Biomedicininė technika

 1. MEDAPARATŪROS SĄVOKA KAIP TIESINĖS IR NETIESINĖS SISTEMOS, JŲ AMPLITUDĖS – IR FAZĖS – DAŽNIO CHARAKTERISTIKOS Med.technika yra skirstoma į grupes: 1) diagnostikai; 2) profilaktikai; 3) gydymui. Aparatūra – grupė atskirų prietaisų ir aparatų sujungtų į vieną visumą ir galinčių atlikti tam tikras užduotas f-jas. Konstruojant bet kokią aparatūrą vienas iš pagr. uždavinių yra išmatuoti fiziologinius procesus arba jų sudedamąsias dalis, t.y. pastovus signalas A1. Schemos: Kintama dedamoji tai tam tikro fiziologinio proceso parametrų pokytis laike, ir paprastai vadinama fiziologinio proceso dedamąja arba fiziologijos parametru. Fiziologinių procesų parametrais arba rodikliais gali būti kūno temp., širdies ritmas, širdies elektrokardiograma, arterinis kraujospūdis, kvėpavimo sistemos pokyčiai. 2. MEDAPARATŪROS KOMPONENTAI IR JŲ PAGRINDINĖS CHARAKTERISTIKOS. Pagr. komponentai: 1. Keitiklis; 2. Signalo apdorojimo sistema; 3. Signalo atvaizdavimo sistema. Sudėtingesnė medaparatūra turi biostimuliacijos poveikio sistemas, kurios atlieka priverstinį organizmo biostimuliavimą. Keitiklis – aparatūros arba prietaiso dalis sugebanti jausti fiziologinį poveikį ir perduoti jį stiprinimo sistemai. Keitiklis mechaninį ar kt. pokytį keičia į elektros signalą, nepakeisdamas jo formos. Keitikliai gali būti invazinio ir neinvazinio tipo. Invaziniai keitikliai yra tokie, kurie įvedami į bioaudinius arba arteriją, t.y. įvykdoma invazija į bioaudinius. Jie yra potencialūs infekcijos nešėjai. Neinvaziniai keitikliai – tvirtinami prie odos ir kt. ir nustatomas fiziologinio parametro dydis. Fiziologinio parametro signalas yra siunčiamas į stiprintuvą, iš kurio jau sustiprintas signalas yra siunčiamas į matavimo ir registravimo sistemą. Toliau signalas iš stiprintuvo yra siunčiamas į filtrą ir vėliau į matavimo ir registravimo sistemą. Atskaitos arba duomenų apdorojimo aparatūra gali būti vizualinė. Atskaitos arba matavimo prietaisas gali būti paprasčiausias sukalibruotas miliampermetras, milivoltmetras tam tikrais dydžiais. Med. aparatų struktūrinė schema. Kiekvieno med. aparato funkcionavimas aprašomas struktūrine schema. Fiziologinio proceso matavimo struktūrinė schema (1-žm. organizmas; 2-dirbtinis stimuliatorius; 3-keitiklis; 4-stiprintuvas; 5-filtras; 6-atskaitos prietaisas): Kiekvienas iš šių struktūros elementų atlieka savo f-jas, t.y. stimuliatorius 2 sužadina organizmo f-ją, tenzokeitiklis priima fiziologinio rodiklio pokytį, stiprintuvas sustiprina keitiklio elektros signalas, filtras 5 nufiltruoja parazitinius signalus ir triukšmą, ir signalas siunčiamas į 6. Medaparatūros pagr. charakteristikos. Pagr. charakteristikos yra šios: 1) intervalas; 2) jautris; 3) tikslumas; 4) kalibruotės paprastumas; 5) stabilumas; 6) dažnis. Intervalas tai matuojamųjų dydžių išdėstymo atkarpa, kuri aparatūra gali fiksuoti normaliame darbo režime, t.y. aparatas gali matuoti reikšmes nuo max iki min. Šiuose dydžiuose aparatas turi rodyti ir fiksuoti fiziologinio proceso parametrus, užtikrinant tikslumą, stabilumą, patikimumą. Jautris t.y. aparato geba jausti arba fiksuoti mažiausius fiziologinių procesų arba parametrų fizikinius dydžius. Tačiau kiekvieno prietaiso jautris tiesiogiai priklauso nuo atskaitos prietaiso atskaitos gebos. Kiekvienam prietaise turi būti numatytas jautrio reguliavimas. Didinant jautrį techniškai iššaukiami parazitiniai triukšmai. Tikslumas – tai prietaiso geba tiksliai nustatyti realią matuojamo fiziologinio proceso dydį. Jis tiesiogiai surištas su paklaidomis, o paklaida irgi nusakoma tam tikro matuojamojo dydžio nuokrypa nuo realaus dydžio. Stabilumas – geba išlaikyti stabilias dydžių reikšmes visame intervale po kalibruotės. Prastas prietaisas yra tas, kuris turi nepatikimą stabilumą, užtat tokius prietaisus dažnai tenka kalibruoti. Prietaiso palaipsninis tikslumo kritimas po kalibruotės iššaukia prietaiso dreifą. Dreifo priežastimis gali būti temperatūros ir drėgmės pokytis, srovės pokytis. Dažnis – vieni fiziologiniai procesai vyksta greičiau, kiti lėčiau. Tokie procesai kaip širdies darbas, paprastai atvaizduoja greitus arba lėtus širdies darbo pokyčius. Kaip taisyklė sudėtingi procesai yra charakterizuojami tam tikru dažnio intervalu. Dažnio intervalą nusako dažnio juosta. Paprastai medicinoje dažnis nusakomas dūž/min arba Hz. Dažnio juosta padidina dažnio intervalą. Be šių anksčiau minėtų komponentų dar yra antros pakopos rodikliai: 1) aparatūros nepageidaujamų triukšmų ir signalų lygis; 2) aparatūros naudojimo paprastumas; 3) sauga eksploatacijoje. 3. FIZIOTERAPIJOS APARATŪRA Vienas iš pagrindinių fizioterapijos rūšių yra terapija – fizioterapija, t.y. gydymas (fizinių veiksmų panaudojimas gydymui ir profilaktikai. Šie veiksmai gali būti natūralūs ir dirbtiniai. Prie natūr. veiksmų galima būtų priskirti šiuos: gydomasis purvas, vanduo, saulė, šilumos terapija ir t.t. O dirbtiniai veiksniai: šviesos, elektros, lazerio, magnetinė, ultragarso terapijos, masažai ir t.t. naudojant terapijos metodus, jie veikia lokaliai į tam tikrą kūno vietą tiesiogiai, ko pasekoje sukelti nerviniai impulsai pasiekia CNS, kuri reguliuoja įv. organų veiklą. Šito pasekoje pakinta organizmo vidaus terpė, t.y. kai kurių skysčių cheminė sudėtis. Paprastai fizioterapijos procedūros suteikia žmogui teigiamą poveikį, t.y. malšina skausmą, uždegimus, mažina atskirų raumenų ir NS dirglumą, skatina įv. m-gų susidarymą organizme bei jų apykaitą, spartina pažeistų organų gijimą, o atskirais atvejais naikina bakterijas arba stabdo jų dauginimąsi. Paprastai fizioterapija jungiama su medikamentais, gydomąją mankšta ir kt. Fizioterapijos rūšys: 1) mechanoterapija – gydymas fiziniais pratimais, kurie atliekami naudojant įv. specialius įtaisus, pvz.: veloergometrus. Ši rūšis padeda atgauti atskirų pažeistų organų dalių f-jas. Jos įtaisais galima nustatyti judesio ritmą, apkrovą, amplitudę. Šiuo atveju judesio pobūdis ir kryptis turi atitikti kūno dalies savybes. Ja gydomos: artritai, artrozės, paralyžiaus padariniai, pasekmės po traumų, nutukimai ir pan. prie mechanoterapijos galima priskirti veloergometriją. Tai fizioterapijos procesas, kurio metu įv. organizmo sistemos (širdies, kvėpavimo būklės) įvertinamos iš veloergometro duomenų. Veloergometras susideda iš dviračio ir elektronikos dalių bei keitiklių matuojančių širdies dažnį, kvėpavimą ir t.t. keičiant apkrovą nustatoma žmogaus sunaudota energija. 2) Magnetoterapija – gydymas pastoviu arba kintamuoju magnetiniu lauku. Magnetinis laukas veikia bioaudinius iki 10 cm gylio. Ypač tai įgalina atlikti šiuolaikiniai žemės retųjų metalų magnetai. Magnetinis laukas slopina uždegimus, mažina skausmus, gerina m-gų apykaitą, mažina kraujo krešumą, gerina kraujotaką. Šis metodas taikomas gydant įv. skrandžio, CNS, išemines širdies ligas, alergines ligas ir pan. 3) Elektroterapija – gydymas nuolatine arba pastoviąją elektros srove, arba elektrostatiniais, elektromagnetiniais laukais. Naudojant pastovią elektros srovę atliekamas galvanizacijos, elektrofazinės procedūros. Dar galima sukelti elektros stimuliaciją. Praktikoje elektrostimuliacijos procedūros sutinkamos dažnai, t.y. gydymo metodas veikiant nervinius impulsus. Stimuliuojant elektriniu būdu galima sustiprinti širdies fizinę veiklą. Dedant elektrodą ant odos būna raumenų stimuliacija. 