Устройство для контроля двигательной активности объекта

Устройство для контроля двигательной активности объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Сонетскик

Социалистическии

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()943789 (61) Дополнительное к авт. синд-ву— (22) Заявлено 30. 12. 80 (21) 3226348/18-24 (51) М. Кл. с присоединением заявки М—

G 08 В 2)/00 раеударстванный комитет

СССР

60 делам иэооретеннй и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 15 ° 07 82 ° Бюллетень №

Дата опубликования описания 15. 07. 82 (53) УДК 654.9 (088.8) В. Н. Сотин, В. С. Пекуров, B. П. Мельник и 6. Н. Козин (72) Авторы изобретения

)

Институт электроники АН Белорусской ССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДВИГАТЕЛЬНОЙ

АКТИВНОСТИ ОБЪЕКТА

Изобретение относится к средствам контроля и управления и может быть использовано в биологии, медицине, в качестве технических средств ох ранной сигнализации и т.д.

Известно устройство для контроля двигательной активности объекта, содержащее генератор, индикатор, излучающий электрод и фазометр, измерительный вход которого подключен к приемному электроду, а опорный соединен с выходом генератора, выход фазометра через фильтр подключен к индикатору, а также управляющий фазовращатель, сигнальный вход которого подключен к генератору, а выход - к излучаюцему электроду, управляющий вход фазоврацателя соединен с выходом фильтра 11).

Недостатком устройства является 2о зависимость его работы от условий окружающей среды.

Наиболее близким к предложенному по техническому рецению является

2 устройство для контроля двигательной активности объекта, содержащее генератор, индикатор, приемный и излучающий электроды, фазометр, выход которого через информационный фильтр подключен к индикатору, управляемый фазовращатель, сигнальный вход которого подключен к генератору, а выход - к излучающему электроду, причем управляющий вход фазовращателя соединен с выходом информационного фильтра, компенсирующий элемент включен между излучающим электродом и сигнальным входом электрически управляемого аттенюатора, управляющий вход которого соединен с выходом режимного фильтра, а выход - с компенсационным входом усилителя тока, который в свою очередь включен между приемным электродом и сигнальным входом фазометра, а опорный вход фазометра соединен с выходом генератора через фазовращатель 1.21.

943789 электрод 1, генератор 2, узел вычитания 3, фазометр 4, компенсирующий элемент 5, объект 6, аттенюатор 7, управляемый фазовращатель 8, первый фильтр 9, второй фильтр 10, приемный электрод 11, усилитель 12 тока, третий фильтр 13, ограничитель 14 и индикатор 15.

Устройство работает следующим образом.

Переменное напряжение с выхода генератора 2 поступает на излучающий электрод 1 и на опорный вход фазометра 4. Переменное электрическое поле индуцирует сигнал на приемном электроде 11, который через усили45., Недостатком этого устройства является чувствительность к изменению внешних дестабилизирующих воздействий.

Цель изобретения — повышение чувствительности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля двигательной активности объекта, содержащее генератор, соединенный с 10 первым входом управляемого фазовращателя, излучающим электродором, опорным входом фазометра и входом компенсационного элемента, выход которого через управляющий аттенюатор 15 соединен с первым входом усилителя тока, второй вход которого подключен к приемному электроду, фазометр через информационный фильтр соединен с индикатором, а через режимный 20 фильтр- с вторым входом аттенюатора, введены фильтр, ограничитель, узел вычитания, выход которого соединен с сигнальным входом фазометра, выход усилителя тока через последовательно 25 включенные третий фильтр и ограничитель соединен с первым .входом узла вычитания, а второй вход — с выходом управляемого фазовращателя, выход режимного фильтра соединен с вторым входом управляемого фазовращателя.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2векторные диаграммы, поясняющие работу узла вычитания для двух случаев: а напряжение генератора и сигнала близки по амплитуде; б) напряжение генератора в два раза больше напряжения сигнала; на фиг.3 - расчетные графики зависимости угла от М

Устройство содержит излучаюций тель тока 12, фильтр 13 и ограничитель 14 поступает на первый вход узла вычитания 3, на второй вход которого через управляемый фазовращатель 8 поступает опорное напряжение 0 с генератора 2. Изменение г фазы напряжения сигнала 0, обусловленное двигательной активностью объекта 6, с помоцью узла вычитания 3 выделяется относительно опорного напряжения 0„ и поступают на сигнальный вход фазометра 4. Одновременно с помощью схемы вычитания 3 удается осуществить умножение информационного изменения фазы.

Рассмотрим приведенные векторные диаграммы фазовой взаимосвязи опорного напряжения U и напряжения

Г сигнала 0с .

Угол g — начальная фаза сигнального напряжения 0<, а Ч - начальная фаза разностного напряжения Uz относительно опорного начряжения U .

Из векторных диаграмм видно, что наибольшая чувствительность достигается, когда амплитуда U близка к амплитуде 0 . Предельный случай, когда U = U-, является нереальным, так как при этом -» 0 и амплитуда разностного напряжения U »О. ИзмеХ рения становятся невозможными.

Анализ зависимости фазы 1 от

Мгновенные значения напряжений

0„ = Ог

0 = 0с, 51пМ с+У ), Ug — — Uy 5 In(00t + 9 )

Из функций схемы вычитания

0а; sin((6t +Ч )=0rå siпмй Uc ° 51n(uut+ .

+ )

После элементарных тригонометрических преобразований

U =AUD-U ñoÌ) +0 61и Ч

tg9v сом Г

При Ч-» 0 < V 0 Mo)Kko npHHRTb

tg 9 = >АОЙ=1, 51пф= 0.

Тогда из (1 )

uÅ Ог 0е "Uñ(0 4)

: «-"ч=к.

Ф-Q где а = 0г /Uc, К = 1/1-а -коэффициенты усиления фазы.

Таким образом, при а -1 Wl 1. Следовательно, вблизи нуля фаза Ч изменяется в К раз быстрее фазы г .

На фиг. 3 приведены графики зависимости угла Ч ото, рассчитанные

943789 из уравнения (1)для разных значений параметра а. На графике указана предпочтительная область работы узла вычитания 3. С целью удержания режима работы устройства в этой области ис- S пользуется второй фильтр 10 и управляемый Фазовращатель 8 таким образом, что изменение фазы сигнала, обусловленное изменением параметров контролируемого пространства, например температуры, влажности, давления и т.п., будет автоматически уменьшено до величины, не превышающей рабочей области (фиг.3). Этот эффект дости-гается за счет отрицательной обрат- !s ной связи с выхода фазометра 4 через второй фильтр 10 и управяемый фазовращатель 8 на второй вход узла вычитания 3, т.е, путем соответствующей подстройки фазы опорного на- 20 пряжения (1 . Характерная полоса частот для данного сигнала лежит в пределах 0-0,01 Гц и служит для поддержания наибольшего коэффициента усиления фазы сигнального напря- 25 жения, а значит, и предельно высокой чувствительности устройства в целом в широком диапазоне изменений условий работы Полоса частот для информационного сигнала лежит зна- ЗО чительно выше режимного и поэтому первый фильтр 9 и индикатор 15 практически не испытывают влияния узлов, обеспечивающих подстройку режима работы устройства.

Третий фильтр 13 настроен на частоту генератора 2 и предназначен для отсеивания помех, проникающих из окружающего пространства через .приемный электрод ll и усилитель 12 тока. Or- go раничитель 14 позволяет поддерживать . оптимальное соотношение амплитуды опорного 0 и сигнального U напряжений близкими по значению, например

Ог/0< 1,01. Как видно из фиг.3, та- 45 кое соотношение обеспечивает доста точно высокое усиление фазы сигнального напряжения. функционирование схемы компенсации начальных распределенных емкос-. ти и сопротивления между электродами осуществляется аналогично прототипу с помощью компенсирующего элемента 5 и аттенюатора 7, электрически управляемого, только в предложенном устройстве данная схема производит предварительную балансировку входного моста и, соответственно, грубую отработку величины изменяющейся (режимной) межэлектродной емкости. Дополнительная и более точная компенсация этой емкости производится с no"" мощью второго фильтра 10 и управляес мого фазовращателя 8. И только оказавшись в рабочей области преобразования узла вычитания 3 (фиг.3), устройство способно регистрировать информативное изменение емкости в контролируемом пространстве между электродами с предельно максимальной чувствительностью посредством использования эффекта умножения фазы сигнала.

Формула изобретения

Устройство для контроля двигательной активности объекта, содержащее генератор, соединенный с первым входом управляемого фазовращателя, излучающим электродом, опорным входом фазометра и входом компенсационного элемента, выход которого через управляющий аттенюатор соединен с первым входом усилителя тока, второй вход которого подключен к приемному электроду, Фазометр через первый фильтр соединен с индикатором, а через второй фильтр - с вторым входом аттенюатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введены третий фильтр, ограничитель и узел вычитания, выход которого соединен с сигнальным входом фазометра, выход усилителя тока через

1 последовательно включенные третий фильтр и ограничитель соединен с первым входом узла вычитания, а второй вход - с выходом управляемого фазовращателя, выход второго фильтра соединен с вторым входом управляемого фазовращателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 625224, кл. G 08 В 21/00, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке N 2711192/18-24 (007675), кл. G 08 В 21/00, 10.01.79 (прототип).

943789 й, й, Рабочая область гкеюою Амч ал юр соот&тсгпбующая маибомовееу

Ф g

Фиг Л

Составитель Л. Линецкий

Редактор Л. Веселовская Техред Т. Маточка Корректор Г. Решетник

Заказ 5116/59 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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