Курсовая: Блок микрофонного усилителя фонокардиографа - текст курсовой. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Курсовая

Блок микрофонного усилителя фонокардиографа

Банк рефератов / Радиоэлектроника

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Курсовая работа
Язык курсовой: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 7687 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной курсовой работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

PAGE ХаркОвский нацИональний унИверситет раДИоЭлектронИки Кафедра БИомедиЦИНСКих ЭлектроннЫх приБОРОВ И систем КОМПЛЕКСНЫЙ КУРСОВОЙ ПРОЕКТ п ояснительная записка Тема " Б лок микрофонного усилителя фонокардиографа " Выполнил Допускается к защите_______ ст.. гр. Руководитель про е кта: Защищен с оценкой___________ Дата____________ Харьков 200 9 ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙИЙ УНІВЕРСИТЕТ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ (назва вищого навчального закладу) Кафедра Біомедичних електронних пристроїв та систем Дисципліна Комплексный курсовой проект Спеціальність Курс Група Семестр ЗАВДАННЯ на курсовий проект (роботу) студента (прізвище, ім ’ я, по батькові) 1. Тема проекту (роботи) Блок мікрофонного підсилювача фонокардіографа 2. Строк здачі студентом закінченого проекту (роботи) 3. Вихідні дані до проекту (роботи) 3.1 Двокаскадна схема підсилювача; 3.2 Тиск, який діє на мікрофон – 5·10 -4 Па; 3.3 Фільт першого порядку з частотою зрізу f г =1 кГц: 3,4 Коррекція АЧХ. 4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки 4.1 Загальні відомості по данній тематиці 4.2 Розробка структурної схеми 4.3 Схемотехнічне проектування 4.4 Моделювання схеми пристрою 5. Перелік графічного матіріалу (з точним зазначенням обов ’ язкових креслень) 5.1 Схема електрична принципова (А4) 5.2 Перелік елементів (А4) 6. Дата видачі завдання КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН Назва етапів курсового проекту (роботи) Строк виконання Етапів проекту (роботи) Примітки 1 Огляд літературних джерел 10.04.2009 2 Обґрунтування вибору схеми 19.04.2009 3 Розрахунок параметрів схеми та вибір елементної бази 22.04.2009 4 Моделювання роботи схеми на ЕОМ 10.05.2009 5 Оформлення пояснювальної записки 17.05.2009 6 Підготовка до захисту 25.05.2009 РЕФЕРАТ Пояснительная записка содержит 36 стр., 11 рисунков, 3 таблицы, 3 приложени я , 9 источников. Объектом исследования является процесс усиления сигнала фонокардиографа. Целью курсовой работы является разработка микрофонного усилителя фонокардиографа. В курсовой работе были рассмотрены принципы и методы фонокардиографии, разработаны структурная и электрическая принципиальная схемы микрофонного усилителя фонокардиографа, проведено моделирование в пакете “Electronics Workbench”. ФОНОКАРДИОГРАФ, УСИЛИТЕЛЬ ОПЕРАЦИОННЫЙ, ЗВУК, ТОНЫ, ПОМЕХА, СИГНАЛ , КОРРЕКЦИЯ , МИКРОФОН . СОДЕРЖАНИЕ Введение 1 Общие сведения по данной тематике 1.1 Основы фонокардиографии 1.2 Анализ нормальной фонокардиографии 2. Разработка структурной схемы 3 Схемотехническое проектирование 4 Моделирование схемы устройства Заключение Перечень ссылок Пр иложение А Приложение Б Приложение В ВВЕДЕНИЕ Инструментальные методы оценки параметров жизнедеятельности организмов человека и животных прочно входят в повседневную практику специалистов, связанных с исследованиями биологических объектов. Однако эффективное использование потенциальных возможностей этих методов невозможно без соответствующего методического обеспечения, включающего технические средства, приемы обслуживания и работы с ними, перечень основных навыков по регистрации, обработке и интерпретации результатов обследований. При этом выбор конкретных методов, методик выполнения измерений зависит от области применения, а также, от решаемой задачи, в качестве которой может быть изучение физиологических процессов, диагностика, профилактика и лечение отдельных заболеваний, контроль и управление функциями организма, дозирование и нормировка терапевтических воздействий и т.д. В настоящее время получили развитие методы исследования центральной нервной системы и системы анализаторов, сердечнососудистой системы, дыхательного аппарата и желудочно-кишечного тракта. Необходимо также отметить, что значительно расширилась сфера применения медицинской техники. Для биологических и медицинских методов исследования характерно разнообразие физических принципов, на которых основаны эти методы. Сегодня врачами используется аппаратурные методы регистрации частоты пульса, шумов сердца и легких, биопотенциалов и других физических характеристик биологических объектов. Развитие физиологического приборостроения и внедрение достижений науки в медицинскую практику позволили открыть совершенно новые возможности для исследования биообъектов. В то же время совершенствуются методы, уже хорошо зарекомендовавшие себя на практике, в основном за счет совершенствования электронной схемотехники, алгоритмов обработки сигналов и методических приемов использования результатов. Хорошо известно, что при исследовании биообъектов ни один из имеющихся методов изолированно, вне связи с другими, не может дать исчерпывающих результатов при изучении многосторонних процессов и явлений, присущих организму. Звуковые явления в работающем сердце привлекали врачей еще глубокой древности. Аускультативный метод исследования сердца стал достоянием широкого круга врачей только со времени Лаениека (1819), предложившего стетоскоп первый прибор для инструментального исследования сердца. С того времени, за последние 150 лет, аускультация стала одним из важнейших физикальных ме тодов исследования, а сам стето скоп — даже символом врачебного мастерства (Золотой стетоскоп А. Л. Мясникова). Однако даже тонкий слух врача не всегда может дать достаточно полное представление о звуковых явлениях в сердце, так как на их характеристику может влиять множество факторов: толщина жирового слоя грудной клетки, спектральный состав звуков сердца, временная характеристика «расположения» шумов в сердечном цикле и, наконец, субъективная оценка звуковых характеристик сердца, что нередко вызывает разногласия и споры даже среди опытных специалистов. Все это снижает ценность аускультативного метода исследования сердца. Клиническая практика требовала объективных и точных методом по лучения информации о звуковых явлениях работающего сердца. Одним из таких методой и явилась фонокардиография. Практическое применение этого метода дает врачу ценную диагностическую информацию, особенно при решении вопроса о характере врожденного или приобретенного порока сердца, позволяет в динамике проследить за послеоперационным течен ием операций на сердце, объекти визировать отдаленные наблюдения. Не следует, однако, понимать, что фонокардиографический метод полностью заменяет аускультацию. Он является лишь ценным дополнением аускультативного исследования, позволяет уточнить характер выслуши ваемых звуков сердца, а также дополнительные звуки и шумы, которые ухом могут не восприниматься. 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ДАННОЙ ТЕМАТИКЕ 1.1 О сновы фонокардиографии Фонокардиография изуч ает тон ы , шум ы , возникающи е в ходе сердечной деятельности. Сердечные мышцы, клапаны, сухожилия, крупные сосуды, подходящие к сердцу, поток крови являются причинами появления комплекса механических колебаний, причем элементы, под действием сокращения или расслабления сердца совершают механические колебания , что приводит к появлению шумов различной частоты . Спектр частот то нов, появляющихся при этом находится в диапазоне 140-1000 Гц . Ф онокардиографич е ский метод объективизирует данные о тонах и шумах с ерд ца , позволяет рассчитать временные соотношения и некоторые показатели, д а ет возможность наблюдать за динамикой изменения звуков сердца в связи с течением патологических процессов, их терапией и хирургическими вмешательствами на с е рд це . Вместе с тем следует отчетливо представлять, что фонокардиограмму нельзя анализировать в отрыве от клинической картины заболевания. Для фонок а рдиографической записи необходима специальн а я комната, находящаяся в отдалении от посторонних шумов и аппаратов, обладающих шум овыми и электромагнитными эффек тами (моторы, рентгеновские и физиотерапевтические аппараты и т.д.). Температура в помещении должна быть оптимальной. Микрофон должен прикладываться к грудной клетке герметически. Желательно, чтобы фонокардиограф был снабжен приставкой для одновременного выслушивания записываемых зву ков [1]. Регистр а цию звуковых явлений производят в пяти точках аускультации сердца (рис. 1.1 , где 1-верхушка сердца, 2-аорта, 3- легочная артерия, 4- трехстворчатый клапан, 5- точка Боткина ), однако запись нужно производить с тех точек, которые диктуются индивидуальной необходимостью. С помощью современных фонокардиографов можно записать звуки избирательно с различной частотной характеристикой рис . 1.2 Введем некоторые понятия из области акустики . Звуки образуются колебательным движением материальных частиц среды: параметрами этого движения являются смещение (расстояние от точки равновесия), колебательная скорость и ускорение. Создаваемые звуковыми колебаниями сгущения и разрежения среды ведут к изменению давления в ней. При этом прирост и убыль давления образуют з вуковое давление . Частота звука определяется количеством колебаний в единицу времени и измеряется в герцах ( Г ц) или периодах в секунду. Низким звукам соответствует меньшее, высоким - большее количество колебаний в секунду. Интенсивность (сила) звука определяется количеством энергии, проходящей за единицу времени через единицу площади, перпендикулярную направлению распространения звука. В зависимости от частотного состава звуки делятся на то ны (чистые и сложные) и шумы . Чистые тоны представлены колеб аниями одной какой-либо частоты , встречаются они редко. Сложные тоны создаются смещением ограниченного числа простых тонов с кратным отношением частот. Шумам и называю т звуки, образованные колебаниями, час тот ы которых не связаны между собой какими-либо правильными о тн ошениями. Работа сер дц а в ыз ыва ет наслаивающиеся друг на д руга колебания разл ичной час тот ы и амп литуды . В клинической прак ти ке звуки сер дц а принято дел ит ь на «тоны» и «шумы». Так называемые т оны сердца являются на самом деле коро т кими, быстро затухающими шумами. Возникают они, как правило, в момент внезапного изменения сос тояния сердца при переходе от одного периода сердечного цикла к другому. Подавляющая часть энергии тонов сердца приходится на частоты, не превышающие 150-200 Гц. В патологических случаях в образовании т онов сердца значительное участие могу т принима ть сос тавляющие б олее высок их час тот . Шумы сердца, как правило, обусловлены движением крови в т ечение какого-либо периода сердечного цикла или в т ечен ие нескольких периодов. Обычно они продолжи тельнее т онов, часто образованы колебаниями более высокой частоты, достигающей для многих шумов величин порядка 4 00 — 1000 Г ц. Спектр звуков сердца расположен в диапазоне от 10 до 1000 Г ц. Наибольшая часть звуковой энергии тонов сердца при ход ит ся на диапазон от 100 до 200 Гц, шумы сердца часто дают более высокочастотные колебания. П рослушивание фон оэ ндоскопом имеет ряд недостатков по сравнению с фонокардиографией. Прежде всего, оценка тонов с помощью фоно эндоскопа весьма субъективна и во многом зависит от слуха врача. Речь идет о том, что человеческое ухо способно воспринимать колебания от 20 до 20000 Гц, однако низкочастотные звуки от 20 д о 50 Гц воспринимаются с трудом , порог слуха меняется с возрастом и пожилой врач прослушивает тоны лишь большой интенсивности, меняется и частотная характеристика уха. Другой недостаток состоит в том, что часть тонов сердца, в ажных с точки зрения диагности ки, не прослушиваются даже самым безупречным ухом, поскольку они входят в диапазон инфразвуков (ниже 20 Г ц ). Иногда их удается услышать (они называются шорохами). А количественно определить тоны сердца на слух вооб щ е невозможно [2]. Поэтому для более надежной диагностики тонов сердца и шумов их следует регистрировать после преобразования и усиления. Преимущество за ключается и в том, что запись являе тся документом и может подвергаться оценке в любое время . При оценке фонокардиограммы следует учитывать, что прослу шивание дает иной результат , чем фонограмма сердца, сделанная л инейным микрофоном и усилителем . Причина в том, что и чело веческое ухо , и грудная клетка яв ляются по существу фильтрами . Если предположить, что сердце создает спектр тонов наподобие белого шума (иначе говоря, амплитуды компонентов с различной частотой одинаковы), то можно ожидать, что и на внешней поверхности грудной клетки получим такой же спектр частот. На самом же деле это не так. Стенки грудной клетки, как и ткани, окружающие сердце, действуют, как фильтр низких частот. Следовательно, амплитуды токов на поверхности грудной клетки резко уменьшаются по мере увеличения их частоты. При прослушивании такого искажения не бывает, потому что частотная характеристика че ловеческого уха тоже неравномер на. Известно, что для человеческого уха до 2...3 кГ ц чувствительность растет с увеличением частоты. В диапазоне частот тонов сердца эта зависимость имеет противоположный характер по сравнению с частотной характеристикой грудной клетки. Таким образом, при прослушивании частотная характеристика уха приводит к компенсации искажения, которое обусловлено частотными характеристиками