Физические основы реографии. Реограф.

ИЗУЧЕНИЕ МОСТА УИТСТОНА

Цель работы: изучение законов постоянного тока, принципа действия и области применения моста Уитстона.

Приборы и принадлежности: мост Уитстона (действующий макет), терморезистор, фоторезистор.

Теория

Электрическим мостом в технике измерений называют электрический прибор для измерения сопротивлений, емкостей, индуктивностей и других электрических величин. Действие измерительной мостовой схемы основано на методике сравнения измеряемой величины с образцовой мерой. Метод сравнения дает весьма точные результаты измерений, поэтому мостовые схемы получили широкое распространение как в лабораторной, так и в производственной практике.

Рис.1

Классическая мостовая измерительная схема состоит из четырех сопротивлений R₁, R₂, R₃, R₄, соединенных последовательно в виде четырехугольника (рис. 1), причем точки А, С, B, D называют вершинами. Ветвь АС, содержащая источник питания, называется диагональю питания. Сопротивления R₁, R₂, R₃, R₄, включенные между двумя соседними вершинами, называются плечами мостовой схемы. Схема, представленная на рис. 1, называется мостом Уитстона (R₁, R₂, R₃, R₄ – сопротивления, образующие плечи моста, Г – чувствительный гальванометр, E – источник тока). Сопротивления плеч подбирают таким образом, чтобы ток через гальванометр был равен нулю. В этом случае говорят, что мост находится в равновесии. Условие равновесия моста можно получить, используя правила Кирхгофа.

Первое правило Кирхгофа гласит, что алгебраическая сумма токов в каждом узле любой цепи равна нулю. При этом направленный к узлу ток принято считать положительным, а направленный от узла – отрицательным: Алгебраическая сумма токов, направленных к узлу, равна сумме токов, направленных от узла (узлом называют точку соединения трех и более ветвей).

Иными словами, сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает.

Второе правило Кирхгофа гласит, что алгебраическая сумма падений напряжений на всех ветвях, принадлежащих любому замкнутому контуру цепи, равна алгебраической сумме ЭДС ветвей этого контура. Если в контуре нет источников ЭДС, то суммарное падение напряжений равно нулю:

Так как ток через гальванометр равен 0, то применяя первое правило Кирхгофа к узлам В и D, можно записать:

I₁ = I₂,

I₃ = I₄. (1)

Применяя второе правило Кирхгофа к контурам АВD и ВСD, получим:

I₁R₁ – I₃R₃ = 0,

I₂R₂ – I₄R₄ = 0,

или

I₁R₁ = I₃R_3, (2)

I₂R₂ = I₄R₄. (3)

Разделив почленно равенства (2) и (3) и используя (1), получим условие равновесия моста

. (4)

Из уравнения (4) можно определить любое из четырех сопротивлений, включенных в плечи, если известны три других сопротивления. Например,

(5)

Если взять в качестве сопротивления R₁ неизвестное сопротивление, а в качестве сопротивлений магазины сопротивлений, то можно путем подбора сопротивлений на магазинах добиться отсутствия тока в гальванометре и найти по формуле (5) величину искомого сопротивления.

Схема моста Уитстона замечательна тем, что измерительный прибор не должен быть градуирован и что наблюдается не отклонения прибора, а отсутствие отклонений (так называемый нулевой метод). В качестве указателя отсутствия тока может быть взят любой гальванометр без предварительной градуировки, и чувствительность метода зависит от чувствительности гальванометра.

Физические основы реографии. Реограф.

Реография – это клинический метод диагностики, позволяющий исследовать кровенаполнение сосудов той или иной области тканей или органов. Метод реографии основан на использовании значительной разницы в величине удельной электропроводности крови и исследуемых тканей и органов. В момент систолы идёт пульсовая волна и кровенаполнение органа увеличивается, следовательно, возрастает и электропроводность. Во время диастолы кровенаполнение уменьшается и снижается электропроводность органа. Это даёт возможность по изменениям электропроводности, которые происходят синхронно с работой сердца, оценивать кровенаполнение исследуемого органа.

Блок-схема реографа представлена на рис. 2.

 

Рис. 2:

Реограф состоит из генератора переменного тока, измерительного моста переменного тока, в одно из плеч которого включен с помощью электродов исследуемый объект, усилителя и регистрирующего устройства. Основной частью реографа является мост переменного тока. Плечи моста состоят из резисторов R₁,R₂,R₃, конденсатора С и объекта Z. К диагонали моста АВ подключён генератор высокой частоты ГВЧ, работающий на частотах 30 – 150 кГц. К другой диагонали СD подключён усилитель. Перед началом измерений производят балансировку моста переменным резистором R₃ и конденсатором С.

Условие баланса моста: R₁ = R₂; Z_{объекта}= Z_R3,C. Реографы – это исключительно чувствительные приборы. Они позволяют зарегистрировать изменение сопротивления органа DR = 0,1 Ом. Каждый раз при выбросе крови в аорту происходит увеличение кровенаполнения участка и его электрическое сопротивление падает.

 

 

Рис. 3.Общий вид реограммы.

Эти изменения DZ, DR записываются самописцем в виде реограммы (рис.3). Реограмма имеет вид периодической кривой, согласованной с работой сердца. Ряд параметров этой кривой позволяет судить о патологических явлениях: нарушении циркуляции крови, эластичности сосудистой стенки и т.д.

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: