Устройство для измерения критической частоты слияния световых мельканий

 

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для измерения критической частоты слияния световых мельканий. Устройство содержит генератор импульсов, пульт управления, линейно-точечный источник света, делитель частоты на два, первый и второй элементы И, счетчик, блок индикации, генератор секундных импульсов, одновибратор, распределитель импульсов, элемент НЕ и блок одновибраторов. Такое выполнение устройства позволяет увеличить точность измерений КЧСМ за счет снижения случайной составляющей погрешности измерений. 2 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, предназначено для измерения критической частоты слияния световых мельканий.

Известно устройство для измерения критической частоты слияния мельканий, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, первый элемент запрета, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, преобразователь напряжение-частота, второй элемент запрета, источник световых импульсов, последовательно соединенные кнопку испытуемого, триггер, ждущий мультивибратор паузы, ждущий мультивибратор сброса, а также регистратор, компаратор и элемент И, причем выход ждущего мультивибратора сброса соединен с вторым входом триггера, выход преобразователя напряжение-частота соединен с входом регистратора, вход компаратора соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход - с входом начальной установки реверсивного счетчика, первый вход элемента И соединен с выходом генератора, второй - с выходом триггера, а выход - с вторым входом реверсивного счетчика, вторые входы первого и второго элементов запрета соединены с выходом триггера (а.с. СССР 1292734, кл. А 61 В 5/16).

При измерениях критической частоты световых мельканий (КЧСМ) испытуемому предъявляют источник световых импульсов с дискретно изменяющимся значением частоты мельканий в диапазоне 20...50 Гц с шагом 1 Гц и экспозицией 1 с. После обнаружения критической частоты световых мельканий значение частоты световых импульсов уменьшают на 5 Гц и тест повторяется.

Известно устройство для измерения критической частоты слияния мельканий, содержащее преобразователь код-частота, выход которого соединен с входами источника световых импульсов и измерителя частоты, триггер, выход которого соединен с одним входом преобразователя код-частота и первым входом сдвигового регистра, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с первым входом триггера и выходом первого ключа, а второй вход - с вторым входом триггера и выходом второго ключа, выходы сдвигающего регистра соединены с другими входами преобразователя код-частота, один из выходов сдвигового регистра соединен с входами первого и второго ключей (а.с. СССР 1373399 , кл. А 61 В 5/16).

При измерениях КЧСМ испытуемому предъявляют источник световых импульсов с дискретно изменяющимся значением частоты мельканий. На первом шаге испытаний частота световых мельканий равна средней точке зоны возможных значений 20. . . 60 Гц. Если испытуемый видит мелькания, критическая частота световых мельканий находится в высокочастотной части зоны возможных значений, если не видит - в низкочастотной части. На втором шаге испытуемому предъявляют частоту мельканий, равную средней точке, определенной на первом шаге высокочастотной или низкочастотной части зоны возможных значений и т.д. Количество шагов определяется необходимой точностью измерений.

Недостатком известных устройств является большое количество шагов определения критической частоты световых мельканий, что занимает значительное время, приводит к дополнительному утомлению зрительных анализаторов, а следовательно, к снижению точности результатов измерений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для измерения критической частоты слияния световых мельканий, содержащее генератор импульсов, пульт управления, линейно-точечный источник света, делитель частоты на два, первый и второй элементы И, счетчик, блок индикации, генератор секундных импульсов, одновибратор, распределитель импульсов и элемент НЕ, причем выход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика, выходы которого соединены с первыми входами блока индикации, выход генератора секундных импульсов соединен с входом делителя частоты на два, выход которого соединен с первым входом первого элемента И и входом одновибратора, выход которого соединен с входом обнуления счетчика, первый выход пульта управления соединен с входом генератора импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и входом распределителя импульсов, выходы которого соединены с первыми входами источника света, второй выход пульта управления соединен с вторым входом блока индикации и с вторым входом второго элемента И, третий выход пульта управления соединен с вторым входом источника света, выход делителя частоты на два соединен с входом элемента НЕ, выход элемента НЕ соединен с первым входом второго элемента И, а выход второго элемента И соединен с шиной установа "0" делителя частоты на два (а.с. СССР 1741778 , кл. А 61 В 5/16).

