровоносного судини, например).

Правильний вибір робочої частоти дуже важливий для вимірювачів потоку крові. Для пучка з їх постійним поперечним перерізом потужність ультразвукової хвилі експоненціально спадає з відстанню через її поглинання у кістковій тканині. З цієї погляду краще низькі робочі частоти, оскільки коефіцієнт поглинання ультразвуку квазилинейным чином зростає збільшенням частоти. З іншого боку, найпоширеніші ультразвукові вимірювачі потоку — доплеровские датчики потоку — працюють на принципі детектування потужності ультразвукової хвилі, розсіюваною рухливими червоними кров’яними тельцями, причому рассеиваемая потужність пропорційна четвертого ступеня частоти. Отже, у тих измерителях потоку збільшення детектируемой потужності необхідно збільшувати робочу частоту. Компроміс характеризується виборі робочої частоти буде в діапазоні від 2 до 10 MГц.

Датчик потоку, працюючий на принципі виміру часу проходження сигналу — одне із найпростіших ультразвукових вимірників потоку. Він широко використовують у в промисловості й придатний також і респіраторних вимірів і вимірів потоку крові. Можливий спосіб розташування, що полягає в можливості закріплювати перетворювачі зовнішньому поверхні труби чи кровоносного судини, що виключає обмеження потока.

Переваги таких датчиків (вимірників) потоку залежить від наступному: 1) з допомогою можна вимірювати потоки найрізноманітніших рідин і газів, бо проведення вимірів непотрібен його присутність серед текучої середовищі частинок, що відбивають ультразвук; 2) вказують визначати напрям потоку; 3) їхні показання порівняно нечуттєві до змін в’язкості, температури і плотностей текучої cреды; 4) із усіх серійно випущених вимірників потоку промислові устрою цього забезпечують найвищу точність измерений.

Ультразвукові вимірювачі потоку були випробувані як пневмотахометров — для виміру миттєвого значення об'ємного витрати вдихуваного чи видихуваного газу. Ультразвукові пневмотахометры мають такі теоретичні переваги: 1) високе швидкодія; 2) широкий динамічний діапазон; 3) відсутність рухомих частин; 4) пренебрежимо мале впливом геть потік; 5) природну двунаправленность; 6) легкість очищення стерилізації. Нині ультразвукові пневмотахометры перебувають усі ще стадії розробки. Є кілька проблем, що перешкоджають успішному впровадженню цих пристроїв: 1) низька акустична ефективність передачі ультразвуку через гази; 2) широкий діапазон змін складу, температури і вологості газу; 3) незадовільний розуміння природи ультразвукового поля й правничого характеру його з які йшли газом.

У доплеровских измерителях потоку безперервного дії використовується відомий ефект зміни (зниження) частоти звуку, детектируемого які йшли приймачем, віддаляється від нерухомого джерела звуку (ефект Доплера). Якщо випромінювач і приймач нерухомі, а рухається об'єкт (частка в текучої середовищі), який відбиває ультразвукове хвилю, то обумовлений ефектом Доплера зрушення частоти за симетричного розташуванні перетворювачів стосовно аксиально-симметричному потоку розраховується за формуле.

[pic], де fdдоплеровский зрушення частоти; f0- частота випромінюваної ультразвукової хвилі; u — швидкість об'єкта (частки в текучої середовищі); з — швидкість звуку; (- кут між напрямом випромінювання (прийому) ультразвукової хвилі і віссю труби чи кровоносного судини. Якщо потік не має аксиальной симетрії чи перетворювачі розташовані несиметрично, то формулу потрібно було затверджувати додатковий тригонометричний коэффициент.

Найважливіше перевагу доплеровского вимірника потоку безперервного дії - можливість виміру кровотоку з допомогою перетворювачів, розташованих лежить на поверхні тіла з одного боку кровоносного судини. Вимірювачі потоку цього можуть працювати з рідинами, що містять включення газів чи твердих тіл. Можна вказати і низку інших переваг цих пристроїв: 1) тимчасові затримки сигналу у яких мінімальні і визначаються переважно характеристиками фільтрів; 2) при вимірі кровотоку перешкоди від сигналу електрокардіограми (ЕКГ) незначні; 3) такі устрою можна встановлювати в дешевих регулятори потока.