4) Baroterapija – gydymas vakuumu arba padidintu ar sumažintu slėgiu. Jos metodas sumažintas ar padidintas atmosferos slėgis veikia tam tikras nervų galūnes ( vad. baroreceptoriai) ir smulkiąsias organizmo kraujagysles. Nuo sumažinto slėgio kraujagyslės išsiplečia į organus priteka daugiau kraujo, kraujuje sumažėja CO2 pagausėja O2, pagerėja m-gų apykaita ir audinių mityba. Nuo padidinto slėgio susitraukia organai ir kraujagyslės, organai menkiau aprūpinami O2 ir krauju, juose padidėja CO2 kiekis, sulėtėja m-gų apykaita. Tokios procedūros atliekamos barokamerose, kuriose galima padidint ar sumažint slėgį. Barokameros būna dekompresinės arba hipobarinės ir hiperbarinės, arba kompresinės. Pagal barokameros paskirtį jos skirstomos į: tyriamąsias, treniruojamąsias ir gydomąsias. Tiriamosiose tiriamas padidinto ar sumažinto oro arba dujų slėgio poveikis žmogaus organizmui. Tokie tyrimai labai svarbūs kosmologijoje ir t.t. Treniruojamosiose treniruojami žmonės, kurie ruošiasi ilgai būti pasikeitusio slėgio zonose. Gydomosiose gydoma nuo įv. susirgimų, pvz.: atliekamos įv. širdies operacijos. Barokameros gali būti dar dvimatės, daugiamatės ir t.t. 5) Mikrobangų terapija – švitinimas superaukšto dažnio mikrobangomis nuo 300-3000 MHz. Yra skiriamas centimetrinės (12,6 cm) bangos ilgis ir decimetrinis (65 cm). Tokie įtaisai turi spinduolį skleidžiantį mikrobangas, kuris sujungtas su mikrobangų aparatu. Šis gydymas pagerina m-gų apykaitą, spartina fermentų veiklą. Paplitę mažos mikrobangų dozės N40 W. 6) Lazerių terapija – vienas iš šiuolaikinių terapijos metodų, kai bioaudinius, kraują ir odą veikia lazerio spinduliai, naudojant šiuolaikinius puslaidininkinius lazerius. Jų spinduliuotė gali įsiskverbti į audinius iki 10 cm gylio. Tokiu būdu gydomi bioaudiniai ir jų komponentės. Biofizikinis mechanizmas dar visai neištirtas, tačiau yra kelios prielaidos, kurios teoriškai patvirtina lazerio spindulių efektyvumą gydant įv. susirgimus (artrozes, artritus, radikulitus, stomatologinius, alerginius ir kt. susirgimus). Lazerių terapija taikoma: alergologijoje, artrologijoje, dermatologijoje, ginekologijoje, gastrologijoje, neurologijoje, pulmonologijoje, odontologijoje ir pan. 7) Ultragarso terapija – gydymas ultragarsu nuo 500-900 kHz bangomis. Ultragarsas veikia skirtingai nuo ankščiau paminėtų tuo, kad jis veikia bioaudinius mechaniškai, tuo aktyvindamas ląstelėse ir bioaudiniuose vykstančius fizikinius ir cheminius procesus bioaktyvių m-gų susidarymą, tačiau dalis ultragarso energijos virsta šiluma. 4. Klausos aparatai Klausos aparatai pagal nešiojimo vietą klasifikuojami į: kišeninius, akininius, išorinius(užausiniai), vidinius. Vidiniai klausos aparatai gaminami individualiai ,priklausomai nuo paciento ausies parametrų, ligos stadijos ir kitų faktorių. Jie yra beveik nepastebimi, komfortabilūs, maksimaliai švariai imituota klausos procesą. Didžioji dalis pasaulio žmonių naudoja būtent šiuos aparatus. Vidiniai klausos aparatai savo ruožtu būna : Kochleariniai Pilnai arba dalinai užima ausies ertmę, patys galingiausi iš vidinių klausos aparatų. Jų miniatiūriniai dydžiai leidžia pritaikyti papildomus reguliatorius, nukreiptų mikrofonų sistemas beimygtukus..    Kanaliniai Užima mažiau vietos ausies ertmėje. Jų galingumas silpnesnis, nei kochlearių ,tačiau jų dydžiai leidžia pritaikyti daugybes papildomu reguliatorių, mygtukų ir nukreiptų mikrofonų sistemų. Mini -kanaliniai Randasi giliau, nei anksčiau išvardinti, todėl beveik nematomi. Gali turėti papildomus reguliatorius ir mygtukus, tačiau nukreiptų mikrofonų sistemų neturi. CIC arba pilnai kanaliniai Patys mažiausi iš vidinių klausos aparatų. Visiškai nematomi plika akimi, todėl neturi jokių reguliatorių, mygtukų bei nukreiptų mikrofonų sistemų. Išoriniai (užausiniai) klausos aparatai patogiai fiksuojasi ir gerai laikosi už ausies. Jie gaminami individualiai ir papildomi individualiais užausiniais įdėklais. Moderniausi užausiniai klausos aparatai pasižymi didelėmis protezavimo galimybėmis, aukštu patikimumu bei miniatiurumu. Klausos aparatai pagal technologijas skirstomi : Programuojamieji,neprogramuojamieji,viena-kanaliai, daugia-kanaliai , analoginiai ir skaitmeniniai Skaitmeniniuose klausos aparatuose visi įeinamieji garsai perdirbami į tam tikrą skaičių seką, kuri perdirbama pagrindiniame procesoriuje. Pats procesorius yra aparato „smegenys“- miniatiūrinė mikroschema (3x3 mm), kuri atlieka daugiau nei 150 milijonų matematinių veiksmų per sekundę, kaip ir procesorius Pentium III. Tokie greičiai leidžia pilnai apdirbti garsą, o žmogus net nepastebi jokių užsilaikymų, nes tai trunka akimirksniu . Po garso perdirbimo į skaičių seką, jis jau naujos struktūros, perdirbamas į garsinį signalą: faktiškai, aparato pagalba, sukuriamas naujas garsas. Klausos aparatai pagal klausos protezavimo lygį klasifikuojami į: bazinius, komfortinius ir aukšto dažnio. 5. Kraujospūdžio matuokliai (principinės schemos), jų veika Vienas iš paprasčiausių kraujospūdžio matuoklių – mechaninio tipo, susidedantis iš manžetės, siurbliuko su vožtuvu, manometro, stechoskopo. Vieni iš naujesnių kr. Aparatų t.y. aparatai veikiantys ultragarso principu arba induktyvumo, ar lazeriniu, ar tenzometrijos principu. a)Ultragarsinio kraujospūdžio matuoklio schema: 1-manžetė; 2-ranka; 3-arterija; 4-pjezosiųstuvas; 5- pjezoimtuvas. b)kraujospūdžio kitimo schema: SS-sistolinis slėgis; DS- diastolinis slėgis. Siųstuvui 4 siunčiant signalą, atsispindi nuo tekančio kraujo arterijoje 3, ir atsispindėjęs signalas priimamas 5 ir siunčiamas toliau. Pav. Fotodozimetro matuoklio schema 1-pirštas; 2-korpusas; 3-šviesos šaltinis (puslaidininkinis lazeris); 4-fototranzistorius; 5-stiprintuvas; 6-elektroninis atskaitos prietaisas. S- šviesos spinduliai. Šviesos sp. iš šv. šaltinio 3, šviečiant per pirštą, jų intensyvumo pokytį ∆I priima fotorezistoriaus (fotoelementas 4), kuriuo signalas stiprinamas mini stiprintuvu ir perduodamas į elekroninį atskaitos bloką. Vienas iš privalumų, lazerio spindulių pluoštas s nepriklauso nuo išorinių veiksnių- temperatūro, virpesių. Tiksliai atspindi pulso dažnį ir kraujospūdį. Pav.tenzometrinio matuoklio schema 1-matuojamasis objektas; 2-korpusas; 3- tenzometrinė (metalinė) plokštelė. 4- masė; 5- puslaidininkinis keitiklis; 6- minitenzostiprintuvas; 7- elektroninis matavimo atskaitos prietaisas. Pulsuojant piršto masei, vyksta mikrodeformacijostampraus elemento 3, imituoja pulsavimo dažnį ir amplitudės dydį. Trūkumas: įneša paklaidasdėl matuojamo objekto šilumos pokyčio, t.y. kintant matuojamo obj.temperatūrai, atsiranda paklaidos. Keitiklis prijungtas prie elektrinės tiltelio schemos . UA=0; R1/R2=R4/R3; ∆R/R=k ∆l/l; UA=UE k/4(ε1- ε2+ ε3- ε4). Pav. Elektrinė tiltelio schema Pagal šią schemą tenzom.keitiklis 5 yra prijungtas į bendrą elektrinę schemą su tenzostipr.6 tai UA=0 kai nėra informacijos tenzokeitiklyje. Įvykus deformacijai. Pagal šią schemą dirba tenzometrijos aparatūra. 6. Rentgeno aparatūra (schemos, veika), pagrindinių fiziologinių parametrų ir charakteristikų nustatymas. Rentgeno spind. Atrado 1895m vok. Rentgenas. Jis tuo metu pavad. X- spinduliais, Rentgeno aparatūra tai įrenginiai, Rentg. Spinduliams gauti ir jais peršviesti žmogaus kūną ar jo dalį. Rentg.aparatai skirstomi pagal paskirtį: 1)diagnostikos; 2)terapijos. Pagal įrengimo sąlygas: stacionarūs ir portatyvūs. Rentgeno aparatą sudaro spinduliuotės šaltinis, spind.priimtuvas, atvaizdo kamera, transformatorius,valdymo pultas, apsaugos sistema. Stacionarūs Rentg. Aparatai įrengiami patalpoje, kurios sienos izoliuotos baritu. Portatyvūs – vežiojami, nešiojami. Diagnostikos aparatai maitinami nuo 40-200kV įtampa, o maitinimo srovė 0,5-1000µA. Terapijos aparatuose nuo 10-100kV, srovė apie 15 µA. Naudojant Rentg. Aparatus, fiksuojamam vaizdui pagerinti kartais naud. Rentgeno kontrastinės medžiagos, kurias panaud. Gali būti tiriamos anatominių struktūrų tarpusavio padėtis, navikai. Vaizdo fotografavimas R.sp vad. Rentgenografija. Rentgeno spinduliais fotografavimo organų sluoksniais,vad. Tomografija. Naud. Rentg.kontrastines medžiagas, fotografuojama tulžies pūslė, latakai, inkstai, šlapimtakiai. Rentg.sp. viena iš elektromagnetinių bangų formų, jie savo prigimtimi panašūs į radiacijos bangas, tik skiriasi bangos ilgiu už aksčiau minėtas šviesos formas. Rentg.sp. spektras prasideda už UV spinduliuotės. R.sp. užima tam tikrą bangos ilgio spektrą, kuo mažesnis bangos ilgis, tuo kietesni Rentg.sp.tuo stipresnė jų skvarba. Šių spind. Sugertis sugertis medžiagose ir jų išsibarstymas priklauso nuo terpės tankio, sugertis didesnė metaluose, negu kauluose, ir didesnė kauluose nei minkštuose audiniuose, ir didesnė minkštuose audiniuose nei ore. Šio efekto pagr. Rentg.sp. naud. Medicininėje diagnostikoje. 