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения КЧСМ. Кроме того, известно, что значение КЧСМ зависит от многих факторов, в том числе и от длительности предъявляемых световых импульсов [1,2]. В данном устройстве длительность светового импульса равна 0,5 периода предъявляемых световых мельканий. В случае воздействия различных факторов происходит изменение КЧСМ, при этом длительность предъявляемых световых импульсов изменяется и в свою очередь влияет на значение КЧСМ.

Для определения зависимости точности измерения КЧСМ от длительности предъявляемых световых импульсов проведены эксперименты по измерению КЧСМ у группы из 15 испытуемых, каждый из которых выполнил следующие серии из 10 измерений: 1 серия измерений - длительность световых импульсов переменна и равна 0,5 периода предъявляемых импульсов; 2 серия измерений - длительность световых импульсов постоянна и равна 5 мс; 3 серия измерений - длительность световых импульсов постоянна и равна 1 мс.

Минимальная длительность световых импульсов ограничена 1 мс, так как при меньших длительностях согласно закону Блоха-Шерпаньте интенсивность видимого излучения уменьшается, что затрудняет измерение КЧСМ и в свою очередь влияет на ее значение и точность.

Анализ результатов измерений показал, что случайная составляющая погрешности измерений, определяемая средним квадратичным отклонением (СКО), зависит от длительности световых импульсов. Уменьшение СКО во 2 и 3 сериях измерений по сравнению с 1 серией составило соответственно 3,2...22,4 и 19,3.. .72,1%.

В предлагаемом изобретении в устройство для измерения критической частоты слияния световых мельканий, содержащее генератор импульсов, пульт управления, линейно-точечный источник света, делитель частоты на два, первый и второй элементы И, счетчик, блок индикации, генератор секундных импульсов, одновибратор, распределитель импульсов и элемент НЕ, причем выход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика, выходы которого соединены с первыми входами блока индикации, выход генератора секундных импульсов соединен с входом делителя частоты на два, выход которого соединен с первым входом первого элемента И и входом одновибратора, выход которого соединен с входом обнуления счетчика, первый выход пульта управления соединен с входом генератора импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и входом распределителя импульсов, выходы которого соединены с первыми входами источника света, второй выход пульта управления соединен с вторым входом блока индикации и с вторым входом второго элемента И, третий выход пульта управления соединен с вторым входом источника света, выход делителя частоты на два соединен с входом элемента НЕ, выход элемента НЕ соединен с первым входом второго элемента И, а выход второго элемента И соединен с шиной установа "0" делителя частоты на два, согласно изобретению дополнительно введен блок одновибраторов, входы которого соединены с выходами распределителя импульсов, а выходы - с первыми входами источника света.

Заявляемое устройство благодаря введению блока одновибраторов позволяет уменьшить случайную составляющую погрешности измерений, тем самым увеличить точность измерений.

Таким образом, заявляемое устройство отличается от известного новым свойством, обуславливающим получение положительного эффекта.

На фиг.1 представлена структурная схема заявляемого устройства, на фиг.2 - временная диаграмма его работы.

Заявляемое устройство содержит генератор 1 импульсов, пульт 2 управления, линейно-точечный источник 3 света, делитель 4 частоты на два, первый элемент И 5, счетчик 6, блок 7 индикации, генератор 8 секундных импульсов, одновибратор 9, распределитель 10 импульсов, элемент НЕ 11, второй элемент И 12 и блок 13 одновибраторов, причем выход первого элемента И 5 соединен со счетным входом счетчика 6, выходы которого соединены с первыми входами блока 7 индикации, выход генератора 8 секундных импульсов соединен с входом делителя 4 частоты на два, выход которого соединен с первым входом первого элемента И 5 и входом одновибратора 9, выход которого соединен с входом обнуления счетчика 6, первый выход пульта 2 управления соединен с входом генератора 1 импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И 5 и входом распределителя 10 импульсов, выходы распределителя 10 импульсов соединены с входами блока 13 одновибраторов, выходы которого соединены с первыми входами источника 3 света, второй выход пульта 2 управления соединен с вторым входом блока 7 индикации и с вторым входом второго элемента И 12, третий выход пульта 2 управления соединен с вторым входом источника 3 света, выход делителя 4 частоты на два соединен с входом элемента НЕ 11, выход которого соединен с первым входом второго элемента И 12, а выход второго элемента И 12 соединен с шиной установа "0" делителя 4 частоты на два.