З використанням доплеровского вимірювача потоку безперервного дії щоб одержати сигналу доплеровского зсуву потрібна наявність в текучої середовищі будь-яких частинок. Сигнал доплеровского зсуву перестав бути одночастотным гармонійним сигналом, що з поруч причин:

1. Профіль розподілу швидкості по поперечному перерізу потоку (профіль потоку) неоднорідний. Частинки рухаються з різними швидкостями, генеруючи різні за частотою доплеровские сдвиги.

2. Частка відбиває ультразвукове хвилю протягом короткого проміжку времени.

3. Хаотичне обертання частинок і турбулентність викликають різні доплеровские сдвиги.

Дві інші нестачі доплеровского вимірника потоку безперервного дії - практично повну відсутність інформації про профілі потоку і неможливість визначення напрями потоку без додаткової обробки сигнала.

Імпульсний доплеровский вимірювач потоку працює у радарном режимі видає інформацію про профілі потоку текучої середовища. Перетворювач порушується короткими посилками сигналу несучою частоти від генератора. Цей перетворювач виконує функції випромінювача і приймача; відбиваний сигнал з доплеровским зрушенням приймається із певною тимчасової затримкою щодо моменту випромінювання первинного сигналу. Тимчасовий інтервал між моментами випромінювання та прийому сигналу є безпосереднім покажчиком відстані до що відбиває частки (дальності). Отже, можна отримати роботу повну «розгорнення» відображень сигналу впоперек труби чи кровоносного судини. Профіль швидкістю поперечному сечении кровоносного судини виходить в результаті реєстрації доплеровского зсуву сигналу що за різних тимчасових затримках. З допомогою імпульсного доплеровского вимірника потоку можна оцінити діаметр кровоносного судини. Прийняті сигнали Проте й З обумовлені відображеннями від ближньої і дальньої стінок судини відповідно. Відстань між точками, де відбуваються ці відбитки, безпосередньо пов’язаний через прості геометричні співвідношення з діаметром сосуда.

Аналогічний принцип виміру є основою методу ультразвукового сканування в амплитудном режимі (А-режиме) і методу эхо-кардиографии. Ультразвукової перетворювач встановлюється навпаки ділянки тіла чи органу, що підлягає скануванню. Цей перетворювач випромінює ультразвукової сигнал, відчуває відбиток про всяк неоднорідності тканини вздовж напрямку сканування. Затримка між часом випромінювання та прийому сигналу можна використовувати визначення місця локалізації цієї неоднорідності вздовж певного шляху сканирования.

Тривалість випромінюваного імпульсу є важливий чинник при використанні імпульсного доплеровского вимірювача для реєстрації кровотоку. У ідеалі це повинен бути дуже короткий імпульс, щоб отримати хороше дозвіл за відстанню. З іншого боку, задля досягнення досить високої значення відносини сигнал/шум і знайти гарного дозволу по швидкості тривалість цього імпульсу має бути досить велика. Типовий компромісний варіант — використання імпульсів із частотою повторення 8 МГц і тривалістю 1 мкс.

Доплеровским вимірювальним системам, працюють у імпульсному режимі, властиво внутрішнє обмеження. Він здійснюється у цьому, що з заданої дальності обмежений діапазон вимірюваних швидкостей. Це змушує використовувати імпульси не так часто повторення fr Це означає, що не можна виміряти високі швидкості на великих відстанях до відбиває об'єкта. Спектральне уширение, що може призвести до появи в сигналі спектральних складових з частотами, перевищують несе частоту, і навіть неідеальність характеристик фільтрів нижніх частот, що використовуються винятку ефекту накладення спектрів, призводить до ще жорсткішим ограничениями.

У імпульсних доплеровских системах перетворювачі мають більш складною конструкцією, ніж у доплеровских системах безперервного дії. Будь-який кристалічний перетворювач характеризується високої добротністю Q (вузької частотною характеристикою) і тому по закінченні збудливого електричного сигналу тривалий час осциллирует у своїй резонансної частоті. Імпульсний доплеровский перетворювач модифікується шляхом додавання щодо нього попереду чи ззаду масивного демпфера, що забезпечує зменшення (уширение частотною характеристики) кристала. Типові значення модифікованої добротності - від 5 до 15. З використанням одного загального перетворювача як випромінювача і приймача відключення випромінювача здійснюється з допомогою логічного елемента (вентиля). Однокаскадный логічний елемент не забезпечує належної розв’язки потужного сигналу, збудливого випромінювач, від виключно слабкого прийнятого сигналу. Проблема розв’язки вирішується послідовним включенням двох логічних элементов.