грудной клетки. В результате этого врач слышит тоны сердца без искажений. Фонокардиограф выгодно отличается от человеческого уха тем, что в нем предусмотрено несколько каналов записи звуков, позволяю щих путем введения электрических фильтров выделять звуки только необходимой частоты. Таким образом, создается возмож ность проводить избирательную запись звуков с нужной частот ной характеристикой . Обычно в фоникарднографии предусмотрена регистрации 5 звуковых каналов: первый — аускультатив н ый (А), широкопо лосный, позволяющий записать звуки сердца приблизительно так, как они воспринимаются человеческим ухом; второй — низкочастотный (Н), пропускающий звуки с частотой около 35 Гц; тре тий— первый сред нечастотны й (С1) — от 35 до 70 Гц; четвертый — второй среднечастотный. ( С 2 ) — от 70 до 140 Гц; пятый — высокочастотный, записывающий звуки преимущественно с частотой свыше 1 40 Гц (максимум около 250 Гц). Существует 2 способа записи ФКГ - двухполярн ый и о днополярный, или запись огибающей. Для в рачей - кард и ологов более привычным и наглядным является двухполярный способ. Однако на частотах выше 100 Гц электро- механические регистраторы в силу инерционности искажают ис ход н ый сигнал и ли вооб щ е не работают [3] . Поэтому высокочастотные звуки сердца записывают с помощью преобразования Ф КГ в псевдо-ФКГ . Сущ ность такого преобразования заключается в том, что сначала выде ляется огиба ю щая сигнала, а затем она заполняется колебаниями спе циального генератора отно сительно низкой частоты (ниже п редель ной частоты регистратора). При этом ФКГ имеет естественную двух полярную форму. Для ориентировки в фо нока рдиограмме принято записывать ее одновременно с электрокардиограммой. Это дает возможность быстро находить I и 11 тоны, и по ним определять остальные показатели. 1.2 А нализ нормальной фонокардиограммы Нормальная фонокардиограмма состоит из двух постоянно присутствующих I и II тонов и из двух пауз: систолической и диастолической. В диастолической паузе иногда встречаются дополнительные диастолические тоны — III, IV и V (экстратоны), а в патологических случаях в диастоле может быть отмечен высокочастотный экстратон — щелчок открытия митрального клапана, или «митральный щелчок», который обозначается как 0 S . До настоящего времени еще нет единства мнений о механизме происхождения тонов сердца и их составляющих. Принято считать, что феномен I тона возникает в результате начального напряжения в изотермической фазе сердечного цикла, закрытия атриовентрикулярных клапанов и открытия клапанов аорты и легочной артерии. Возникновение колебаний II тона связано с захлопыванием полулунных клапанов аорты и лег очной артерии, а также с открытием атриовентрикулярных клапанов - митрального и трехстворчатого . При анализе нормальной фонокардиограммы учитываются следующие показатели: 1) тоны - их амплитуда, расстояние между отдельными осцилляц и ями, протяженность тона во времени; 2) интер в алы - время от начала зубца Q электрокардиограммы до начала первой большой осцилляции I тона (« Q - I тон»), время от начала I топа до начала II топа (механическая систола) и время от окончания з убца Т электрокардио граммы до начала первой большой Рисунок 1.3-Тоны сердца осцилляции II тона (« T - II тон»); 3) шумы - их амплитуда, «форма», положение по отношению к фазам сердечного цикла. I тон состоит из 6 - 10 осцилляции, из которых можно выделить 4 типа: начальные, центральные (состоящие из двух групп) и конечные (рис. 1.3 ). I тон всегда совпадает с комплексом QRS электрокардиограммы. Его начальные колебания состоят из 2 - 3 осцилляции низкой частоты и амплитуды - около 30 колебаний в секунду - и обусловлены началом сокра щения желудочков в изометрической фазе сердечного цикла. Центральные осцилляции I тона образуются 4 - 6 колебаниями более высокой частоты - 120 - 150 герц. Их появление связано, главным образом, с захлопыванием атриовен трикулярных клапанов (сначала митрального, затем трехстворчатого). В связи с этим в центральных осцилляц и ях 1 тона различаются митральный и трикуспидальный компоненты, обусловленные вибрацией створок соответствую щ их клапанов. Конечные колебания I тона представлены в виде 2 - 3 низкочастотных осцилляции (около 30 герц). Их появление связано с колебаниями стенок аорты и легочной артерии и столба крови в них. В норме интервал между отдельными осцилляциями центрального комплекса I тона не превышает 0,02 - 0,04 секунды. Если этот интервал больше, то это указывае т