1-stiklinė kolba iš kurios išsiurbtas oras; 2-katodas; 3-anodas;4-elektronai;5-rentgeno spinduliai. Pav.principinė Rentgeno generatoriaus schema Katodas-tai metalinis siūlelis, įkaitintas elektrine srove iki tamsiai raudonos spalvos. Įtampa, esanti tapr K ir A, sukuria elektronų srautą vakuume, kurie smūgiuoja į A, ir sąveikaudami su metalo atomais, išspindiliuoja rentg.sp. Įtampa tarp K ir A yra labai aukšta siekia tūkstančius V, kuo įtampa aukštesnė, tuo kietesnius R.sp. generuoja A, t.y. Rentg.sp.srautas tuo tankesnis, kuo stipresnė srovė. Procesas, kai atomai sąveikaudami su medž. Išmuša iš jos elektronus vad. Jonizacija.Užtat ir Rentg.sp. vad. Jonizuojančiais spinduliais. Kaip tik ir jonizacija taikoma terapijos procesuose. Rentg.sp. vizualiacijai naud. 3 pagr. Metodai: - fluoroskopija; - R.sp.filmavimas;- vaizdo atvaizdavimas elektroninių stiprintuvų pagalba. Fluoroskopija- R.sp. veikiant metalus,jie tamsoje švyti ir toks fluorescensijos reiškinys vad. Fluoroskopija. Vaizdų atvaizdavimas (fluoroskoinių) priklauso nuo radiacijos intensyvumo. Rentg.sp. filmavimas atliekamas naud. Įv.fotografavimo medžiagas. Elektroniniai stiprintuvai- tai panašus vaizdo atvaizdavimas į TV vaizdą, kai už Rentg.aparato ir žmogaus pastatytas ekranas.Vaizdui padidinti g.b. naud.spec. optikos lęšiai. 1-maitinimo šaltinis, keliamasis transformatorius padidina įtampą; 2-rentg. spinduolis; 3- spinduliai; 4-pacientas; 5- ekranas; 6-vaizdas. Pav.Rentgeno aparato struktūrinė schema 7. Tomografai, schemos, jų veika „Tomas“ sluoksnis , „grapho“-rašau t.y. sluoksninė rentgenografija. Tiriamo organo sluoksnių fotografavimas Rentgeno spinduliais. Pagrįstas sinchronišku Rentgeno spindiliuotės šaltinio priimtuvo (kasetės juosta) ir tiriamojo objekto judėjimo vienas kito atžvilgiu. Kai šaltinis juda viena kryptimi, o kitapus tiriamojo objekto,esanti fotografavimo juosta juda piešinga kryptimi, organo tam tikras sluoksnis tomografijoje gaunamas yškiausias. Šiandien naud. Kompiuteriniai tomografai, kurie padeda nustatyti mažiausius pažeidimus su ryškiausių ribų židiniais.t.y. jie tiksliai parodo židinio dydį ir lokalizaciją, vid. Struktūrų dislokaciją.Yra žinoma, kad įv. Bioaudiniai sugeria ne vienodą dozę R.sp., tomogramose gaunamos įv. Šešėliniai atspindžiai. Naud. Tomografus, gaunant sluoksnines rentgenogramas ir išrenkama šešėliniu persipynimu ir šiuo metodu galima fotografuoti organus bet kokiame gylyje, tiksliai nustatant pažeidimus ir jų lokalizaciją. Vaizdas gaunamas 3 plokštumose ir vieno sluoksnio fotografavimas užtrunka 2-3s. Tomografuose R.Sp. pluoštas g.b. nukreipiamas 360o . Pav. Pasisukančio Rentgeno spinduolio schema Nejudamam korpuse įmontuotas K ir A, kuriame A turi galimybę pasisukti apie savo ašį 360 o. Tai įgalina nukreipti R.sp.srautą bet kuriuo kampu. Tokio tipo spinduoliai taikomi tomografuose. Pav. Tomografo principinė schema 1-kolona; 2-skersė; 3-Rentgeno galvutė; 4- elektros pavara; 5- pagrindas; 6-skersė; 7-stalas; 8- kasetė su rentgeno juosta. Toks tomografas pasižymi daugiafunkcionalumu, plečiančiomis galimybėmis, fotografuoti pjūviais įv. Kryptimis, nes kolona 1 turi skersę 2 prie kurios pritvirtinta Rentg.galvutė ir galinti pasisukti kampu α ir kilnotis aukštyn žemyn, stalas 7,ant kurio guldomas pacientas. Paprastai tokie tomogr. Valdomi kompiuteriu, turi keletą laisvės laipsnių(atskiri mazgai), elektros pavara užtikrina lengvą stalo 7 persislinkimą horizontalia ir vertikalia kryptimis, o joje imontuota kasetė užtikrina sinchroninį judesį. 8. BRANDUOLIO MAGNETINIO REZONANSO ĮRENGINIŲ VEIKOS PRINCIPAS Šiuo metu žinoma apie 50 natūralių ir 1000 dirbtinai gaunamų radioaktyvių izotopų. Kai kurie iš jų sėkmingai taikomi medicinos diagnostikoje ir terapijoje. Labiausiai paplitę taikymo metodai: 1. Radioterapija. Radioizotopų skleidžiamos spinduliuotės naudojamos ligoms gydyti. Visos gyvosios ląstelės jautrios radiacijai, todėl kruopščiai parinktomis radiacijos dozėmis galima naikinti piktybines ląsteles. 2. Gama radiografija (gamagrafija). Tai radiografinės nuotraukos gavimas naudojant gama spindulius. 3. Radioaktyvusis žymėjimas (izotopinė radiografija). Kūnu sklindančios medžiagos kelio kontrolės ir jos koncentracijos nustatymo metodas. Šis metodas labai jautrus, todėl skaitikliais galima užregistruoti labai mažas atomų koncentracijas. Įterpus į medžiagą radioizotopo, tiriama jo skleidžiama spinduliuotė. Radioizotopas vadinamas izotopu indikatoriumi, o medžiaga – žymėtąja. Žymėtų atomų metodu tiriama medžiagų apykaita žmogaus organizme, diagnozuojami įvairūs susirgimai, pavyzdžiui, auglius smegenyse, fosforo kiekį kauluose ir t.t. Vienas iš spinduliuotės tyrimo būdų yra gama topografijos (scintigrafijos) metodas. Tai radionuklidų pasiskirstymo įvairiuose organuose nustatymas, naudojant gama spindulius (gama spindulių detektorius nustato radioizotopo vietą žmogaus kūne). Gyvas organizmas yra daugiafunkcinė ir sudėtinga sistema. Labai svarbu “apžiūrėti” ne tik atskiro organizmo veiklą, bet ir žinoti, kokie procesai jame vyksta, sekti jų dinamiką. Tai galima padaryti stebint medžiagų apykaitoje dalyvaujančias molekules, tarp jų ir vandens (H2O), kurios sudaro apie 75% žmogaus organizmo. Vandens molekulės dalyvauja visuose gyvybinės veiklos lygiuose – ląstelėse, audiniuose, organuose. Naujojo metodo esmė – vandenilio H2 protonų elektromagnetinių laukų sužadinimas ir jų skleidžiamų BMR signalų registravimas. Šie signalai apdorojami kompiuteriais, displėjuje pateikiami tiriamų objektų skerspjūviai. Atomo branduolys turi teigiamą krūvį, o esant jame nelygiam protonų ir neuronų skaičiui, turi ir savąjį judesio kiekio momentą – spiną. Judantis krūvis apie save sukuria magnetinį lauką, todėl branduoliai, turintys spiną, elgiasi kaip maži magnetai (1pav. a). Veikiami išoriniu magnetiniu lauku, jie orientuojasi išilgai lauko krypties ir sukuria suminį įsimagnetinimo vektorių. Tokią sistemą sužadinus tam tikro dažnio BMR, suminis vektorius ima suktis aplink savo ašį ir sugeria energiją (1 pav. b). Nustojus žadinti, vektorius relaksuojasi į išeities tašką, t.y į mažesnio energinio lygio būklę. Relaksacijos proceso metu atomai skleidžia BMR signalus. Sugrįžus sistemai į pradinę būseną ji vėl gali būti sužadinama. pav. Sistemos struktūra 9. Termografai,schemos, jų veika Paprastai šilumos spinduliai yra maždaug iki 80µm. Šil.sp.intervalas ribotas ir g.b. nusakomas grafiku: Pav. Charakteringa šilumos spektro diagrama Santykinis šilumos srauto intensyvumas I0/I ; λ-bangos ilgis; Temperatūrų matavimo schemų yra l. daug, viena iš paprastesnių: Pav. Temperatūros matuoklio, veikiančio palyginamuoju metodu struktūrinė schema 1- etalininė temperatūra; 2-matuojamoji temperatūra; 3-stiprintuvas; 4-atskaitos prietaisas. Aparatūra 3 cpriimdama signalus iš objektų 1ir 2, sustiprina kalibruotą signalų T-To dydį ir perduoda kalibruotą atskaitos prietaisą. 1 pav. Termografijos principinė schema. 1-tiriamasis objektas; 2-IR sp.pluoštas, 3- besisukantis veidrodis; 4-atspindintis veidrodis, 5-paraboloidinis atspindžio veidrodis; 6- keitiklis; 7- stiprintuvas; 8- IR sp. Kamera; 9- vaizdas. IR spind.2 krentant į besisukantį daugiabriaunį veidrodį 3, nukreipiami į 4, nuo jo atsispindėję patenka į 5, patenka į 6 per skylutę, šio keitiklio signalas sustiprinamas stipr. 7, ir skaitmeninės sist, pagalba siunčiamas į 8 ir matomas vaizdas 9. termogr.sisit. turi skenavimo sistemas, kurios išskleidžia IR spind. Horizontalioje ir vertikalioje plokštumoje. 2 Pav. IR spindulių skleidimo sistema 2 plokštumose, panaudojant besisukančias prizmes. 1-IR spind.; 2-optinė fokusuojanti sistema; 3-filtras; 4- horizontalaus skleidimo prizmė; 5- vertikalaus skleidimo prizmė; 6-infradetektorius; 7-devaro indas. Ši skleidimo sistema naud,, termografuose, pakeičiant 1 pav. I bloką. Praktikoje termografuose IR spind.pluoštą tenka „gaudyti“, tam tikslui naud. Skenuojantys veidrodžiai 1. 3pav. Termografo su skenuojančiu veidrodžiu principinė schema. 1-skenuojantis veidrodis; 2-atsispindėjusių spindulių pluoštas; 3- paraboloidinis veidrodis ; 4- atspindintis veidrodis; 5- keitiklis; 6-stiprintuvas; 7- elektroninis atskaitos prietaisas. Krentančių IR spindulių pluoštas patenka į skenuojantį veidrodį 1(pasisukančiu kampu α); atsispindi IR spind.pluoštas 2, nukkreipia į 3, atsispindi nuo jo į kitą veidrodį 4 ir patenka į fotokeitiklį 5, kurio signalas sustiprinamas stipr. 6 ir siunčiamas į 7. 