З використанням імпульсних доплеровских систем виникають додаткові проблеми з обробкою прийнятого сигналу. У система мусить бути передбачена деяка схема, забезпечує захист підсилювача високої частоти від перевантажень під час передачі і предотвращающая надходження напруги генератора на вхід цього підсилювача під час прийому сигналу. Прикладом такої схеми є диодная структура, що має низьким опором для высокоуровневого переданого сигналу і високим опором для слабкого прийнятого сигналу. Вимірювання профілів потоку у реальному масштабі часу досягається шляхом застосування 16 логічних елементів (селекторів дальності), котрі задають різні тимчасові затримки для прийнятого сигналу. На виході вимірювального устрою маємо у своїй 16 «паралельних» сигналів, відповідних різних точок в поперечному сечении труби чи кровоносного судини і визначають тимчасову залежність локальних швидкостей потоку у тих точках. Профіль швидкості формується шляхом швидкого сканування за цими 16 каналам.

Головна перевага імпульсних доплеровских вимірників потоку — можливість отримання про профілі потоку. З іншого боку, у тих пристроях детектируются сигнали, відбивані частинками з малих обсягів текучої середовища (з сканування по поперечному перерізу потоку), і на детектори нуля надходять сигнали з вузьким частотним спектром, що є іншим важливим перевагою вимірників потоку цього. І, нарешті, бо імпульсного доплеровского вимірювача потоку потрібен лише одне перетворювач, виконує функцію, як випромінювача, і приймача, це — ідеальне пристрій для вимірів з допомогою катетера. Такі вимірювачі йдуть на реєстрації кровотоку у різних ділянках кровоносної системы.

4. Датчики давления.

Датчики тиску сімейства Senseon фірми Motorola вибирають виробники медичного устаткування у світі. Вони довговічні, точні і надежны.

Датчик тиску фірми Motorola розроблений з допомогою монолітного кремнієвого пьезорезистора, який генерує змінюється в залежність від величини тиску напруга не вдома. Резистивный елемент, що є датчик напруг, ионно имплантирован в тонку кремнієву діафрагму. Найменше тиск на діафрагму призводить до зміни опору датчика напруг, що у своє чергу змінює напруга на виході пропорційно прикладеному тиску. Датчик напруг є складовою діафрагми, завдяки чому усуваються температурні ефекти, виникаючі через різницю в теплових расширениях датчика і діафрагми. Параметри не вдома самого датчика деформацій залежить від температури, отже під час використання буде в діапазоні температур, перевищують допустимі значення, потрібно компенсація. У вузьких діапазонах температур, наприклад, від 00С до 850С, як такий можна використовувати проста резисторная схема. У діапазоні температур від -400С до +1250С знадобляться розширені компенсаційні схемы.

Компенсовані і калібровані (на чіпі). Медичний клас. |Серія |Максимал|Напряж|Допустим|Чувствител|Полное |линейност| | |ьный |ение |ое |ьность |выходное|ь % від | | |рівень |питани|отклонен|(µV/V/mmHg|сопротив|полного | | |давления|я |не, mV |) |ление Ом|диапазона| | | |(V dc)|(Max) | |(Max) | | | |psi |кПа| | | | |(Min|(Max| | | | | | | | |) |) | |MPX2300DT1 |5.8 |40 |6.0 |0.75 |5.0 |330 |-2.0|2.0 |.

Серії МРХ 7050, 7100, 7200.

Датчики цих серій поєднують у собі всі переваги серії МРХ 2000 (температурна компенсація і калибрация на чіпі) з великим повним вхідним опором (зазвичай 10 kОм), що зробила їх незамінними в переносних пристроях, працівників акумуляторах. Ці датчики можна використовувати в приладах, потребують точного визначення тиску при малому споживанні енергії, як-от переносного медичне обладнання та т.п.

МЕДИЧНІ ДАТЧИКИ ТИСКУ (MEDICAL).

