Медицина и здоровье

  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size
������ ��� joomla

Медицинские приборы и аппараты - Основные параметры и их характеристики в механотронах продольного управления

Article Index
Медицинские приборы и аппараты
Принцип действия механотронов
Основные параметры и их характеристики в механотронах продольного управления
Рабочие параметры диодных механотронных преобразователей продольного управления
Приборы для изучения мышечных сокращений
Установка для измерения механических шумов сердца
Механотронный тонусограф
Приборы для изучения деятельности нервной системы
Приборы для контроля состояния сердечно-сосудистой деятельности
Приборы для изучения дыхания
Приборы для проведения стоматологических исследований
Приборы для офтальмологических исследований
Аппараты для контроля сердечно-сосудистой деятельности
Отображение электрических сигналов в сердце на ЭКГ
Вывод уравнения движения самописца
Физическое обоснование и расчёт фактора разделения
All Pages
Основные параметры и их характеристики в механотронах продольного управления

Чувствительности механотронов:

ηim = σ Ψi

ηum = σ Ψu

clip_image009

равны произведению чувствительностей его кинематической и электродной систем.

где    σ — чувствительность кинематической системы механотрона;

Ψi, Ψu — соответственно чувствительности его электродной системы по току и напряжению перемещения подвижных электродов.

Чувствительность σ является важнейшим кинематическим параметром системы и определяется:

clip_image009[1]clip_image011clip_image009[2]

где    d — перемещение подвижных электродов механотрона, которое вызвано воздействием механической величины М.

В зависимости от вида преобразователей и размерностей  d и М чувствительность σ может иметь различные размерности.

Основной характеристикой кинематической системы механотрона продольного управления является зависимость перемещения его подвижного электрода от измеряемой механической величины.

clip_image012d = σ М          ∆d = f(М)

В общем случае основные характеристики кинематических систем нелинейны, но т.к. перемещения подвижных электродов большинства механотронов малы, поэтому в рабочем диапазоне измеряемых механических величин выходные характеристики считают линейными, а чувствительность постоянной.

При расчётах и проведении экспериментов с механотронными преобразованиями перемещений и усилий для характеристики кинематической системы очень часто используют величину, обратную чувствительности (жёсткость кинематической системы).

clip_image009[3] clip_image014

Важным параметром механотронного преобразователя является частота собственных механических колебаний, которую часто называют резонансной частотой системы fо.

clip_image016clip_image009[4]clip_image009[5]clip_image009[6]clip_image009[7]clip_image009[8]clip_image009[9]clip_image009[10]clip_image009[11]clip_image009[12]clip_image009[13]clip_image009[14]

где   М — масса колеблющейся системы;

σF — чувствительность к перемещению под действием силы;

k — коэффициент, который зависит от типа и геометрии механотронной системы.

Из последнего выражения видно, что повышение частоты fо может быть получено путём уменьшения массы М и повышением жёсткости λ. Но увеличение λ приводит к уменьшению чувствительности.

Механотронная электродная система обычно характеризуется следующими основными параметрами:

1. внутренним дифференциальным сопротивлением Ri;

2. чувствительностью по току Ψi;

3. чувствительностью по напряжению Ψu к перемещению подвижного электрода.

Электрический режим работы механотрона до механического воздействия на него обычно характеризуется начальными значениями анодного тока, анодного напряжения и начальным межэлектродным расстоянием в нём.

I ао, Uао,dао

Рассмотрим параметры Ri, Ψi, Ψu на примерах вакуум­ных­ ди­­одных и триодных  механотронов продольного управле­ния­.

Под чувствительностью по току к перемещению в данном слу­чае понимается отношение изменения анодного тока I к ве­ли­­чине приращения перемещения подвижного анода (при по­сто­­янном напряжении на электродах).

Для диодных механотронов:

clip_image017 clip_image019 Ua=const

Для триодных механотронов:

clip_image020clip_image021clip_image022

Uc — напряжение на сетке.

Переходя к частным производным, получим, что чувствительность диодного механотрона:

clip_image023clip_image024clip_image026

и триодного:

clip_image027clip_image017[1]clip_image029

Т.к. d = d - do — разность между текущим расстоянием между электродами и начальным, т.е. при М=0, поэтому учиты­вая, что do=const выражение для чувствительности, мож­но переписать:

clip_image030clip_image031clip_image033

clip_image034clip_image035clip_image037

Под чувствительностью по напряжению к перемещению понимают зависимость отношения изменения анодного напряжения к величине приращения перемещения:

clip_image035[1]clip_image038clip_image040

clip_image035[2]clip_image041clip_image043

Под дифференцированным внутренним сопротивлением понимают сопротивление его межэлектродного промежутка и находят его как отношение изменения анодного напряжения U к изменению анодного тока I при постоянном межэлектродном рас­стоянии или как отношение соответствующих частных производных:

clip_image044clip_image045clip_image047

Численное значение Ri для данных значений Iа и Uа может быть определено только путём дифференцирования кривой Iа=f(Uа) зависимости анодного тока I от анодного напря­же­ния U.