на рас щ епление 1 тона, что в свою очередь может служить косвенным признаком повышения давления в малом круге кровообращения. Общая продолжительность I тона в норме равна 0,10 - 0,14 секунды. Интервал Q - I тон в норме не превышает 0,03 - 0,06 секунды и представляет собой время от начала возбуждения желудочков до захлопывания митрального клапана (период трансформации). На фонокардиограмме он определяется от начала зубца Q электрокардиограммы до начала первой большой осцилляции главного комплекса I тона. Показатель Q - I тон имеет важное значение в диагностике стеноза левого венозного устья. Увеличение этого интервала указывает на сужение левого атриовентрикулярного отверстия. Это объясняется тем, что закрытие митрального клапана может произойти лишь в том случае, когда давление в левом желудочке превысит давление в левом предсердии. При стенозе левого венозного устья создаются условия для повышения давления в левом предсердии, что и ведет к запаздыванию I тона. Считается, что это запаздывание прямо пропорционально степени сужения левого атриовентрикулярного отверстия. При высоких степенях стеноза время Q - I топ может превышать 0,14 секунды. Амплитуда I тона может вар ь ировать у разных лиц со здоровым сердцем. Это зависит от толщины жирового слоя грудной клетки, наличия эмфиземы легких, степени развития грудных мышц и т.д. Принято сравнивать величину осцилляции I тона с величиной осцилляции II тона, записанных с верхушки сердца на втором среднечастотном тракте (С2). В норме амплитуда I тона в 1,5 раза превышает амплитуду II тона. Усиление I тона может наблюдаться при уменьшении диастолического наполнения желудочков кровью, при снижении вязкости крови (анемии). Амплитуда I тона может быть снижена при недостаточности митрального клапана, при дистрофических изменениях миокарда, а также в результате экстракардиальных причин: выпот в плевральную или в перикардиальную полости и др. При мерцании или трепетании предсердий интен сивность I тона непостоянна. II тон возникает или непосредственно после окончания зубца Т электрокардиограммы, или через 0,02 - 0,04 секунды. Его об щая продолжительность составляет 0,07 0,02 секунды. II тон состоит из 4 - 6 среднечастотных осцилляции (100 - 150 герц). Обычно в норме можно различить несколько составляющих II тона начальная часть II тона (а 1 ) состоит из 2 - 3 осцилляции низкой частоты и амплитуды. Они обусловлены началом изометрического расслабления желудочков. Главная часть II тона состоит из 2 - 3 колебаний средней частоты (100 - 150 Гц ) и амплитуды. Эта часть II топа обычно состоит из 2 компонентов: аортального и нульмонал ьно го, которые возникают вследствие захлопывания соответствующих клапанов. Расстояние между аортальным и пульмональным компонентами в норме не превышает 0,02 - 0,03 секунды. Увеличение этого интервала указывает на расщепление II тона и может быть следствием повышения давления в малом круге кровообращения. В этих случаях часто увеличивается и амплитуда пульмо н ал ьно го компонента II тона. Е сли в норме она достигает лишь половины аортального компонента, то при легочной гипертензии может быть равна ему и даже превышать. Чем выше гипертензия в малом круге кровообращения, тем выше амплитуда пульмонального компонента II топа и тем больше его запаздывание по отношению к аортальным осцилляциям. Другими словами, расщепление II тона может достигать 0,05 и даже 0,11 секунды [4] . Конечная часть II тона обусловлена открытием атрио в ентрикулярных клапанов и началом наполнения желудочков кровью. Эта часть II тона образована 2 - 3 колебаниями низкой частоты и небольшой амплитуды. 2 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ Фонокардиография представляет собой метод графической регистрации звуков, возникающих при работе сердца. Этот метод позволяет выявить механические дефекты (пороки) сердца, при которых кардиограмма может оказаться практически нормальной. Фонокардиография регистрируется с помощью соответствующего прибора – фонокардиографа. Фонокардиограф состоит из микрофона, усилителя, системы частотных фильтров и регистрирующего устройства рис . 2 .4 . Микрофон устанавливают на грудной стенке в общепринятых точках аускультации сердца. Звуковые колебания, преобразованные микрофоном в электрические, усиливаются и передаются в систему частотных фильтров, которые выделяют из всех звуков ту или иную группу частот и пропускают их на различные каналы регистрации. Это позволяет избирательно записывать низкие, средние и высокие частоты звуков. Для четкой передачи всех колебаний сердечных звуков, достигающих по своей частоте 800— 1200 Гц, регистрирующее устройство должно иметь малую инерционность. Поэтому механическая запись чернильным или тепловым пером недостаточно удовлетворительна. Рисунок- 2 . 