| |KPa | | | | | | |Некомпенсовані | |MPX10D |10 |75 |20 |35 |3.5 |-1.0 |1.0 | |MPX50D |50 |200 |20 |60 |1.2 |-0.25 |0.25 | |MPX700D |700 |2800 |20 |60 |0.086 |-0.50 |0.50 | |Компенсовані і калібровані | |MPX2010D |10 |75 |±1.0|25 |2.5 |-1.0 |1.0 | |MPX2700A |700 |2800 |±2.0|40 |0.057 |-1.0 |1.0 | |MPX2700D |700 |2800 |±1.0|40 |0.057 |-0.5 |0.5 | |High Impedance (On-Chip) | |MPX7050D |50 |200 |±1.0|40 |0.8 |-0.25 |0.25 | |MPX7200A |200 |400 |±2.0|40 |0.2 |-1.0 |1.0 | |MPX7200D |200 |400 |±1.0|40 |0.2 |-0.25 |0.25 | |Signal Conditioned (On-Chip) | |MPX4100A |105 |400 |- |4.59 |54 |-1.8 |1.8 | |MPX5700D |700 |2800 |- |4.5 |6.0 |-2.5 |2.5 | |MPX5999D |1000 |4000 |- |4.7 |5.0 |-2.5 |2.5 | |Compensated and Calibrated (On-Chip) Medical Grade | |MPX2300DT1 |40 |- |0.75 |- |330 |-2.0 |2.0 |.

5. Температурні датчики. Термисторы.

Одной з найпоширеніших завдань промислової, побутової і медичної автоматики, розв’язуваних шляхом температурних вимірів, є завдання виділення заданого значення температури чи діапазону температур, в межах якої контрольовані фізичні процеси протікають нормально, з необхідними параметрами. Це першу чергу, належить до приладам і пристроям, працюючим при високих температурах, визначених умовами життєдіяльності чоловіки й використовуваних їм під час цьому приладів машин і механізмів, тобто. -40є +100°С, наприклад, кондиціювання температури житлових, складських і технологічних приміщень, контроль нагріву різних двигунів, трансмісій, гальмівних пристроїв тощо., системи пожежної сигналізації, контроль температури до медицини, біотехнологіях і сільському господарство і ін. Як чутливих елементів таких систем в останнім часом широко використовуються напівпровідникові термосопротивления з негативним температурним коефіцієнтом чи термисторы (NTC-thermistors). Проте, на вирішення завдання у цілому, тобто. отримання електричного сигналу, виникає у разі підвищення чи зниженні температури контрольованого процесу до заданого значення, термистор може бути оснастили додатковими електронними схемами, що й здійснюють вирішення завдання виділення заданого значення температури. Фахівці Інституту проблем управління РАН що з фірмою VZ SENSOR Ltd., з урахуванням напівпровідникових структур з L-образной вольтамперной характеристикою розробили інтелектуальні (функціональні) термисторы (Z-thermistors), які здатні вирішувати проблему виділення заданого значення температури без використання додаткових електронних схем .

[pic] Схема включення звичайного термистора.

[pic] Схема включення Z-термистора.

Z-термисторы є напівпровідникову p-n структуру, включаемую у напрямку (+ до p-области структури) в ланцюг джерела постійного напруги. Структура має функцією переходу із одного стійкого стану (малим струмом) до іншого стійке стан (в 50 — 100 раз великим струмом) у її нагріванні до заданого значення температури. Установка необхідного значення температури спрацьовування здійснюється простим зміною напруги харчування. Тривалість переходу структури (Zтермистора) вже з стійкого стану до іншого 1 — 2 мкс. Схема включення Z-термистора складається з джерела харчування U і нагрузочного резистора R, який водночас служить обмежувачем струму Z-термистора за його перехід у стан із великим струмом (рис.). Вихідний сигнал (кидок напруги) може бути знята і з нагрузочного резистора R, і з самого Z-термистора, але зі зворотним знаком. Як було зазначено, Zтермистор то, можливо настроєна на щось будь-яке значення температури буде в діапазоні -40 -+100°С шляхом зміни яке живить напруги U. У цьому може бути виготовлені різні типи Z-термисторов, спрацьовують при одному й тому ж температурі від різних напруг харчування. А, щоб розділити Zтермисторы за типами, було запроваджено поняття базової температури. Як базової було винесено значення кімнатної температури (room temperature) +20° С. Принципово Z-термисторы можуть бути виготовлені на будь-які напруги спрацьовування не більше від 1 до 100 У при базової температурі, але для зручності користувачів ми обмежилися поруч типових значень напруги, найчастіше які у електронної техніці, саме: 1,5 У; 3 У; 4,5 У; 9 У; 12 У; 18 У; 24 У (див. таблицу).

Таблиця — Технічні характеристики Z-термисторов за нормальної температури +20°C і опір резистора R = 0.25 + 5 кОм |Тип Z-термистора | |TZ-1 |TZ-3 |TZ-4 |TZ-12|TZ-1|TZ-24| | | | | | | |8 | | |Граничне напруга |Uth (B) |.