Устройство сфигмометрии

Автор: Пользователь скрыл имя, 04 Ноября 2011 в 11:27, дипломная работа

Описание работы

Целью настоящего дипломного проекта является выбор методики анализа регистрируемых сфигмограмм и разработка устройства сфигмометрии. Проектируемое устройство отличается от аналогов типом датчика.

Содержание

Введение 4
1.Обзор существующих устройств сфигмометрии 7

1.1. Особенности диагностики состояния организма по

сфигмограммам 7

1.2. Структуры сфигмометрических каналов 11

1.3. Особенности применяемых датчиков-преобразователей 12

1.3.1. Требования, предъявляемые к датчикам-

преобразователям, предназначенным для регистрации сфигмограм 12

1.3.2. Виды преобразователей для устройств сфигмометрии 14

1.3.3. Пьезоэлектрический датчик для сфигмографии по

авторскому свидетельству СССР №1395285,

кл. А 61 В 5/02 14

1.3.4. Емкостной датчик для гемодинамических

исследований 16

1.4. Особенности схем обработки сигналов 17

1.4.1. Транзисторный прибор для емкостной регистрации

сфигмограмм 17

1.4.2. Транзисторная приставка для бесконтактной

регистрации флебограмм 20

1.4.3. Электроманометр на основе промышленного

преобразователя давлений 21

1.4.4. Механотронный электроманометр для

физиологических исследований 24

1.4.5. Высокочастотный емкостной преобразователь

в аппаратах ГОЭ-01 и ГОЭ-02 27

2.РАСЧЕТ И ОБОСНОВАНИЕ СХЕМ УСТРОЙСТВА
СФИГМОМЕТРИИ 30

2.1. Обоснование структурной схемы измерительной системы

сфигмометрии 30

2.2. Обоснование и расчет функциональной схемы

измерительной части устройства сфигмометрии 31
3.Обоснование и расчет принципиальной схемы

функциональных узлов устройства сфигмометрии 41

2.3.1. Кварцевый генератор 41

2.3.2. Эмиттерный повторитель 45

2.3.3. Система ФАПЧ в режиме следящего фильтра 47

2.3.4. Двухрежимная система ФАПЧ в режиме следящего

фильтра 48

2.3.5. Вспомогательный кварцевый генератор 53

2.3.6. Первый преобразователь частоты 54

2.3.7. Второй преобразователь частоты 55

2.3.8. Частотно-импульсный детектор 56

2.3.9. Усилитель на входе частотного детектора 60

2.3.10. Аналого-цифровой преобразователь 61
3.ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ И ТЕХНОЛОГИИ НАСТРОЙКИ

ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО БЛОКА УСТРОЙСТВА СФИГМОМЕТРИИ 64

3.1. Конструкция измерительного блока устройства

сфигмометрии 64

3.2. Настройка и регулировка аппарата 68
1.Цели, методы и этапы настройки 68
2.Схема рабочего места настройщика и
регулировщика устройства сфигмометрии 71
3.Инструкция по заводской настройке и регулировке

измерительного блока устройства сфигмометрии 72
4.Инструкция по калибровке прибора 77
4.ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 76

4.1. Описание проектируемого устройства 76
2.Сегментирование рынка и оценка емкости рынка 77
3.Выявление конкурентов и анализ конкурентоспособности

изделия 77

4.4. Стратегия маркетинга 78

4.5. Расчет себестоимости и цены изделия 82

4.6. План производства и финансовый план 85
5.Системы фазовой автоподстройки частоты 86

5.1. Структурная схема и режимы работы системы ФАПЧ 86

5.2. Области применения систем ФАПЧ 92

5.3. Исследование системы ФАПЧ на основе ИС К174ХА12 93

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 103

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 104

Работа содержит 1 файл

диплом.doc

— 3.56 Мб (Скачать)

     Наибольшая  амплитуда выходного сигнала  имеет место при Uп=12В. Поэтому все дальнейшие исследования проведены при этом напряжении питания. 
 
 

     Таблица 5.2

Зависимость полосы удержания от уровня входного сигнала

Uвх, мВ 17 25 30 35
fн, МГц 11.875 10.978 10.585 10.341
fв, МГц 12.126 12.758 13.165 13.705
DFуд, МГц 0.251 1.780 2.580 3.364
 

Рис. 5.7. Зависимость полосы удержания от уровня входного сигнала. 
 
 
 
 
 
 

     Таблица 5.3

Зависимость полосы удержания от управляющего тока

на выводе 7 микросхемы при Еп=12В и Uвх=30мВ

I7упр, мА 0.29 0.42 0.47 0.49 0.52 0.56 0.58 0.6
fн, МГц 8.904 9.145 9.311 9.341 9.429 9.494 9.563 9.664
fв, МГц 11.130 11.050 10.957 10.898 10.849 10.700 10.695 10.578
DFуд, МГц 2.226 1.905 1.646 1.557 1.420 1.206 1.132 0.906
 

Рис.5.8. Зависимость полосы удержания от управляющего

 тока  на выводе 7 микросхемы  
 
 
 

     Таблица 5.4

Зависимость частоты ГУН от управляющего тока

на выводе 6 микросхемы при Еп=12В

I6упр, мА 0.663 1.179 1.602 2.210 2.928 3.307 4.751 5.635 6.151
FГУН, МГц 9.373 9.590 9.808 10.01 10.20 10.40 10.61 10.82 10.99

Рис. 5.9. Зависимость частоты ГУН от управляющего тока

на выводе 6 микросхемы при Еп=12В. 