10. HOLOGRAFIJOS IR TOMOGRAFIJOS MATAVIMO METODAI MEDICINOJE Holograma gaunama interferuojant dviems koherentinėms bangoms, iš kurių viena yra perėjusi per tiriamąjį objektą (arba atsispindėjusi), o kita yra atraminė banga. Schema: Interferencijos rezultatas gali būti užregistruotas kortelėje arba įsimintas elektronine forma. Iš hologramos galima atkurti objekto turimą vaizdą. Priklausomai nuo hologramos gavimo būdo galima išskirti 2 pagr. tipus: 1) holografijai panaudojant atraminę bangą. Šiuo atveju holograma susiformuoja dėl dviejų bangų, t.y. išsklaidytos objekto ir atraminės bazinės bangos; 2) panaudojant atraminės bangos elektroninę imitaciją. Hologramos registracijos plokštumoje objekto išsklaidytos bangos amplitudžių ir bazių pasiskirstymas gali būti išreiškiamas: , čia u(x,y,) – bangos amplitudė; (x,y) – tos bangos fazė. Šie du parametrai teikia informaciją apie tiriamojo abjekto struktūrą. Remiantis šia formule galime aprašyti momentinį atraminės bangos amplitudžių ir fazių pasiskirstymą plokštumoje. Jei atraminė banga yra plokščia ir į paviršių krenta kampu , tuomet  gali būti išreikštas: čia x – ordinatė,  - bangos ilgis. Hologramos gautame objekto vaizde galima atlikti geometrinių dydžių matavimus, panaudojant optines bangas, kurias generuoja lazeris, galima aptikti tik optiškai skaidrias m-gas, terpes arba objektus. O neskaidrių objektų arba aplinkų vidinei struktūrai vizualizuoti yra naudojamos ultragarso bangos arba elektromagnetinės bangos. Naudojant ultragarso bangas vietoje atraminės bangos yra naudojama elektrinė atraminės bangos imitacija. Tiriamasis objektas yra veikiamas plačių ultragarso laukų. Tam tikslui naudojami ilgi ultragarso impulsai, kurie susideda iš 10 ir daugiau periodų. Išsklaidytos ultragarso bangos yra priimamos tiesiniais imtuvais arba naudojant optinius ultragarso bangų registravimo metodus Breggo ir dinaminio paviršinio feljefo metodą. Paprastai holografijos vaizdams gauti ir tiriamojo objekto parametrams nustatyti yra naudojami kompiuteriai, kurie atkuriant akustinį objekto vaizdą visų pirma yra surandamas erdvinis akustinio lauko pasiskirstymas pagal x,y koordinates, t.y. rekonstrukcinėje plokštumoje. Tomografija, tai organų tyrimo metodika, kurios metu gaunami organų skersiniai vizua­li­zuoti pjūviai. Galima gauti pjūvius, kurių storis 3-5 mm. Vaizdas gaunamas geros kokybės, ma­tomi medžiagos tankio pokyčiai iki 0,5%. Vaizdas stebimas pjūviais panašiai, kaip medžio rievės matosi nupiovus medį. Šį kompiuterinės tomografijos metodą vaizdams formuoti teoriškai pasiūlė 1963 m. ame­rikiečių fizikas A. Kormakas. Metodo esmė - dvimatis vaizdas matematiškai formuojamas pa­nau­dojant įvairiomis kryptimis registruotus siaurajuosčius vienmačius detektuotus rentgeno spindulių signalus. Projekciniai duomenys yra gaunami transmisiniu arba atspindžio būdais. Transmisinis metodas paremtas spindulių perėjusių per tiriamąjį objektą registravimu, o atspindžio metodas, kai spinduliai atsispindi nuo tiriamojo objekto nevienalitiškumu. Šiuo metu plačiausiai naudojama rentgeno spindulių tomografiją. Pabandykime trumpai panagrinėti patį veikimo principą Kaip žinome informacija apie vidinę organų struktūrą radiodiagnostikoje turi erdvinį rent­geno spindulių pasiskirstymą. Šie spinduliai yra praėję pro tiriamą objektą. Siųstuvas ir imtuvas siunčia ir priima labai kolimuotą spindulį. Tarkime, kad taške B, kuriame yra detektorius, spin­dulio intensyvumas yra lygus: I(B)=Io(B) exp[-x,y,z) dl] (1) Šiuo atveju laikoma, kad siųstuvo spindulys yra monochromatinis ir idealiai kolimuotas. Tuomet Io(B) - spindulio intensyvumas taške B, kuomet nėra absorbuojančio objekto, x,y,z) - linijinis rentgeno spindulių slopinimo koeficientas. Integralas imamas išilgai tiesės AB. Kompiuterinėje tomografijoje ESM atkuria dvimačio objekto pjūvio vaizdą naudojant dau­gia­­ra­kur­si­nius vienmačius detektoriaus signalus, proporcingus I(B). Praktikoje bet kurio taško padėtis (organo) fiksuojama ne stačiakampėje Dekarto, bet po­li­nė­je ko­­­or­­­dinačių sistemoje per kampą  bei vektorių r. Tuomet santykinis intensyvumo pa­si­s­kir­s­ty­mas duo­tame pjūvyje per projekcijas gali būti išreikštas taip: 11. ULTRAGARSO ŽADINTOJAI JŲ YPATYBĖS, LYGTYS APRAŠANČIOS JŲ DINAMIKĄ, REZONANSAS Kiekvienas med. aparatas yra kuriamas tam, kad atliktų tam tikras užduotas technines f-jas, būtų mažų gabaritų, pasižymėtų patikimumu, išsiskirtų mažiausiomis energijos sąnaudomis, turėtų vizualinę ir tekstinę atskaitos informaciją ir patogus naudoti. Atsiradus pjezokeraminėms m-goms atsirado galimybė kurti naujus ultragarso aparatus, išsiskiriančius aukšta parametrų geba ir kompaktiškumu. Anksčiau ultragarso bangų žadintojais buvo tokie šaltinia kaip elektromechaniniai, mechaniniai ir skysčio vibrožadintojai. Pjezožadintoja išsiskiria tuo, kad galima jų virpesių parametrus keisti labai plačiame intervale tolygiai, jų aukštas elektromechaninis koef. Be to jie gali žadinti ultragarsą bet kuria norima kryptimi. Ultragarso žadinimo efektyvumas daug priklauso nuo to, kuria kryptimi pjezomedžiaga yra poliarizuota. Virpesių amplitudė A, kuri gali būti išreikšta AmaxA0maxsint, priklauso nuo ašies ir tvirtinimo būdo. Eksploatacijoje pjezokeraminės m-gos išsiskiria eile požymių: 1. Aukšto dažnio parametrų stabilumu laike, keičiantis aplinkos temp., veikiant statinėms ir dinaminėms apkrovoms, esant dujų aplinkai, vakuumui, skystyje; 2. Mažiausios sąnaudos žadinant aukšto dažnio virpesius. 3. Tolygiu virpesių parametrų keitimu veikiant įv. išoriniams veiksniams. 4. Kompaktiškumu, mažais gabaritais, dideliu darbo resursu ir paprastu aptarnavimu ir valdymu. Didžiausios amplitudės yra gaunamos rezonansiniame rėžime, t.y. kai pjezoelemento nuosavas dažnis 0 sutampa su generuojamoju virpesių dažniu : /01. Užtat 0 turi didelę reikšmę konstruojant ultragarso aparatus. Tačiau virpesių 0 gali kisti nuo eilės faktorių, tokių kaip mechaninės apkrovos, aukštų temp., nuo įkaitimo laipsnio, nuo ilgo nepertraukiamo darbo. Visais atvejais max amplitudė gaunama rezonanso atveju. Konstruojant ultragarso galvutes labai svarbu kaip įtvirtinti pjezoelementus. Praktikoje išskiriami 3 tvirtinimo būdai: 1. Kai pjezožadintojai tvirtinami tiesiog galvutės korpuse; 3. Kai mechaniniai judesiai yra perduodami per mechaninį stiprintuvą; Trūkumai: 1. Esant stipriems elektriniams laukams E0,51 V/m pjezomedžiagos depoliarizuojasi; 2. Senėjimas turi įtakos į amplitudės dydį. Laikui bėgant pjezomedžiagos sensta ir mažėja jų virpesių amplitudės; 3. Jų patikimumas mažėja veikiant įv. mechaniniams smūgiams ir apkrovoms; 4. Depoliarizacijos dydis išauga veikiant UV spinduliuotei; 5. Stiprūs elektriniai laukai, aukštos temp. virš 1000C, veikiančios didelės mechaninės apkrovos keičia pjezomedžiagos dielektrinius nuostolius, pablogindami pjezoelektrines savybes. Siekiant padidinti pjezožadintojų virpesių amplitudes, tikslinga juos gaminti iš ni plokštelių, elektriškai sujungtų tarpusavyje. Šios plokštelės gali būti suklijuotos, sulituotos ar mechaniškai sujungtos. Tokių paketų rezonanso dažniai mažėja proporcingai pjezoelementų skaičiui, ir gali keistis priklausomai nuo plokštelių formos, gabaritų ir masės. čia Cp – bendras pjezopaketo mech. standumas; ni – plokštelių skaičius; m – paketo bendra masė; mm – masė priklausanti nuo mech. apkrovos. mm=P/g čia P – mech. apkrova; g – pagreitis 9,81 m/s2. Pagrindinė pjezožadintojo lygtis gali būti užrašyta tokia forma: Fp+Fm=Hz ; čia Fp ir Fm – jėgos išvystomos pjezožadintojų ir išorinės jėgos masės; Hz – pjezožadintojo impedansas nusakantis nuostolius pjazožadintojuose. Pjezožadintojų dinamika aprašoma antros eilės dif. lygtimis: čia m – pjezožadintojo masė; c – standumo koef.; h – slopinimo koef.poliarizacijos kryptimi z; Uu – maitinimo šaltinių įtampa; Kn – pastovus koef.; z, Iu, Rn – impendansas, srovė ir aktyvioji varža elektrinėje pjezožadintojo grandinėje. Praktikoje reikia stengtis, kad pjezokeraminė m-ga, kuri yra vienas iš pjezožadintojo virpesių šaltinių virpėtų su normalia virpesių amplitude. Norint keisti tolygiai ultragarso virpesių parametrus praktikoje naudojamos 3 pagr. schemos charakteristikos): 1. Amplitudės dažnio; 2. Fazės; 3. Rezonanso reiškinys. 