1 - Структурная схема фонокардиограф а Звуковые сигналы через микрофон М поступают на микрофонный усилитель МУ в котором происходит усиление сигнала , а затем на блок фильтров , где с помощью различных видов фильтров выполняется частотная фильтрация. На регистрирующее устройство поступает сигнал, который отфильтровали по частоте и убрали частоты, где за ведомо могла пройти помеха. Целью комплексной курсовой работы является разработка и расчет системы фильтров фонокардиографа. За основу разработки был взят фонокардиограф «ФКГ-01» , структурная схема которого представлена на рис. 2.5. Рисунок 2 . 2 - Структурна схема фонокардиографа "ФКГ-01" 1- калибратор; 2-микрофон ; 3-блок микрофонного усилителя; 4-блок полосовых фильтров; 5- бл ок фильтров верхних частот; 6- блок ЗКГ; 7-блок усилителей приставок; 8-блок усилителей приставок; 9-блок программ; 10-блок генератора; 11-блок питания . Звуковые сигналы через микрофон М поступают на микрофонный усилитель МУ и затем параллельно на блок полосовых фильтров и блок фильтров верхних частот. Блок программ (группа контактных переключателей) подключает один из фильтров и блок ЭКГ (каждый раз). Может быть использована дополнительная усилительная приставка УП. Фонокардиограф имеет выходы на осциллоскоп и регистратор. В комплект входят генератор калибровочных сигналов ГКС и телефон Т [5] . Для оценки фонокардиографа и полученных с его помощью данных , характеризуется в первую очередь фильтр ы , а также исполнение микрофона и микрофонного усилителя. У добно представлять частотную характеристику в виде графика, демонстрирующего чувствительность на разных частотах, т .е. величину сигнала на выходе при подаче на вход сигнала постоянной величины. Частотную характеристику фонокардиографа выражают амплитудой записи звуков различной частоты при неизменном звуковом давлении (в относительных величинах, например, в процентах к максимальной амплитуде в исследуемой полосе час тот). Этот же график показывает , как должно изменяться звуковое давление, чтобы компенсировать осуществляемое фильтром подавление, т.е. чтобы амплитуда записи оставалась постоянной на всех частотах. Именно так п ри постоянной амплитуде записи удобнее проводить исследование частотных характеристик фо н окард и ографа . В зависимости от того, в сторону более низких или более высоких частот снижается чувствительность, говорят о спаде характеристики в соответствующую сторону. Крутизной спада называют степень снижения чувствительности при заданном изменении частоты. Спад может быть пологим, изменение чувствительности с изменением частот ы — незначитель ным. При очень крутом спаде уже небольшое изменение частоты сопровождается очень резким изменением чувствительности, колебания в отсеиваемой полосе частот, какими бы сильными они ни были, практически не воспринимаются. В зависимости от того , в какой степени снижается чувствительность к низкочастотным составляющим, можно различать фонокардиограммы «с характеристикой слуха» ("аускультативные»), «низкочастотные» и «высокочастотные». Фонокардиограмма «с характеристикой слуха » предусматривает такое же снижение чувствительности к ни з кочастотным составляющим, какое имеет место п ри выслушивании: ход характеристики подражает ходу кривой порога слухового восприятия . При регистрации « низ кочаст от ных » фонокардиограмм чувс тви т е льнос ть к составляющим низкой частоты хотя и снижается, но в меньшей мере, чем на фонокардио г рамме «с харак теристикой слуха». Это позволяет регистрирова ть плохо слышимые низкочастотные элементы, в том числе III и IV то н ы. В последние годы все большее значение придается «высокочасто т ным» фонокардиограммам с более значительным, чем для аускультативной характеристики, подавлением низкочастотных составляющих. В клинической практике высокочастотная запись позволяет выявлять важные для диагностики элементы и дифференцирова ть их от сходных непатологических элементов, в обра зо ван и и которых высокочастотные составляющие не участвуют . Необходимо подчеркнуть, что во всех случаях - имеем ли мы дело с низкочастотными, аускул ьт а ти в н ой или высокочасто тной характеристиками , всегда подавляются низкочастотные составляющие, различия заключаются лишь в