     Из  результатов первого опыта следует, что полоса удержания системы  ФАПЧ на основе интегральной схемы  К174ХА12 имеет максимальное значение при определенном напряжении питания, а именно 11.5¸12В.

     Из  зависимости полосы удержания от уровня входного сигнала можно сделать  вывод, что для обеспечения большей  полосы удержания необходимо увеличивать  уровень входного сигнала вплоть до максимально допустимого, равного 100мВ.

     Анализируя  график зависимости полосы удержания  от управляющего тока на выводе 7 микросхемы, можно сделать заключение, что  этим током можно плавно регулировать полосу удержания системы ФАПЧ.

     Характеристика  зависимости частоты ГУН от управляющего тока на выводе 6 микросхемы показывает, что этим током можно подгонять частоту ГУН до нужной величины в достаточно широких пределах.

     Приведенные результаты лабораторных исследований показывают, что микросхему К174ХА12 можно  использовать как систему ФАПЧ для  применения в устройствах сфигмометрии.

 

      Заключение

     В данном дипломном проекте разработана  функциональная схема устройства сфигмометрии и спроектирован его измерительный  блок с пьезорезонансным датчиком давления. Датчик выполнен на основе кварцевого резонатора с модулированной шириной межэлектродного зазора, работающего на частоте 10МГц. Для фильтрации регистрируемого сигнала применены две системы ФАПЧ в режиме следящих фильтров с полосами удержания 30Гц и 0.5Гц, благодаря чему полезный сигнал будет свободным от высокочастотных помех, от артефактов, связанных с мышечными сокращениями во время проведения регистрации пульсовой волны, и от дрейфа изолинии, связанного с нестабильностью элементов схемы. В качестве детектора сигнала применен частотно-импульсный детектор, обладающий прямолинейной характеристикой преобразования. На выходе измерительного блока устройства сфигмометрии стоит 10-разрядный АЦП, преобразующий полезный аналоговый сигнал в параллельный двоичный код.

     Устройство  собрано на интегральных микросхемах широкого применения и специальных микросхемах средней степени интеграции.

     В технологической части проекта  разработана конструкция измерительного блока устройства сфигмометрии, а  также разработаны инструкция по заводской настройке и регулировке  прибора, схема рабочего места настройщика и регулировщика, а также инструкция по калибровке прибора.

     В экономической части рассчитана цена изделия, обоснована целесообразность выпуска данных устройств сфигмометрии, приведен план производства и финансовый план предприятия-изготовителя.

     В спецчасти дипломного проекта приведен обзор по системам фазовой автоподстройки частоты, а также результаты исследования системы ФАПЧ в режиме следящего  фильтра, выполненной на основе интегральной микросхемы К174ХА12.

Использованная  литература

     1. Л.П. Прессман. Клиническая сфигмография.–  М.: Медицина, 1974.– 128с.

    2. А.Д.  Валтнерис. Сфигмография при гемодинамических  изменениях в организме.– Рига: Зинатне, 1976.– 168с.

    3. Л.Г.  Терехова. Практические вопросы  сфигмографии.– Л.: Медицина, 1968.– 120с.

    4. С.К.  Витрук. Пособие по функциональным  методам исследования сердечно-сосудистой  системы.– К.: Здоровья, 1990.– 224с.

    5. Р.Н.  Грингоф, Е.К. Лукьянов, А.М. Львов.  Высокочастотный преобразователь  в аппаратах ГОЭ-01 и ГОЭ-02.–  В кн.: Электроника в медицине. М.: Госэнергоиздат, 1960, с.95–104.

    6. П.  Рашков. Транзисторный прибор для  емкостной регистрации сфигмограмм.–  «Медицинская техника», 1967, №1, с.48–50.

    7. Н.М.  Шестаков. Транзисторная приставка  для бесконтактной регистрации  флебограммы.– «Физиологический журнал СССР», 1975, т.61, №1, с.1738–1740.

    8. И.В.  Сергеев, Л.И. Осадчий, Д.Г. Попов.  Электроманометр на основе отечественного  промышленного преобразователя  давлений.– «Физиологический журнал  СССР», 1983, т.69, №7, с.966–968.

    9. В.М.  Покровский, Г.С. Берлин, Ю.Р. Шейх-Заде, В.В. Воверейдт, В.М. Кручинин, А.Х. Каде. Манотронный электроманометр для физиологических исследований.– «Физиологический журнал СССР», 1981, т67, №7, с.1111–1113.

10. Авторское  свидетельство СССР №1395285, кл. А  61 В 5/02.

