Способ определения свойств материальных объектов и устройство для его осуществления

 

Изобретение позволяет повысить точность определения свойств контролируемого объекта за счет обеспечения интегральной оценки его физико-химических свойств и увеличения информативности и может найти применение в медицине и биологии при исследовании физического состояния биообъектов, а также в других областях при исследовании физико-химических свойств различных объектов. Исследуемый объект помещают в высокочастотное электрическое поле между обкладками конденсатора, к которым приложено напряжение в виде пачек затухающих синусоидальных радиоимпульсов с регулируемой амплитудой и частотой заполнения. Это напряжение плавно увеличивают до возникновения разряда в междуэлектродном промежутке. В момент возникновения разряда, что сопровождается появлением свечения, измеряют время задержки между началом пачки импульсов, при которой возник разряд, и моментом возникновения разряда и величину напряжения в момент возникновения разряда, после чего вычисляют индекс К, равный отношению этих величин. О свойствах исследуемого объекта судят либо путем сравнения значений индексов К на данной частоте для исследуемого объекта и того же вида объекта в норме, либо путем сравнения частотных зависимостей индекса К. Исследуемый объект помещается в камеру 9, которая вместе с фотоприемником 10 составляет датчик 3, куда поступает напряжение с выхода генератора 2 высоковольтных радиоимпульсов. Последний управляется блоком 1 управления, содержащим блок 6 запуска, генератор 7 линейно изменяющегося напряжения и блок 8 регулировки частоты. Индекс К вычисляется в блоке 4 обработки и вычисления, содержащем компаратор 11, блок 12 измерения временного интервала, генератор 13 тактовых импульсов, блок 14 деления, формирователь 15 импульсов, блок 16 выборки-хранения и аналого-цифровой преобразователь 17. Результаты измерений регистрируются в блоке 5 регистрации. 2 с. и 4 з.п.ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Г

I Ïå

I c ! 1 (21) 4752715/14 (22) 24,10.89 (46) 30.06,91. Бюл, N. 24 (75) В.Н.Прощенко и Н,К,Ященко (SU) (53) 615.47 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1141329, кл. G 01 N 27/24, 1983.

Авторское свидетельство СССР

М 1378814, кл, А 61 В 5/00, 1986, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОЙСТВ

МАТЕРИАЛЬНЫХ ОБЬЕКТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение позволяет повысить точность определения свойств контролируемого объекта за счет обеспечения интегральной оценки его физико-химических свойств и увеличения информативности и может найти применение в медицине и биологии при исследовании физического состояния биообьектов, а также в других областях при исследовании физико-химиче„„5U„„1660572 А1

Зто напряжение плавно увеличивают до возникновения разряда в междуэлектродном промежутке. В момент возникновения разряда, что сопровождается появлением свечения, измеряют время задержки между началом пачки импульсов, при которой возник разряд, и моментом возникновения разряда и величину напряжения в момент возникновения разряда, после чего вычисляют индекс К, равный отношению этих величин. О свойствах исследуемого объекта судят либо путем сравнения значений индексов К на данной частоте для исследуемого объекта и того же вида объекта в норме, либо путем сравнения частотных зависимо1660572 стей индекса К. Исследуемый объект помещается в камеру 9, которая вместе с фотоприемником 10 составляет датчик 3, куда поступает напряжение с выхода генератора

2 высоковольтных радиоимпульсов, Последний управляется блоком 1 управления, содержащим блок 6 запуска, генератор 7 линейно изменяющегося напряжения и блок 8 регулировки частоты, Индекс К выИзобретение относится к исследованиям физических и химических свойств материальньгх объектов и может быть использовано в медицине для исследования физического состояния биообъектов, в технике для исследования свойств материалов и веществ, а также в других областях народного хозяйства для определения физико-химических свойств веществ, живых организмов и материалов.

Цель изобретения — повышение точности определения свойств объекта путем обеспечения интегральной оценки его физико-химических свойств и увеличение информативности, а.также расширение функциональных возможностей.

Способ определения физико-химических свойств материальных объектов состоит в воздействии на объект или его часть, помещенные между электродами, высокочвстотным электрическим полем, напряженность которого увеличивают до возникновения разряда в междуэлектродном пространстве. При этом воздействующее поле создают приложением к электродам пачек затухающих синусоидальных радиоимпульсов с нарастающей

1 амплитудой напряжения, регистрируют параметры воздействия, а о свойствах исследуемого объекта судят по знаку и величине отклонения значения индекса К исследуемого;объекта для заданной величины электрического поля (приложенного к электродам напряжения) по сравнению со значением индекса К, характерного для того же вида объектов в норме для той же частоты радиоимпульсов, при этом индекс К определяют из соотношения

К= —, u где г — временной интервал между началом первой пачки радиоимпульсов, вызвавшей разряд, и моментом возникновения разряда;

U — значение напряжения в момент возникновения разряда.

С целью расширения функциональных возможностей регистрируют частотную зачисляется в блоке 4 обработки и вычисления, содержащем компаратор 11, блок 12 измерения временного интервала, генератор 13 тактовых импульсов, блок 14деления, формирователь 15 импульсов, блок 1.6 выборки-хранения и аналого-цифровой преобразователь 17., Результаты измерений регистрируются в блоке 5 регистрации. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил. висимость индекса К, о свойствах исследуемого объекта судят по знаку и величине отклонения частот, соответствующих положению максимумов индекса К исследу5 емого объекта по сравнению с частотами, соответствующими положению максимумов индекса К; характерных для того же вида объектов в норме, В этом случае исследования повторяют последовательно на

10 нескольких частотах, регистрируют параметры воздействующего напряжения, его частоту и напряжение, а также регистрируют временной интервал г от момента приложения пачки радиоимпульсов, вызвавшей

15 разряд и свечение, до момента возникновения разряда, относят величину временного интервала к величине напряжения и строят зависимость изменения отношения этих параметров (индекс К) от частоты, при этом

20 закон изменения во времени напряженности электрического поля сохраняют неизменным в ходе измерений, а диапазон изменения частот. варьируют в зависимости от вида исследуемого объекта, 25 Пример 1. Регистрация термического воздействия на кожу животного.

По известной методике на задней ноге морской свинки вызывают ожог Н!степени.

Устанавливают датчик на месте ожога и под30 ключают его к источнику затухающих синусоидальных радиоимпульсов, амплитуду которых плавно увеличивают до возникновения разряда в междуэлектродном пространстве рабочего органа, регистрируя

35 параметры воздействия: частоту и амплитуду воздействующих импульсов. В момент возникновения свечения между электродами фиксируют время t< приложения, время

tz возникновения свечения и соответствую40 щую ему величину мгновенного значения напряжения U вычисляют z tz-t>, определяют индекс К в заданном диапазоне частот, Аналогичное измерение производят на симметричном участке.

Максимальное значение индекса К в области термического ожога имело место на

1660572 частоте 50 кГц, в та время как над областью здорового участка тела максимальное значение индекса К имело место на частоте 90 к Гц.

Пример 2. Определение влияния растворимых солей на физико-химические свойства дистиллированной воДы, Заполняют кювету дистиллированной водой и регистрируют кривую зависимости индекса К от частоты, максимальное значение индекса К определено на частоте 38 кГц.

В кювету наливают 1 (,-ный водный раствор хлористого кальция, регистрируют частотную зависимость индекса К, при этом результат показал для исследуемого раствора наличие двух максимумов индекса К вЂ” на частотах 42 кГц и 18 кГц.

При заполнении кюветы 107;-ным водным раствором хлористого кальция регистрируется также два максимума кривой частотной зависимости индекса К вЂ” на частотах 44 кГц и 18 кГц.

Таким образом, изменение физико-химических свойств воды эа счет изменения концентрации растворенных в ней веществ сопровождается изменением количества максимумов частотной зависимости индекса К и изменением их частот.

Пример 3. Определение всхожести семян сахарной свеклы.

Заполняют кювету дистиллированной водой, регистрируют частоту максимума кривой зависимости индекса К от частоты для воды 38 кГц.

В кювету с исследуемой водой помещают 5 жизнеспособных семян сахарной свеклы в герметичной упаковке (например, в стеклянной пробирке), регистрируют частоту максимума частотной зависимости индекса К 40 кГц.

Далее извлекают упаковку и помещают новую упаковку с нежизнеспособными семенами (5 шт.), при этом максимум частотной зависимости индекса К регистрируют на частоте 37 кГц.

Таким образом, в результате проведения исследований согласно предлагаемому способу представляется возможным определение качества посевного материала.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства для определения свойств материальных объектов; на фиг,2 — временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг,3.— вариант конкретного выполнения узла датчика для определения свойств материалов (жидкостей, сыпучих тел); на фиг.4— вариант конкретного выполнения узла датчика для исследования свойств объектов значительных размеров, в том числе живых.

10

20.

50 Когда напряженность поля между электродами достигнет соответствующего уровня, возникает разряд и свечение газовой смеси в полости 23 камеры 9, Свечение через прозрачные стенки камер 22 и 18 воздействует на фотоприемник 10, входное окно которого располагают вблизи повеохности прозрачной камеры 18.

В фотоприемнике 10 световая энергия преобразуется в электрический сигнал, далее поступающий на комп.пмоо 11, 15

Устройство содержит (фиг,1) блок 1 управления, генератор 2 высоковольтных радиоимпульсов, датчик 3, блок 4 обработки и вычисления и блок 5 регистрации. В свою очередь блок 1 управления содержит блок 6 запуска, генератор 7 линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН 7) и блок 8 регулировки частоты. Датчик 3 включает камеру 9 для размещения исследуемого объекта, которая в зависимости от вида исследуемого обьекта может иметь различную конфигурацию и фотоприемник 10. Блок 4 обработки и вычисления содержит компаратор 11, блок 12 измерения временного интервала, генератор 13 тактовых импульсов, блок 14 деления, формирователь 15 импульсов, блок 16 выборки-хранения и аналого-цифровой преобразователь 17.

Варианты конкретного выполнения узла датчика 3 (фиг.3 и 4) включают плоскую диэлектрическую прозрачную камеру 18 с прозрачным электролитом 19 в ее полости, погруженным,в электролит 19 электрическим контактом 20 с отводящим проводом

21, контактирующую с камерой 18 плоскую прозрачную диэлектрическую разрядную камеру 22, полость 23 которой заполнена смесью газов, исследуемое вещество (жидкость) в сосуде (кювете) 24 (фиг,3) между камерой 22 и электродом 25. На фиг.4 указаны часть исследуемого объекта 26,заземления 27 электрода 25 и объекта 26, Устройство работает следующим образом.

B блоке 8 устанавливают заданную частоту рабочего диапазона генератора 2, характерного для исследуемого объекта.

Включают ГЛИН 7. вырабатывающий нарастающее пилообразное напряжение, подаваемое на вход управления амплитудой генератора 2 высоковольтных радиоимпульсоВ напряжения, на выходе которого формируется пачка возрастающих по амплитуде импульсов затухающих колебаний (фиг.2).

Таким образом, плавно увеличивают амплитуду напряжения, прикладываемого между электродом 25 и электродом, образуемым камерой 18 с электролитом 19 и контактом

1660572

Формула изобретения

1. Способ определения свойств материальных объектов, состоящий в том, что на объект или его часть, помещенные между 4 электродами, воздействуют высокочастотным электрическим полем, увеличивая его до возникновения разряда в междуэлектродном пространстве, отличающийся тем, что, с целью повышения точности 4 определения свойств объекта путем обеспечения интегральной оценки его физико-химических свойств и увеличения информативности, воздействующее поле создают приложением к электродам пачек затухающих синусоидальных радиоимпульсов с нарастающей амплитудой напряжения и регистрируют параметры воздействия, а о физико-химических свойствах объектов судят по знаку и величине отклонения значения индекса К. исследуемого объекта на рабочей частоте для заданной величины электрического поля по сравнению со значением индекса К, характерного для того же вида объектов в норме на той же частоте, 50

Импульсы с выхода генератора 2 также поступают на формирователь 15, который по их переднему фронту вырабатывает им.пульсы (много больше длительности переднего фронта импульса генератора 2), передним фронтом которых осуществляется запуск блока 12 измерения временного интервала и заполнение его тактирующими импульсами от генератора 13, а по заднему фронту — останов блока 12 и сброс его до прихода очередного импульса.

В момент прихода импульса с амплитудой, достаточной для того, чтобы вызвать разряд между электродами, заполнение тактирующими импульсами в блоке 12 измерения временного интервала прекращается передним фронтом импульса с компаратора

11 и выдается команда на считывание сигнала из блока 12 в блок 14 деления.

Одновременно импульсы с генератора 2 поступают также на вход блока 16 выборкихранения, считывание из которого осуществляется по сигналу с компаратора 11, и через АЦП 17 информация о напряжении U, при котором происходит разряд, поступает на второй вход блока 14, в котором вычисляется индекс К как отношение временного интервала z ê значению напряжения U, Сигнал с выхода блока 14 деления поступает на блок 5 регистрации, после чего цикл повторяется сначала.

На выходе блока 5 автоматически получают частотную характеристику индекса К для исследуемого объекта s заданном диапазоне частот.

5 при этом индекс К определяют из соотношения

К = г/U, где т — временной интервал между началом первой пачки радиоимпульсов, вызвавшей разряд, и моментом возникновения разряда;

U — значение напряжения в момент возникновения разряда, 2. Способ по и 1, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, регистрируют частотную зависимость индекса К, о свойствах исследуемого объекта судят по знаку и величине отклонения частот, соответствующих положению максимумов индекса К исследуемого объекта, по сравнению с частотами, соответствующими положению максимумов индекса К, характерных для того же вида объектов в норме.

3. Устройство для определения свойств материальных объектов, содержащее последовательно соединенные блок управления, генератор высоковольтных радиоимпульсов, датчик, блок обработки и вычисления и блок регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повь1шения точности определения свойств объекта путем обеспечения интегральной оценки его физико-химических свойств и увеличения информативности, в нем генератор высоковольтных радиоимпульсов выполнен в виде генератора высоковольтных затухающих радиоимпульсов с регулируемой начальной амплитудой импульсов и частотой их заполнения, при этом выход блока обработки и вычисления подключен к выходу блока управления, а второй его вход — к выходу генератора высоковольтных затухающих радиоимпульсов.

4. Устройство по п.3, о. т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок обработки и вычисления выполнен в виде последовательно соединенных компаратора, блока измерения временного интервала, к второму входу которого подключен генератор тактовых импульсов, и блока деления, а также формирователя импульсов и последовательно соединенных блока выборки-хранения и аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к второму входу блока деления, а второй вход — к входу "Сброс" блока деления, выходу блока деления и первому входу блока выборки-хранения, второй вход которого.соединен с входом формирователя импульсов, выход которого подключен к третьему входу блока измерения временного интервала, первый вход которого соединен также с третьим входом блока выборки-хранения, причем вход компарато10

1660572

Bba. ген.

BblХ. N8. 2

Вых. 493$ îï вьи. юiу/7

Вых.вторн

Вых. бл. fz ра, вход формирователя импульсов и выход блока деления являются соответственно первым и вторым входами и выходом блока обработки и вычисления.

5. Устройство по п,З, отл и ч а ю ще ес я тем, что блок управления содержит блок регулировки частоты и генератор линейно изменяющегося напряжения, выходы которых соединены с выходной шиной блока управления, а входы — с входом блока управления, причем дополнительный вход генератора линейно изменяющегося напряжения подключен к блоку запуска.

6. Устройство по и 3, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что датчик содержит камеру или

5 кювету для размещения исследуемого объекта, по двум сторонам которой напротив одна другой размещены пластины конденсатора, являющиеся входом датчика, а напротив третьей, прозрачной стороны

10 установлен фотоприемник, выход которого является выходом датчика.

1660572

27

Составитель А.Фальцман

Редактор А.Долинич Техред М.Моргентал Корректор И,МускаЗаказ 1858 Тираж 463 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101