12. PJEZOŽADINTOJŲ EKVIVALENTINĖ SCHEMA, JŲ PAGRINDINIŲ PARAMETRŲ SKAIČIUOTĖ Norint įvertinti išorinių mech. apkrovų temperatūras ir kitų veiksmų įtaką realiai apkrautiems pjezožadintojams būtina išanalizuoti ryšį tarp mechaninių ir energijos parametrų. Pagrindiniai tokie parametrai (žr. Ekvivalentinė mechaniškai apkrauto pjezožadintojo elektrinė schema): Pagr. parametrai: m (masė) atitinka induktyvumą L mech. energijos nuostoliai pjezomedžiagoje atitinka varžą R ir tamprumas atitinka talpį C. Ug – įtampa grandinėje; Praktikoje, skaičiavimuose visuomet atmetamas C0, kuris gali būti kompensuojamas įv. elektrinėmis schemomis ir užtat jis C0 =0. Žinant, kad nuosavas dažnis 0 tuomet mechaniškai apkrauto pjezožadintojo dažnis yra išreiškiamas:Pjezožadintojo įėjimo varža išreiškiamas, rezonanso atveju: Tam, kad apskaičiuoti pjezožadintojui reikalingą galią, būtina įvertinti pasipriešinimo varžą Ra ir nustatyti grandinės įtampą Ug: ir galią, kurią išvysto pjezožadintojas esant mech. apkrovai ir rezonanso darbiniam rėžime, būtų lygi: Tarp mechaninės ir elektrinės pjezožadintojo galios, egzistuoja toks ryšys: čia Ke – pjezokeramikos rodiklis. Aukščiau gautos priklausomybės charakterizuoja fizikinį ryšį tarp mechaninių ir energijos parametrų. Jie įgalina nustatyti reikalavimus keliamus pjezožadintojų generatoriams priklausančius nuo mech. apkrovų dydžio, kuriose jie dirba. 13. PJEZOŽADINTOJŲ VALDYMO SCHEMOS Pjezožadintojams valdyti, keisti jų dinamikos charakteristikas veikiant įv. išoriniams veiksmams, tokiems kaip temperatūra, slėgis, išorės apkrovos, besikeičiantys rezonanso dažniai. Yra naudojami 3 pagr. valdymo būdai. Anksčiau paminėti 3 būdai įgalina stabilizuoti virpesių parametrus. Amplitudės dažnio charakteristikų pagrindų sukurtos valdymo sistemos turi atbulinio ryšio sistemas, kurias valdo pagal fazę. Schemos: Tai yra pjezožadintojų virpesių parametrų stabilizavimo struktūrinės schemos. 1) Valdymas pagal amplitudę pasireiškia tame, kad pjezožadintojo mech. virpesių amplitudė yra verčiama į elektrinį signalą, kuris po to patenka į amplitudės detektorių, o iš jo išėjimo į valdymo bloką, generuojantį valdymo signalą, kuris keičia generatoriaus virpesių dažnį, taip, kad mech. virpesių amplitudė būtų didžiausia (per galios stiprintuvą). 2) Valdymas pagal fazę. Toks valdymas yra užtikrinamas užduotą virpesių faze. Pasikeitus virpesių amplitudei ir tuo pačiu dažniui, fazės detektorius išėjime atsiranda atstatomasis elektrinis signalas, kuris siunčiamas į valdymo bloką, keičiantį generatoriaus dažnį taip, kad atstatomojo signalo dydis būtų lygus nuliui. 3) Valdymas autogeneratoriniu principu pasireiškia tame, kad pjezožadintojo mech. virpesiai yra fiksuojami kontrolinių pjezožadintojų ir verčiami į elektrinį signalą, kuris per elektromechaninį filtrą patenka į galios stiprintuvo įėjimą. Elektrinio signalo parametrai yra parenkami su sąlyga patenkinti atbulinio teigiamo ryšio funkciją. Tai yra nukrypus pjezožadintojų dažniui nuo rezonansinio dažnio, kontrolinis pjezožadintojas valdo per teigiamo ryšio sistemą, amplitudę, t.y. visą darbo laiką palaikydamas rezonansą. 14. ULTRAGARSO BANGŲ PANAUDOJIMAS KRAUJO SRAUTO TĖKMĖS GREIČIUI MATUOTI, DOPLERIO EFEKTAS Žinodami tai, kad atsispindėjusios ultragarso bangos nuo kraujo kraujagyslėse dalinai išsklaidomos kraujo tankio, o kita dalis spūdžio fluktuacijų. Matuoti skysčiams, o medžiagoje kraujo tėkmės greičiui yra naudojamas Doplerio efektas, kuris paremtas išsklaidytos ultragarso bangos dažnio pokyčių. Skysčių tėkmės greitis matuojamas mechaniniu, pneumatiniu, elektromagnetiniu, elektroterminiu, ultragarsiniu, lazeriniu būdu. Ultragarsinis nesąlytinio matavimo būdas pagrįstas ultragarso bangų sklidimo greičio pokyčiu judančiame skystyje. Tai yra, ultragarso sklidimo greitis priklauso nuo skysčio tėkmės greičio. Kadangi stovinčiame skystyje ultragarso sklidimo greitis yra 0, o skysčio tėkmės greitis yra 1, tai suminis jų greitis bus 0+1. Jeigu ultragarso bangų sklydimo greitis 0 nukreiptas priešinga kryptimi negu skysčio tėkmės greitis bus 1, tai suminis jų greitis bus lygus greičių skirtumui: 2=0-1. Signalo sklidimo trukmės skirtumo dydis ir nustato tėkmės greitį 1. Matavimo aparatūrą sudaro ultragarso bangų siųstuvas, pavyzdžiui, pjezoelektrinis žadintuvas, generuojantis nuo 50 kHz iki keliasdešimt MHz dažnį, ir imtuvas. Šias bangas, prasklidusias per tekantį skystį, priima vieno arba kelių kanalų imtuvai; jie sustiprina signalus ir juos registruoja. Praktikoje naudojamas ir kitas ultragarsinio matavimo būdas, pagrįstas Doplerio efektu. Jo esmė yra ta: siųstuvas spinduliuoja tam tikru kampu 1 skysčio tėkmės atžvilgiu pastovaus dažnio f1 ultragarso bangas; dalis šių bangų energijos yra sugeriama arba atsispindi nuo tekančiame skystyje esančių oro burbuliukų, mikrodalelių, pavyzdžiui, suspencijų arba emulsijų, kurių tankis skiriasi nuo pagrindinio skysčio tankio (8.32 pav.). Pagal Doplerio dėsnį atsispindėjusio nuo skystyje esančių mikrodalelių ultragarso dažnis pakinta iki f2. Jeigu kampai tarp srauti greičio vektoriaus ir ultragarso sklidimo krypties yra lygūs, t.y. 1=2=, tai dažnių skirtumas bus: Kai f1, 0,  pastovūs, dažnių skirtumas f1-f2=k01. Iš šios lygties matyti, kad dažnių skirtumas yra tiesiogiai proporcingas skysčio srauto greičiui v1. Šis matavimo būdas yra tikslus. Matavimų intervalas yra nuo 10-2 iki 100 m/s. pavyzdžiui, matuojant skysčio tėkmės greitį, lygų 0,1…0,5 m/s, matavimo paklaida esti ne didesnė kaip 1. Ultragarsas labai plačiai taikomas įv. fizikiniams dydžiams nustatyti, pvz.: holografinių vaizdų atkūrimui, debitams matuoti, tomografijoje, geometrinių matmenų matavimui, garso slėgiui matuoti ir t.t. Medicinoje tomografuose kombinuojant elektromagnetinį lauką kartu su akustiniu laukais, sudarant interferencijos reiškinį yra naudojamas ultragarsas įv. objektų arba laukų erdvinio vaizdo gavimui ar atkūrimui. Ši sritis vadinama holografija. Holografinius vaizdus galima atkurti tik tada, kai interferenciniam reiškiniui sukurti naudojama koherentinė spinduliuotė. Holografijoje vaizdo gavimas susideda iš 2 pagr. etapų: 1) hologramos formavimo; 2) vaizdo atkūrimo. 15. Skysčių , dujų , debito matuokliai, veiklos principas Skysčių ir dujų kiekis susijęs su tūriu (m3) ir mase (kg); Tarp medžiagos kiekio N, masės m ir tūrio V yra toks ryšys: m = M*N (8.38) m=p*V (8.39) V= Vm*N (8.40) čia M - molio masė kg/mol; p = M/V medžiagos tankis kg/m3; Vm - molio tūris m3/mol. Norminėmis sąlygomis (T = 293,15 K, p = 101325 Pa) dujų tūris V= 22,4*10-3 m3/mol (8.41) Skysčių kiekis dažniausiai reiškiamas tūrio ir masės vienetais, dujų kiekis - tūrio vienetais. Skysčių ir dujų kiekis nustatomas įvairiais skaitikliais, turinčiais integravimo mechanizmą. Šiais skaitikliais matuojama kanalu praėjusios medžiagos tūris arba masė. Skaitikliai skirstomi į dvi pagrindines grupes: tūrio ir greičio (tachometrinius). Tūrio skaitikliais nustatomas skysčių arba dujų integruotasis kiekis, kuris prateka per nustatyto tūrio matavimo kameras. Šiam tikslui plačiausiai naudojami mechaniniai skaitikliai, kuriuose skaičiavimo mechanizmas sumuoja pritekančių skysčių, dujų, garų kiekį. Skaitiklių technines charakteristikas apibūdina šie pagrindiniai parametrai: matuojamojo agento pralaidumas ir talpa, debitas, debito matavimo ribos (apatinė ir viršutinė). Jie skirstomi į sukimosi ir tiesiaeigio judesio skaitiklius. Sukimosi, pavyzdžiui, būgniniuose, skaitikliuose skystis kaupiasi matavimo kameroje 2 (8.38 pav.). Jai prisipildžius, skystis pro angą patenka į kamerą 3. Dėl svorio centro pokyčio būgnas pasisuka rodyklės kryptimi, pertvarėlė 4 nustoja liesti skystį, ir skystis iš kameros 2 išteka pro angą 5. Po to kamerą 3 vėl pripildo skystis. Vamzdelis 1 skirtas susidariusiam oro slėgiui pašalinti iš kameros. Dujų kiekiui matuoti paplitę rotaciniai skaitikliai (8.39 pav.). Dujos į skaitiklio korpusą 3 patenka vamzdžiu 1. Sudėtingos formos rotoriai 4 sukdamiesi ridenasi vienas kito paviršiumi periodiškai išstumdami į vamzdį 2 tam tikrą porciją dujų. Skysčių kiekis dažnai matuojamas krumpliaratiniais skaitikliais (8.40 pav.). Juose naudojami ovalo formos krumpliaračiai 3, kurie susikabinę sukasi priešingomis kryptimis. Skysčio srautas, anga 1 patekęs į kamerą 2, veikia apatinį krumpliaratį 3 (I padėtis), sudarydamas sukimo momentą rodyklės kryptimi. Veikiami sukimo momento krumpliaračiai 3 sukasi (II padėtis) išstumdami skysčio porcijas pro ištekėjimo angą 4. Šio tipo skaitikliai yra greitaeigiai, jais galima išmatuoti didelius skys-čių kiekius. Tiesiaeigio judesio skaitikliai esti stūmokliniai ir membraniniai., kalibruotu debito vienetais (paveiksle neparodytas). Greičio (tachometriniai) skaitikliai taip pat priklauso sukimosi tipo skaitikliams. Juose sukamasis mechanizmas gali būti malūnėlio arba turbinos tipo debitui. Debitas - tai skysčių arba dujų kiekis, pratekantis per laiko vienetą. Debitas gali būti tūrio arba masės. Tūrio debitas matuojamas tūrio vienetais, kintančiais per laiko vienetą.: Qv = V/t (m3/h); masės debitas Qm = = m/t (kg/h). Tarp šių debitų yra toks ryšys: Qm = ρQv Debito matavimo intervalas sąlygiškai skirstomas j dvi grupes: maži debitai - iki 15*10-4 m3/ s ir dideli debitai - per 0,5 m3/s. Debitas gali būti matuojamas šiais metodais: jėgos, slėgių skirtumo, lygio pokyčio, šilumos pokyčio, elektromagnetiniu, ultragarsiniu, cheminiu ir radioaktyvumo. Debito matavimo prietaisai vadinami debitmačiais. Taikant jėgos metodą, matuojama jėga, kuri veikia matuojamojo skysčio sraute plūduriuojantį kūną - plūdę. Priklausomybė tarp šios jėgos F ir srauto greičio v išreiškiama aerodinaminio pasipriešinimo formule: F = kP*SP*ρS* v2/2 (8.44) čia kp - plūdės pasipriešinimo koeficientas, priklausantis nuo matavimo įtaiso konstrukcijos ir Reinoldso skaičiaus; Sp - plūdės skers-pjūvio plotas kryptimi, statmena skysčio srautui; ρS - tekančio skysčio tankis. Spyruokliniais matuokliais matuojamas bet kurios krypties skysčio srauto debitas. Plūduriniuose matuokliuose plūdės svorio jėgą atstoja skysčio srauto ir keliamoji jėga, spyruokliniuose atstojamoji jėga yra spyruoklės jėga. Šių matuoklių pranašumas tas, kad prietaise galima naudoti įvairaus standumo spyruokles, todėl yra platus matuojamų debitų intervalas. Slėgių skirtumo metodas pagrįstas skysčio arba dujų srauto poveikiu į dirbtinę kliūtį, esančią sraute. Debitas gali būti matuojamas (hidrodinaminis debito matavimo metodas) kintamo slėgių skirtumo metodu ir pastovaus slėgių skirtumo metodu. Matuojant kintamo slėgių skirtumo metodu, naudojami siaurinimo įtaisai (diafragmos, tūtos, Ventūrio vamzdžiai ir kt.), sukuriantys slėgių skirtumą. Pastovaus slėgių skirtumo metodas pagrįstas skysčio srauto debito priklausomybe nuo tėkmę droseliuojančio kūno padėties, pavyzdžiui, nuo stūmoklio, t. y. kintant droseliuojančiojo kūno padėčiai vamzdyje, kinta skysčio srauto skerspjūvio plotas. Šilumos pokyčio matavimo metodas pa grįstas skysčių ir dujų srauto debito priklausomybe nuo šilumos, pavyzdžiui, nuo temperatūros, temperatūrų skirtumo. Šiltas kūnas esantis skysčio arba dujų sraute, atiduoda srautui savo šiluminę energiją. Elektromagnetiniais debitmačiais matuojama evj, atsirandanti laidžiame skystyje, judančiame skersiniame magnetiniame lauke. Ultragarsinis metodas pagrįstas skirtinga ultragarso bangų sklidimo pagal srauto tėkmę ir priešinga jai kryptimi trukme. Ultragarsiniais debito matuokliais srauto debitas nustatomas pagal žadinančiųjų ir atsispindėjusių ultragarso bangų dažnių arba fazių skirtumą. Sutinkamai su Doplerio dėsniu, aukštu dažniu (10 MHz ir didesniu) moduliuoto ultragarso signalo impulsų dažnis skiriasi nuo atsispindėjusio ultragarso dažnio. Cheminiu metodu debitas matuojamas taip: į matuojamojo skysčio srautą įpilama druskų tirpalo ir nustatomas jo tėkmės kelias arba koncentracijos pokytis per tam tikrą laiką. Radioaktyvumo metodo esmė tokia: vamzdžiu tekantis skystis paveikiamas y spinduliais ir skirtingose vietose matuojamas radioaktyvumo intensyvumas. Panašiai, kaip ir matuojant cheminiu metodu, skysčio debitas nustatomas pagal laiką, per kurį tam tikrą atstumą nukeliavo nedidelio intensyvumo izotopai kartu su skysčio srautu. Radioaktyvumo intensyvumo pokytis matuojamas specialiais skaitikliais, įtaisytais skirtingose vietose išilgai vamzdžio.Šis metodas naudojamas dideliems debitams matuoti, esant dideliems skysčio srauto greičiams. Praktikoje nėra plačiai taikomas dėl pavojų keliančio radioaktyviosios spinduliuotės šaltinio. 16. ULTRAGARSO GALVUTĖS IR JO SKENAVIMO FORMOS Ultragarso aparatai susideda iš šių pagr. komponentų: maitinimo šaltinio, dažnio generatoriaus ir galvutės. Video atvaizdavimo sistemos, kuri parodo ultragarso atsispindėjusių bangų vaizdą nuo organo ar jo dalies. Tam, kad nukreipti ultragarso lauką į kūno dalį yra naudojami skeneriai arba ultragarso galvutės. Skeneriai arba ultragarso skleidimo sistemos gali būti kelių dimensijų krypčių. Ultragarso bangų gylis priklauso nuo skenavimo formos ir nuo sąlyčio kontakto tarp galvutės ir tiriamo audinio. Paprastai tokiam kontaktui naudojamas glicerino tepalas. Nuo ultragarso skenavimo formos: 1) taškinis pluoštas; 2) lygiagrečių bangų pluoštas; 3) išskleistinė; 4) skenuojanti kampu. Schemos 18. Dirbtinio kvėpavimo ir narkozės aparatų veikla, juose naudojamų vožtuvų ypatumai Dirbtiniai kvėpavimo aparatai – tai įrenginiai kvėpavimui palaikyti, kai ligonis nustoja kvėpuoti arba silpnai kvėpuoja. Jie gali būti rankiniai ir automatiniai. Naudojant kvėpavimo aparatą l. svarbu nustatyti kvėpavimo tūrio ir srauto dydžius. Tam sukurti spec. įtaisai, kuriais matuojamas kvėpavimo tūris ir srautas 1-kandiklis 2-vamzdelis su dif. slėgio keitikliais 3-oro vamzdžiai 4-pritaikymo kamera 5-stiprintuvas 6-vizualus atskaitos prietaisas 7-elektroninis įtaisas. Tubuse 2 esantys dif. slėgio keitikliai fiksuoja lokalinius oro slėgius P1 ir P2. Vienas svarbiausių elementų – vožtuvų sistema, jie yra įvairių konstrukcijų ir nuo jų kokybės priklauso kvėpavimo aparato veiklos tikslumas ir kokybė. 1 įkvėpimas 2- iškvėpimas 3- iškvėpimo, įkvėp.vamzdelis 4- vožtuvas 5- insviracinis vožtuvas (1), eksviracinis vožtuvas (2) 1. Dujos iš rezervuaro įkvėpiamos atsidarius 4 vožtuvui ir užsidarius 5 . 2. Dujos per 3 perduodamos į antgalį, užsidaro 4, atsidaro 5, per angas dujos išeina. Be šių, naudojami magnetiniai, elektromagnetiniai vožtuvai 2-judamas magnetas 3- kreipiančiosios 4-pastovus magnetas Narkozės aparatai Jie skirti sukelti narkozę pro kvėpavimo organus, dozuojant deguonį, narkozės dujas ir lakių skysčių garus. Jie susideda:dujų balionėlių, dozimetrų, atsorberių, garintuvų, dirbt. kvėpavimo sistemos.Iš balionų dujos patenka pro reduktorius į dozimetrus, kurie reguliuoja dujų tėkmę, sudėtį, kiekį. Garintuvuose lakios medžiagos išgarinamos. Absorberis – tai rezervuaras, kuris sugeria dujų perteklių. Dirbt. kvėpavimo blokas susideda iš automatinių respiratorių, susidedančių iš vožtuvų, šildiklių, drėkintuvų. Narkozės aparatu narkozę galima sukelti: 1. atviru būdu, kai narkozę sukelia įkvėpto oro ir narkotinių medžiagų mišinys, kuris paskui iškvepiamas ir nebevartojamas. 2. pusiau atviru. Reikiamas dujų mišinys papildytas deguonim ir azoto suboksidu. Nebevartojamas poto. 3. uždaruoju – iškvėptas oras išvalomas atsorberyje, papildomas deguonim ir vėl kvėpuojama. pusiau uždaru – atsorberyje išvaloma tik dalis iškvėpto oro, kita dalis išmetama į aplinką. L.naudojami praktikoj, pigus ir nekenksmingas. 19. Fotometrai, jų paskirtis, veikla. Fotometrijoje taikomi subjektyvūs ir objektyvūs matavimo būdai.Subjektyvūs – vizualiai nustatomas šviesos intensyvumas, lyginant šviesos skaistį dviejų matymo laukų pusėje. Objektyviu stebimi tik prietaiso rodmenys, o fiziniai dydžiai įvertinami fotoelementais, termoelementais, fotojuostose ir pan. Apšviestumui, skaisčiui, šviesos stipriui nustatyti paprastai naudojami fotometrai. Šviesos srautui matuoti gali būti panaudotas tuščiaviduris rutulys,1 – sferinis fotometras, kurio centre įmontuotas šviesos šaltinis2.3-langelis;4-ekranas; Šviesos srautas apskaičiuojamas pagal vidurinio sferos paviršiaus apšviestumą ES: ф = Es (1-ks / ks)*Ss ks- sferos vidinio paviršiaus atspindžio koef., Ss- sferos vidinio paviršiaus plotas.Papildoma lemputė padeda išvengti pašalinio apšvietimo poveikio matavimams.Apšviestumas dažniausiai matuojamas liuksometrais,tai fotometrinis prietaisas, kuriame etaloninės lempos šviesos spindulių srautas, perėjęs šviesos filtrus, patenka į atspindžio plokštelę, kurios apšviestumas priklauso nuo jos padėties kampo. Šviesos stipriui matuoti naudojami goniofometrai. Šviesos stipris nustatomas pagal apšviestumą.Remiantis fotometrijos dėsniu priklausomai nuo atstumo r apskaičiuojamas apšviestumo pokytis arba integruojamas išmatuoto skaisčio pasiskirstymas Šviesos stipris apšviesto paviršiaus kryptimi išreiškiamas: I= Er2 1/cosα/ψ α-šviesos srauto kritimo į paviršių kampas;ψ- erdvinis kampas. Etaloniniai spinduliuotės matuokliai dažniausiai gaminami 2 tipų: šviesos srauto ir šviesos stiprio. Spalvos matuojamos spektriniu ir 3 koordinačių metodu. Šviesos spalva nusakoma 2 – 3 spalvų koordinatėm ir santykiniu skaičium, Tiksliausia spalva nustatoma spektriniu metodu. Šiuo metodu nustatomas spalvų rodiklis, kuris nusako spalvų gamą šviesos spektre, nes kiekvienas spinduliuojantis kūnas turi savitą spektro charakteristiką. Šviesos spalvų matavimas reglamentuojamas tarptautinėmis specialiomis sąlygomis ir matavimo schemomis. 20.Skysčių analizatoriai, jų veika, schemos (347 – 351 psl.) Skysčių komponentai nustatomi iš skysčio optiniu, cheminių ir elektrocheminių ypatybių. Optiniais analizatoriais skysčio sudėtis ir koncentracija nustatoma leidžiant šviesos spindulius per tiriamąjį skystį. Optiniuose analizatoriuose informacinį signalą priima įvairūs fotoelektriniai keitikliai: fotoelementai, fotodiodai, fotorezistoriai. Vieni plačiausiai naudojamų sysčių analizatorių yra fotoelektriniai absorbciometrai, veikiantys optinės sugerties metodu. Absorbciometrai pagal šviesos sritį skirtsomi į infraraudonuosius, ultravioletinius ir foto kolorimetrinius. Schemoje pavaizduotas absorbciometras. Čia lazerio 1 išspinduliuotas šviesos spindulių srautas patenka į optinį elementą 2, sufokusuojamas į lygiagrečių spindulių srautą 3 ir nukreipiamas į skritulio formos optinį filtrą 4. Monochromatinės spinduliuotės srautas, perėjęs matavimo kiuvetę 5, pripildytą analizuojamojo skysčio, užfiksuojamas fotoelementu 6. Gautas elektrinis signalas sustiprinamas stiprintuvu 7. Stiprintuve signalas apdorojamas kompiuterinės sistemos 8 ir siunčiamas į atskaitos prietaisą 9. 8,66 pav. Analizatoriaus, pagrįsto šviesos lūžio rodiklio priklausomybe nuo skysčio sudėties ir jo komponentų koncentracijos. Iš lazerio 1 spinduliuotės srautas, perėjęs lęšį 2, diafragmą 3, patenka į diferencinę matavimo kiuvetę 4, pripildytą matuojamojo ir etaloninio skysčių. Spindulių pluoštas iš kiuvetės išeina kampu α, atspindi nuo veidrodžio 5 ir patenka į diferencinį fotoelementą 6. Šio fotoelemento elektrinį signalą sustiprina stiprintuvas 7 ir perduoda į atskaitos prietaisą 8. 8,68 pav. Analizatoriai,kurie veikia poliarizacijos plokštumos pokyčio matavimo principu vadinami poliarimetrais. Iš šviesos šaltinio 1, išėjęs spindulių srautas optinės fokusavimo sistemos 2 nukreipiamas lygiagrečiu pluoštu į poliarizatorių 3. Jame poliarizuotas šviesos spindulių srautas pereina kiuvetę 4, kurioje yra analizuojamasis skystis, ir nukreipiamas į analizatorių 5. Jeigu poliarizatoriaus ir analizatoriaus poliarizacijos plokštumos lygiagrečios, šviesos spinduliai per juos pereina vienodai. Toks darbo rėžimas vadinamas šviesiu. Jei analizatorius pasuktas 90˚ kampu atžvilgiu poliarizatoriaus, tada šviesos spinduliai, perėję poliarizatorių, per analizatorių nepraeis. Toks režimas vadinamas tamsiu. 8,69 pav. Analizatoriuose (fluorimetruose) dažniausiai naudojamasi fluorescencijos reiškiniu.Juose fluorescencijos spinduliuotės intensyvumas daugiausia priklauso nuo fluorescuojančios medžiagos koncentracijos, spindulių sugerties koeficiento. Elektrocheminiais analizatoriais galima nustatyti skysčio sudėtį ir koncentraciją matuojant jonų koncentraciją, ištirpusių medžiagų elektrinį laidumą arba jo pokytį, nustatant skysčio dielektrines ypatybes. 21.pH analizatoriaus schema, veika (350 psl.) Rodiklis pH nusako, koks yra skystis rūgštus ar šarminis. Rūgščių skysčių pH7, neutraliųjų pH=7. Disocijuoti skysčiai yra laidūs elektros srovei. Jų laidumas didėja didėjant jo koncentracijai. Analizatoriuose pH nustatyti naudojami matavimo elektrodai, dažniausiai pagaminti iš specialaus stiklo, ir pagalbiniai elektrodai- kalomelio ir sidabro chloridinis. Skystyje 1 panardintas stiklo elektrodas 2, pripildytas HCl tirpalo 3, į kurį įstatytas sidabro chloridinis elektrodas 4. Pagalbinis vamzdelio formos elektrodas 5 pagamintas iš izoliacinės medžiagos, užkimštas akytu kamščiu 6 ir pripildytas sočiojo kalio chlorido(KCl) tirpalo.... 8,70 pav. 22. Dujų analizatoriai, jų veika, schemos. Dujų mišinio komponentai gali būti nustatyti iš jų fizikinio parametro dydžio – tankio, šilumos ir elektrinio laidumo, sugerties, emisijos, optinių, magnetinių, elektrinių, šiluminių ypatybių, garso greičio ir kt. norint nustatyti analizuojamų dujų koncentracijas, reikia jas spec.įrenginiais, dujų analizatoriais, suskirstyti į komponentus. Dujų analizatoriai skirstomi į termokonduktometrinius, termomagnetinius, magnetinius-mechaninius, magnetinius-pneumatinius, termocheminius, elektrocheminius, cheminius, optinius, jonizacinius, spektrometrinius. Termokonduktometriniais dujų analizatoriais lyginamas skirtingų dujų šilumos laidumas. Dujų mišinio šilumos laidumą galima išreikšti taip: ; - dujų mišinio komponentų šilumos laidumas; c – dujų mišinio komponentų koncentracijos tūrio dalimis. Analizatoriuje keitiklis, sudarytas iš termorezistorių 1, įmontuotų kiuvetėse. Kiuvetės 2 ir 4 pripildomos analizuojamo dujų mišinio, kiuvetės 3 ir 5 – etaloninio dujų mišinio. Jei skiriasi analizuojamųjų ir etaloninių dujų šilumos laidumas, skiriasi ir termorezistorių temperatūra bei varža. Varžos pokytis priklauso nuo termorezistorių ir analizatoriaus kameros sienelių temperatūros. Matuojant analizatoriuje palaikoma pastovi srovė, dujų temperatūra ir debitas. Termomagnetiniai dujų analizatoriai veikia „magnetinio vėjo“ principu. Dujose, kurias veikia magnetinis laukas, atsiranda atomų ir molekulių indukuotieji ir nuolatiniai magnetiniai momentai. Dujų įmagnetinimas priklauso nuo magnetinio lauko stiprio ir magnetinio jautrio . Priklausomai nuo magnetinio jautrio dujos skirstomos į paramagnetines ir diamagnetines. Paramagnetinės dujos(pvz. deguonis) ypač jautrios magnetiniam laukui. Paramagnetinių dujų magnetinis jautris yra teigiamas, diamagnetinių – neigiamas ir labai priklauso nuo temperatūros. Diamagnetinės dujos išstumiamos iš nevienlayčio magnetinio lauko. Dauguma dujų yra diamagnetinės. Nuolatiniame magnetiniame lauke dujos yra veikiamos jėgos, priklausančios nuo temperatūros ir slėgio. Karštesnes dujas magnetiniame lauke išstumia šaltesnės. Susiformavęs dujų srautas vadinamas termomagnetiniu konvekciniu, o įrenginiai, veikiantys šiuo principu – termomagnetiniai analizatoriais. Analizuojamos dujos leidžiamos į toroido formos matavimo kamerą 1 iš nemagnetinės medžiagos. Stiklinės kameros jungiamojo vamzdelio 2 vienas galas yra tarp magneto 3 polių. Vamzdelis 2 apvyniotas platinos viela, ir šios apvijos 4 sekcijos R1, R2 įjungiamos į tiltelio schemą. Kiti tiltelio pečiai yra mangano rezistoriai R3 ir R4. matuojant analizatoriuje turi būti pastovi matavimo kameros, analizuojamųjų dujų temperatūra, tiltelio maitinimo įtampa ir dujų debitas. Magnetiniuose-mechaniniuose analizatoriuose deguonies koncentracija nustatoma pagal mechaninį sukimo momentą, kuris kompensuojamas magnetiniu lauku. Tarp nuolatinio magneto polių 1, 2 įdėta plona plieno vielutė 5 ir rotorius 4, kurio galuose yra du nemagnetinės medžiagos rutuliukai 3, pripildyti azoto. Prie vielutės pritvirtintas veidrodėlis 6. aplink rotorių apvyniota apvija.šioje apvijoje priklausomai nuo maitinimo įtampos dydžio teka srovė, sukurianti magnetinį lauką., sąveikaujantį su nuolatinio magneto lauku. Susidaręs magnetinis laukas kompensuoja rotoriaus pasisukimo momentą. Pasisukimo kompensavimas valdomas fotoelementu 8, apšviečiamu veidrodėliu 6, į kurį nukreipiamas siauras lazerio 7 šviesos pluoštelis. Deguonį, leidžiamą į matavimo kamerą, veikia magnetinis laukas, todėl rutuliukai 3 kartu su rotoriumi 4 ir veidrodėliu 6 pasisuka.srovės, tekančios rotoriaus apvija, dydis tiesiogiai proporcingas deguonies matuojamai koncentracijai. Magnetiniuose-pneumatiniuose analizatoriuose pneumatiniam ryšiui tarp analizuojamųjų dujų ir jautriojo elemento sudaryti panaudojamas pagalbinės dujos. Į siaurą elektromagneto 8 tarpelį iš vienos pusės leidžiamos analizuojamosios dujos 1, iš kitos – pagalbinės dujos . abejos dujos išsiurbiamos pro vamzdelį 3. magnetiniam laukui veikiant deguonį, esantį analizuojamose dujose, padidėja jų slėgis ir slėgis į pagalbines dujas: . K – proporcingumo koef., – analizuojamųjų ir pagalbinių dujų magnetiniai jautriai, - magnetinė skvarba. Magnetiniams-pneumatiniams analizatoriams neturi įtakos analizuojamųjų dujų nemagnetinės savybės. Termocheminiais analizatoriais analizuojamųjų dujų komponentai nustatomi pagal šiluminius reiškinius, vykstančius katalizatoriuje. Dėl tiriamojo komponento oksidavimosi katalizatoriaus sluoksnyje išsiskiria papildoma šiluma, todėl jo temperatūra pakinta. Kaip katalizatoriai naudojami įvairių metalų oksidai. Analizatoriai turi termostatinę degimo kamerą 1, į kurią įdedamas kietas katalizatorius. Analizuojamasis dujų mišinys leidžiamas per degimo