11. Авторское  свидетельство RU №2008794, кл. А 61 В 5/0245.

12. Авторское  свидетельство RU №2038039, кл. А 61 В 5/0205.

     13. Ф.Ф. Колпаков. Методическое пособие  к выполнению лабораторных работ  по курсу «Преобразователи биофизических  величин и электроды».–ХАИ, к. ППУ, 1997.– 30с.

     14. Артым А.Д., Трифонов С.В. Частотные  методы анализа и синтеза систем  ФАП.– М.: Связь, 1976.– 160с.

     15. В.В. Шахгильдян, А.А. Ляховкин. Системы  фазовой автоподстройки частоты.–  М.: Связь, 1972.– 448с.

    16. О.В.  Головин. Радиоприемные устройства: Учеб. для техникумов.– М.: Высш. школа, 1987.– 440с.

    17. Проектирование  радиопередающих устройств с  применением ЭВМ: Учеб. пособие  для вузов / О.В. Алексеев, А.А.  Головков, А.Я. Дмитриев и др.; Под  общ. ред. О.В. Алексеева.– М.: Радио и связь, 1987.– 392с.

    18. А.И.  Горобец, А.И. Степаненко, В.М. Коронкевич. Справочник по конструированию  радиоэлектронной аппаратуры (печатные  узлы).– К.: Технiка, 1985.– 312с.

    19. О.Н.  Партала. Радиокомпоненты и материалы:  Справочник.– К.: Радiоаматор, М.: КубК-а, 1998.– 720с.

     20. Установка навесных элементов  на печатные платы/ Конструирование/  ОСТ4.010.030-81.– В двух частях.–  М.: Отраслевой стандарт, 1982.

     21. С.Т. Усатенко, Т.Т. Качернюк, М.В.  Терехова. Выполнение электрических  схем по ЕСКД.– М.: Издательство стандартов, 1989.– 328с.

     22. Цифровые и аналоговые интегральные  микросхемы: Справочник / С.В. Якубовский, Л.И. Ниссельсон, В.И. Кулешова  и др.; Под ред. С.В. Якубовского.–  М.: Радио и связь,1990.– 496с.

     23. Интегральные микросхемы: Справочник / Б.В. Тарабрин, Л.Ф. Лунин, Ю.Н. Смирнов и др.4 Под ред. Б.В. Тарабрина.– М.: Радио и связь,1983.– 528с.

     24. Агаханян Т.М. Интегальные микросхемы: Учеб. пособие для вузов.– М.: Энергоатомиздат, 1983.– 464с.

     25. А.Л. Булычев, В.И. Галкин, В.А.  Прохоренко. Аналоговые интегральные схемы.– Мн.: Беларусь, 1993.– 232с.

     26. Полупроводниковые приборы: Транзисторы.  Справочник / В.А. Аронов, А.В. Баюков, А.А. Зайцев и др.; Под общ.  ред. Н.Н. Горюнова.– М.: Энергоиздат, 1982.– 904с.

     27. Полупроводниковые приборы: Диоды,  тиристоры, оптоэлектронные приборы. Справочник / А.В. Баюков, А.Б. Гитцевич, А.А. Зайцев и др.; Под общ. ред. Н.Н. Горюнова.– М.: Энергоиздат, 1983.– 744с.

     28. Транзисторы для аппаратуры широкого  применения: Справочник / К.М. Брежнева, Е.И. Гантман, Т.И. Давыдова и др.; Под ред. Б.Л. Перельмана.– М.: Радио и связь, 1981.– 656с.

     29. Е.М. Парфенов и др. Проектирование  конструкций радиоэлектронной аппаратуры.–  М.: Радио и связь, 1989.– 272с.

     30. Конструирование радиоэлектронных  средств: Учеб. пособие/ В.Б. Пестряков,  Г.Я. Аболтинь-Аболинь, Б.Г. Гаврилов, В.В. Шерстнев. Под ред. В.П. Пестрякова.– М.: Радио и связь, 1992.– 432с.

     31.Технология  и автоматизация производства  радиоэлектронной аппаратуры / И.П.  Бушминский, О.Ш. Даутов, А.П. Достанко  и др. Под ред. А.П. Достанко, Ш.М. Чабдарова.– М.: Радио и связь, 1989.– 623с.

     32. Справочник регулировщика радиоэлектронной  аппаратуры / З.Ю. Готра, В.И. Матвиив,  П.П. Паскур.–  Львов: Каменяр, 1987.– 183с.

     33. Технико-экономическое обоснование  дипломных проектов: Учебное пособие  для вузов / Л.А. Астренина, В.В. Баядесов, В.К. Беклешов и др.; Под ред. В.К. Беклешова.– М.: Высш. школа., 1991.– 176с.

     34. Технико-экономическое обоснование  исследовательских и инженерных  решений в дипломных проектах  и работах: Учебное пособие  / ЭВ. Минько, А.В. Покровский, А.А. Гольтмае и др.; Под ред. Э.В. Минько.– Свердловск: Изд-во Урал. ун-та, 1990.– 144с.

Информация о работе Устройство сфигмометрии