Используя последнее выражение и подставляя в полученное выражение численные значения тока Iа и напряжения Uа, увидим, что эта за­висимость будет нелинейной. Используя выкладки, изложенные выше, можно получить уравнения связи между чувствительностью по напряжению, чувствительностью по току  и внутренним сопротив­ле­нием Ri.

Ψu = -Ψi Ri

Одно из основных требований, которое предъявляется к механотрону, является либо высокая чувствительность по току, либо по напряжению. При этом механотроны с высокой чувствительностью по отличаются большим внутренним сопротивле­­нием Ri.

clip_image049
Параметры Ψi, Ψu и Ri электродной системы так же как параметры механотрона ηim , ηum, которые определяются по первым двум формулам, характеризуют механотронный пре­об­разователь в простейшем режиме его работы, а именно, ког­да на все электроды механотрона подают только на­пря­же­ние по­с­то­ян­но­го тока и в анодной цепи не содержится каких-либо  сопро­тив­­лений на­грузок. В связи с отсутствием нагрузки в анодной це­­пи паде­ние напряжения между анодом и катодом в этом слу­чае равно напряжению источника питания Еа.

Этот режим электровакуумных приборов называется статическим, а параметры и характеристики, которые определяются в этом режиме называются статическими характеристиками. При этом за основную статическую характеристику механотронной системы продольного управления принимаем зависимость анодного тока I от межэлектродного расстояния d, которая изменяется при перемещении подвижного электрода (анода), полученная при неизменных напряжениях на электродах. Эти характеристики называются характеристиками перемещения (б).

Одной из важных характеристик механотрона в статическом режиме является его анодная характеристика (в). Эта характеристика  — зависимость анодного тока I от анодного на­­пряжения U, полученная при фиксированном межэлектродном расстоянии (в случае триод — при неизменном напряжении на сетке).

Статическая электромеханическая характеристика механотрона в целом может быть, т.е. зависимость анодного тока I от действующего механического воздействия получена экспериментальным путём методом расчёта или методом графического сложения заранее рассчитанных характеристик перемещения механотронной системы и основной характеристики кинематической системы.

clip_image051

Рассмотрим простейшие формулы для расчёта параметров и характеристик диодного механотрона продольного уп­ра­в­ления с плоско параллельной системой подвижных электродов.

Для данного случая:

Iа=( А Sк Uа3/2 ) / d2 (1)

А — постоянный коэффициент, А=2,33•10-6; [ A ]=А•В-3/2;

Sk — активная площадь катода, обращённая к аноду;

Ua — напряжение между анодом и катодом;

d — расстояние между анодом и катодом.

Формула (1) позволяет рассчитать 2 основные статические характеристики диодного механотрона:

clip_image031[1]Iа=f( d )               Ua=const

Из (1) видно, что характеристика перемещения носит явно нелинейный характер, поэтому очень важно оценивать степень нелинейности данной характеристики в рабочем диапазоне перемещений подвижного электрода механотрона. Это производится по следующей формуле:

cт = [ ∆Iа max / ( Iа max - Iа min )] • 100%

Для диодного механотрона продольного управления величина нелинейности считается по следующей эмпирической формуле:

cт =0,25 • Z-1[ 3 + Z2 – 3( 1 – Z )2/3 ] • 100%,

clip_image053 — относительное смещение подвижной части механотрона.

Если продифференцировать (1), то получим формулы для чувствительностей  по току и по напряжению:

clip_image055 (2)

clip_image057 (3)

Затем, взяв частную производную

clip_image059 (4)

Подставив (1) в (2), получим:

clip_image061 (5)

clip_image063 (6)

Формулы (2), (4), (5), (6) могут быть использованы лишь для пред­варительного расчёта характеристик и параметров дио­­дного механотрона.



 

Народные методы и средства

История и основы медицины

 

ВНИМАНИЕ !!!

Перед употреблением любых упомянутых на сайте лекарственных средств или применением конкретных методик лечения - необходимо проконсультироваться с лечащим врачом.