kamerą, kurioje yra oksiduojamas deguonis. Šilumos kiekis išmatuojamas termoporomis 3 arba termorezistoriais, įjungtais į elektrinę matavimo tiltelio schemą. Temperatūros padidėjimas yra proporcingas analizuojamosiose dujose esamų degimo produktų koncentracijai. Elektrocheminių analizatorių veikimas pagrįstas elektrolizės principu. Juose analizuojamųjų dujų koncentracija elektrolite yra proporcinga dujų, leidžiamų per elektrolitą, daliniam slėgiui. Analizuojamosios dujos yra oksiduojamos ir redukuojamos keičiant matavimo elektrodo potencialą. Elektrolizės metu tekanti difuzijos srovė: ; - difuzijos koef., n – jonų krūvis; F – Faradėjaus konst., S – elektrodo paviršiaus plotas; b – difuzijos sluoksnio storis. Analizatoriuose difuzijos srovei I naudojamos elektrolitinės gardelės. Gardelių elektrodai yra atskirti nuo analizuojamųjų dujų selektyviosiomis difuzinėmis membranomis. Matuojant kontroliuojamas pagrindinio 4 ir palyginimo 11 elektrodų potencialų skirtumas. Jam nukrypus nuo nustatytos reikšmės, įtampos reguliatoriumi 1 keičiama elektrodų maitinimo įtampa. Tuomet pakinta elektrodų 3 ir 4 potencialai. Dujos leidžiamos pro akytą kamštį. Matuojant deguonies koncentraciją prie katodo vyksta redukavimo iki hidroksido reakcija. Prie anodo oksiduojasi metalas ir susidaro metalo oksido hidratas. Norint padidinti matavimo tikslumą, termopora 5, šildymo elementu 7 ir temperatūros reguliatoriumi 6 palaikoma pastovi elektrolito temperatūra. Palyginimo elektrodas 11 yra pagalbinės kameros 12 elektrolite, atskirtame agaro druskų tilteliu 10 nuo elektrolito, esančio pagrindinėje kameroje 2. Elektrolito lygis kameroje 2 priklauso nuo elektrolito 9 ir dujų 13 kanalų padėties. Cheminių analizatorių veikimas grindžiamas absorbcijos metodu t.y. selektyvia analizuojamųjų dujų komponento reakcija su stacionariu cheminiu reagentu. Sumažėjus dujų mišinio kiekiui, matuokliais 3 nustatomas dujų tūrio pokytis. Analizuojamųjų dujų komponentas reaguoja su cheminiu reagentu. Įvykus cheminei reakcijai, lieka nesureagavęs dujų mišinio komponentas A. reakcijos metu dujų mišinio slėgis ir temperatūra palaikomi pastovūs. Matuojamųjų dujų koncentracija yra tiesiogiai proporcinga dujų mišinio tūrio pokyčiui. Dujų tūrio pokytis gali būti fiksuojamas nuolatos arba diskretiškai, panaudojant tūrio matuoklius voliumetrus. Optinių analizatorių veikimas grindžiamas analizuojamųjų dujų mišinio optinių ypatybių priklausomybe nuo tiriamojo komponento koncentracijos t.y. analizuojamųjų dujų komponentų selektyvia tam tikros spektro srities sugertimi. Taikant absorbcinį spektrinės analizės būdą, analizatoriuje šviesos šaltiniais 2, 14 gali būti infraraudonųjų spindulių puslaidininkiniai lazeriai, maitinami iš šaltinio 1. jų spinduliuojami šviesos srautai pertraukikliu 3 sinchroniškais impulsais patenka į viršutinį ir apatinį optinius kanalus t.y. į darbo 4 ir etaloninę 11 kiuvetes, filtravimo kameras 5, 10 ir matavimo kiuvetes 6, 8. etaloninė kiuvetė pripildoma spindulius nesugeriančių dujų. Filtravimo kameros 5, 10 pripildomos neanalizuojamų dujų mišinio, o matavimo kiuvetės 6, 8 – analizuojamų dujų komponento. Veikiamos lazerio spindulių, kiuvetėse 6, 8 esančios dujos sugeria dalį fotoninės energijos, todėl jose pakinta dujų slėgis. Jų dujų slėgis proporcingas ir matuojamas keitikliu 7. stiprintuvas 9, reversinis variklis 12. variklio posūkio kampas atskaitomas skalėje 13. Kai slėgių skirtumas kamerose 6 ir 8 lygus nuliui, matavimo sistema yra pusiausvyroje. Analizatoriuje nustatytas komponento koncentracijos dydis priklauso nuo šuntavimo rezistorių varžų. Šio tipo analizatoriais nustatomos koncentracijos dujų, kurių molekulės sudarytos iš dviejų ar didesnio skaičiaus atomų: CO, CO2, NH3. Jonizacinių dujų analizatorių veikimas pagrįstas jonų srovės matavimu elektriniame lauke, degant vandeniliui ore kartu su organinėmis priemaišomis. Gryno vandenilio liepsnos elektrinis laidumas labai mažas, nes jam degant beveik nesusidaro jonai. Į tokią liepsną 2 kanalu 5 tiekiamas oras arba deguonis, kanalu 6 – analizuojamosios dujos, turinčios organinių priemaišų, kanalu 7 – vandenilis. Dėl organinių priemaišų liepsnos laidumas padidėja. Šios liepsnos laidumui matuoti panaudotas vienas elektrodas – degiklis 1 ir kitas elektrodas – elektrai laidaus metalo cilindras 3, tarp kurių susidaro ne mažesnis 100V elektrinis potencialas. Atsiradusi jonizacijos srovė sustiprinama stiprintuvu 8, ir sustiprintas signalas siunčiamas į atskaitos prietaisą 9. degimo produktai, susidarę kameroje 4, išeina pro kanalą 10. Šio tipo analizatoriais nustatomos labai mažos dujų koncentracijos. Tokio tipo analizatoriais galima tikrinti automobilių išmetamąsias dujas. Spektrometriniai dujų masės analizatoriai pagrįsti analizuojamosios medžiagos molekulių arba atomų jonizavimo reiškiniu. Teigiamieji jonai, įgreitinti elektriniame lauke, patekę į magnetinį lauką yra išskirstomi pagal masę. Jonams pagal judėjimo greitį išskirstyti gali būti naudojamas magnetinis laukas, aukšto dažnio elektrinis laukas. Dažniausiai jonai atskiriami pagal jų masę vienalyčiame magnetiniame lauke. Analizuojamojo mišinio dujų srautas 1 leidžiamas į spektrometro jonizavimo kamerą 2. dujų srauto molekulės ir atomai jonizuojami srauto 3 įgreitintų elektronų, kuriuos skleidžia įkaitintas katodas. Veikiami potencialų skirtumo tarp jonizavimo kameros sienelių, šie jonai įgauna tam tikrą greitį ir fokusavimo sistema 4 nukreipiami pro angą 5 į vienalytį magnetinį lauką, esantį analizatoriaus kameroje 6. Palaikant pastovius dydžius magnetinio lauko indukciją, potencialų skirtumą ir teigiamo krūvio jonus, į kolektorių 7 patenka tik nustatytos masės jonai. Elektros srovė kolektoriaus grandinėje sustiprinama stiprintuvu 8 ir perduodama į atskaitos prietaisą 9. Šio tipo spektrometrais galima išmatuoti labai mažas komponentų koncentracijas. 26. Šviesolaidžiai, jų pagrindinės charakteristikos. Šviesolaidžiai arba skaidulinė optika – tai ypač ploni, optiškai izoliuoti skaidrių medžiagų siūleliai, gaminami iš kvarco arba stiklo. Jie gali būti vientisi, daugiagysliai, sumontuoti kabelyje, įvairių formų: plokštelių, lęšių ir kt. Vaizdui perduoti šviesolaidžių siūlai arba gyslos gali būti sumontuoti viename kabelyje cilindro, kvadrato arba kitokio daugiakampio formos, tolygiai kintamo skerspjūvio. Šviesos srautas šviesolaidžiais perduodamas geometrinės ašies kryptimi, spinduliams atsispindint nuo šviesolaidžio vidaus sienelių. Daugiagysliais šviesolaidžiais perduodamas šviesos srautas nepriklauso nuo gyslų skaičiaus. Išorinis apvalkalas 1, pagamintas iš stiklo, skirtas atspindžiui, o šerdis 2, pagaminta iš kvarco, skirta perduoti šviesos energiją arba vaizdą. Šviesolaidžio apertūros kampas: . Kūginio šviesolaidžio apertūros kampas: . Šviesolaidžių energijos pralaidumo geba priklauso nuo šviesolaidžio skersmens, perdavimo atstumo, medžiagos fizikinių ir cheminių ypatumų. Jų pralaidumas labai priklauso nuo lenkimo spindulio ir pastebimai mažėja, kai lenkimo spindulys ne didesnis kaip 20 šviesolaidžio skersmenų. Šviesolaidžiai plačiai naudojami ryšių ir skaičiavimo technikoje, lazerių technikoje, informacijai ir vaizdui perduoti, medicinos technikoje – diagnostikai. Trūkumai: sudėtinga šviesolaidžių gamybos technologija, palyginti dideli nuostoliai perduodant energiją ilgais šviesolaidžiais dideliu atstumu, reikalingi specialūs šviesos srauto įvedimo ir išvedimo įtaisai. Medicininiams tikslams daugiausia naudojami vadinamieji daugiamodžiai šviesolaidžiai, kuriuose šerdies skersmuo gali kisti ribose nuo 50 μm iki 2 mm, o apvalkalo storis – apie 100 μm. Šviesolaidžiai medicinoje taikomi ir vaizdo perdavimui bei stebėjimams tose srityse (vidiniai organai), kur tai tiesiogiai be chirurginių metodų neįmanoma. Vidinių organų paviršių apžiūrai naudojami šviesolaidinių pynių zondai, kuriuose dalis šviesolaidžių panaudojami apšvietimo spinduliuotei sklisti iki tiriamo vidinio organo sienelės, o kita dalis apšviesto ploto stebėjimui. Šviesolaidžio schema (n1 > n2) 27. Optiniai lęšiai, jų pagrindinės charakteristikos (354 – 356 psl.) Lęšis- tai optikos detalė, apribota dviem skiriamaisias paviršiais, iš kurių bent vienas yra sukimosi paviršius. Priklausomai nuo židinio ženklo skiriami lęšiai su teigiamu židinio nuotoliu, f>0, ir neigiamu židinio nuotoliu, f

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!