Устройство работает следующим образом. При включении питания генератор 8 вырабатывает импульсы с частотой 1 Гц (фиг.2), поступающие на вход делителя 4, на выходе которого формируются импульсы с длительностью 1 с.

Одновибратор 9 по переднему фронту импульсов формирует короткий импульс, устанавливающий в состояние "0" счетчик 6 (фиг.2). Импульсы с выхода делителя 4 разрешают прохождение в течение 1 с сигналов с генератора 1 через первый элемент И 5 на счетчик 6, на выходе которого формируется значение кода частоты генератора 1. Кроме того, импульсы с выхода генератора 1 поступают на вход распределителя 10 импульсов. Испытуемый на пульте 2 замыкает ключ, подающий питание на источник 3 света. Импульсы с выхода распределителя 10 импульсов поступают на входы блока 13 одновибраторов, которые вырабатывают импульсы длительностью порядка 1 мс, которые поступают на линейно-точечный источник 3 света и вызывают проблеск поочередно каждого точечного источника. Ощущение, вызванное световым проблеском точечного источника, не прекращается с его окончанием. При редких световых проблесках ощущение от них исчезает до момента наступления следующего проблеска.

Испытуемый вращением ручки потенциометра пульта 2 увеличивает частоту генератора 1 импульсов до состояния, когда последующий световой проблеск отдельного точечного источника 3 света подается еще на фоне ощущения, возникшего от его предыдущего светового проблеска. В этот момент испытуемый видит свет непрерывным, фиксирует его как момент слияния световых мельканий и размыкает ключ пульта 2, подающий питание на источник 3 света.

Для считывания критической частоты световых мельканий испытуемый замыкает ключ на пульте 2, подающий питание на блок 7 индикации, одновременно подается сигнал разрешения на второй вход второго элемента И 12.

После окончания секундного импульса на выходе делителя 4 в счетчике 6 формируется значение кода частоты мельканий, а на выходе элемента НЕ 11 появляется сигнал разрешения, поступающий на первый вход второго элемента И 12. При этом сигнал, сформированный на выходе второго элемента И 12, поступает на шину установа нуля делителя 4, запрещая работу последнего. На блоке 7 индикации будет постоянно высвечиваться значение кода критической частоты световых мельканий.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет увеличить точность измерений за счет уменьшения случайной составляющей погрешности измерений.

Источники информации 1. Семеновская Е. Н. Электрофизиологические исследования в офтальмологии. - М.: Медгиз, 1963, 279 с.

2. Кравков С. В. Глаз и его работа. Психофизиология зрения, гигиена освещения. 4-е изд., перераб. и доп. - М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1950, 531 с.

Формула изобретения

Устройство для измерения критической частоты слияния световых мельканий, содержащее генератор импульсов, пульт управления, линейно-точечный источник света, делитель частоты на два, первый и второй элементы И, счетчик, блок индикации, генератор секундных импульсов, одновибратор, распределитель импульсов и элемент НЕ, причем выход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика, выходы которого соединены с первыми входами блока индикации, выход генератора секундных импульсов соединен с входом делителя частоты на два, выход которого соединен с первым входом первого элемента И и входом одновибратора, выход которого соединен с входом обнуления счетчика, первый выход пульта управления соединен с входом генератора импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и входом распределителя импульсов, второй выход пульта управления соединен с вторым входом блока индикации и вторым входом второго элемента И, третий выход пульта управления соединен с вторым входом источника света, выход делителя частоты на два соединен с входом элемента НЕ, выход элемента НЕ соединен с первым входом второго элемента И, а выход второго элемента И соединен с шиной установки "0" делителя частоты на два, отличающееся тем, что в него дополнительно введен блок одновибраторов, входы которого соединены с выходами распределителя импульсов, а выходы - с первыми входами источника света.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2