степени такого подавления. Следовательно, во всех случаях речь идет о ф и ль т рах высоких частот . Кроме то го, иногда «высокочастотными» на зы ваю т а у скультативные характеристики и даже те характеристики, которые должны быть отнесены к низкочастотным . Н ет смысла до бавлять к фонокардиографу, рабо тающему с линейным микрофоном и усилителем, фильтр, характеристика которого повторяет типичную частотную характеристику уха, для того, чтобы «исказить обратно» спектр тонов сердца. Правда, в старых аппаратах такие фильтры использовались. С помощью электрических фильтров о ткрывает ся возможность делать более точ ные выводы о причинах возникновения тонов в грудной полости. Применяя фильтры, можно отфильтровать мешающие шумы (например, звуки, возникающие от движения легких и производимые потоком воздуха, который устремляется внутрь и наружу), что позволит оценить тоны сердца с большей надежностью. Относительно выбора полосы фильтров нет единых принятых в международной практике предписаний. Многие исследователи пользуются своими способами распределения полос. Наиболее распространенный является деление спектра на пять полос. При выборе характеристик полосовых фильтров учитывается частотная характеристика грудной клетки. По способу подключения полосовых фильтров и усилителей различают, фотокардиографы последовательной и параллельной структуры. Последовательная имеет то преимущество, что суммарное усиление применяемых ступеней усиления может быть меньше, так как, например, сигналы с наименьшей амплитудой, находящиеся в полосе фильтра, усиливаются не только теми ступенями усилителей, которые расположены перед фильтром , но и всеми предшествующими. Однако расчет последовательных фильтров несколько сложнее. В фонокардиографе с параллельным включением фильтры можно рассчитывать независимо друг от друга, но при этом необходимо использовать несколько усилительных блоков. В практике чаще всего используют приборы последовательной структуры. Фильтрация, как правило, осуществляется RС-элементами, но ставят и активные фильтры [ 6 ] . 3 СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ Для того чтобы перейти к расчетам, нужно задаться входными величинами, а чтобы результаты были корректными - воспользуемся справочной литературой и справочными пособниками. Исходя, из задания по комплексному курсовому проекту нужно рассчитать микрофонный усилитель фонокардиографа. Основные требования к микрофонному усилителю следующие: - двухкаскадная схема усилителя; - коррекция амплитудно-частотной характеристики; - выходное напряжение порядка 1…5В; - фильтр низких частот с f г =1000 Гц. На рис. 3.1 изображена схема электрическая принципиальная, U1 - входной сигнал, а U2- усиленный выходной сигнал. Так как сам усилитель является двухкаскадным, то нужно разбить коэффициенты усиления таким образом, чтобы и полезный сигнал усилить до максимальной величины, а помеху не пропустить. Двухкаскадная схема усиления для такого диапазона в измерительной технике предусматривает обязательное разделение каскадов с помощью разделительной емкости, чтобы не пропустить постоянную составляющую на второй каскад [7] . В соответствии с методиками измерения фонокардиограмм полезный сигнал не превышает частоты 1000 Гц и за этим пределом идет сигнал, который не несет полезной информации, а потому в микрофонном усилителе интегрирован фильтр нижних частот первого порядка с частотой среза f г =1000 Гц. Для фонокардиографических исследований используем электретный микрофон фирмы PANASONIC, технические параметры которого приведены в табл. 3.1, а амплитудно-частотная характеристика данного микрофона отображена на рис. 3.2. Из амплитудно-частотной характеристики видно, что низкочастотная зона чувствительности микрофона отличается от высокочастотной в 1000 раз. А это значит, что при измерении сигналов низкой частоты чувствительность будет низкой и потому в микрофонном усилителе нужно предусмотреть корректирующую цепочку. Рисунок 3.1 - Схема электрическая принципиальная микрофонного усилителя с коррекцией АЧХ Таблица 3.1 - Технические параметры микрофона WM-52BM Чувствительность мВ/Па Диапазон частот, Гц U пит, В I пот мА К гарм, % 60 20/16000 1,5/10 0,8 9,7х4,5 В фонокардиологических исследованиях давление создаваемое на мембрану микрофона составляет порядка 5·10 -4 Па. Исходя из этого параметра рассчитаем значения напряжений при 10 дб и 30 дб. Для расчета диапазона напряжения которое сможет выдавать микрофон при проведении фонокардиологических исследований воспользуемся данными табл. 3.1, а также давлением создаваемым в результате проведения измерения [8] . После проведения расчета, получим величину рабочего напряжения при 10дб - 3·10 -7 В, а при 30дб - 3·10 -7 В. Отсюда следует, что диапазон измеряемых напряжений составляет 0,3мкВ – 300мВ. Перейдем к расчету максимального и минимального коэффициентов усиления усилителя, взявши за выходную величину напряжение порядка 1В. K u max =U вых /U р min (3.1) следовательно: K u max =1/0,3·10 -6 K u max =3333333,33 K u min =U вых /U р max (3.2) В результате получим: K u max =1/300·10 -3 K u min =33333,33 Теперь зная реальные коэффициенты усиления, можем перейти непосредственно к расчету усилителя. Величину сопротивления R1 выбираем исходя мз нагрузочной способности микрофона R min =10кОм, соответственно R1=10кОм. Исходя из этого величину емкости С1 выбираем такой чтобы она не “резала” низкочастотный сигнал, то есть её сопротивление было пренебрежительно малым, а время задержки ф=500ms. Имея эти данные можем рассчитать величину емкости С1. ф= R· С (3.3) отсюда С1= ф/ R1 (3.4) следовательно: С1=500·10 -3 /10 3 получим: С1=50·10 -6 Ф Полученного номинала емкости С1 в стандартном ряду нет, то выбираем ближайшее значение. С1=47·10 -6 Ф На элементах R2 и С2 собран фильтр низких частот первого порядка с граничной частотой среза f г =1000Гц, который защищает от высокочастотных помех [9] . Для удобства расчета выберем значение сопротивления равным R2=75 кОм. Из следующей формулы вычислим значение емкости С2. f г =1/2р R С (3.5) отсюда: С2=1/2 р f г R (3.6) получим: С2=1/2·3,14·1000·75·10 3 С2=2,2·10 -9 Ф Чтобы снизить вероятность прохождения помехи, а также появления шума, задаем коэффициент усиления первого каскада равным 100. А поскольку диапазон амплитудно-частотной характеристики микрофона изменяется в100 раз (20 дб), то соответственно и коэффициент усиления будет варьировать от 1 до 100. Подъем К u на низких частотах в 100 раз по отношению к высоким частотам. Для такой коррекции амплитудно-частотной характеристики рассчитываем звено, позволяющее без потери полезной информации обрабатывать сигнал в любом частотном диапазоне фонокардиологически х исследований. Рисунок 3.3- Схема электрическая принципиальная узла коррекции АЧХ Для расчета узла коррекции АЧХ используем систему уравнений , формула (3. 7 ), которая показывает изменение сопротивления на различных частотах. (3.7) Величину сопротивления R 6 выбираем таким образом чтобы даже при самом малом значении коррекции поддерживалось соотношение 1:100. Таким образом, сопротивления R6 является подстроечным и выставляется в среднее положение, сопротивление которого в таком положении будет равняться 50 Ом. Отсюда следует, что номинальное значение сопротивления R6=100Ом. А значение сопротивления R5=50 Ом, так как нужно выдержать данное соотношение. Исходя , таким рассуждениям следует, что общее сопротивление R5 и R6 будет равным R56=100 Ом. Преобразовав систему и подставив численные значения , получим следующие соотношения: (3.8) Из данной системы уравнений получим R4 и подставим в уравнения: R4=5000- X CR1 X CR1 =10000+100·(5000- X CR1 ) X CR1 =10000+500000-100· X CR1 После преобразования уравнени й , получим: R4=5,1кОм Подставляем значение сопротивления R4 в уравнения получим: X CR1 =520 кОм X CR2 =5,2 кОм Зная значения X CR1 и X CR2 можем рассчитать значения сопротивления R3 и емкости С4. R= (3.9) Для значения X CR1 значение щ 1 =2·р·10 Гц и X CR2 значение щ 2 =2·р·1000 Гц Подставим значения и получим: После преобразования уравнений получим: Для упрощения решений произведем замену: Произведем подстановку замен в уравнения: Используя уравн ение( 3.10 ), определим величину сопротивления R3: (3.10) Значения сопротивления R3=560 кОм. Найдем значение емкости С4: (3.11) преобразуя, получим: (3.12) Отсюда найдем С4: (3.13) Вследствие расчетов получим, что значение емкости С4=33 нФ. В качестве усилителя первого каскада используем операционный усилитель К1408УД1, технические данные которого приведены в табл. 3.2 . Таблица 3.2 - Технические параметры микросхемы К1408УД1 К U ·10 3 ±U П , В I ПОТ , мА ±U СМ , мВ I ВХ , мА
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Приняв 250 водочки, мужик настроился на секс. Потом допил бутылку - настройки сбились и вырубились.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, курсовая по радиоэлектронике "Блок микрофонного усилителя фонокардиографа", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru