Устройство для исследования критической частоты слияния мельканий

 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для психофизиологических исследований, в частности для оценки степени утомления операторов управления воздушным движением. Для уменьшения времени и повышения точности измерения КЧСМ в устройство для измерения критической частоты слияния мельканий, содержащее пульт управления, источник света и блок индикации, дополнительно введены процессор и запоминающее устройство, причем процессор первым входом соединен с пультом управления, вторым входом с выходом запоминающего устройства, первым выходом с входом блока индикации, вторым выходом с входом источника света, третьим выходом с входом запоминающего устройства. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для психофизиологических исследований, в частности для оценки степени утомления операторов управления воздушным движением.

Наиболее близким по техническому решению к заявляемому является устройство для исследования критической частоты слияния мельканий (КЧСМ), содержащее последовательно соединенные пульт управления, генератор импульсов, преобразователь код-частота, формирователь импульсов, блок коммутации, источник света, счетчик, накопитель информации и блок индикации, причем пульт управления вторым выходом соединен с входом преобразователя код-частота, третьим выходом - с вторым входом формирователя импульсов, четвертым выходом - с вторым входом блока коммутации, пятым выходом - с третьим входом счетчика, шестым выходом - с вторым входом накопителя информации, второй выход генератора импульсов соединен с вторым входом счетчика, выход преобразователя код - частота соединен с первым входом счетчика, второй выход формирователя импульсов соединен с первым входом блока индикации, выход счетчика соединен с первым входом накопителя информации, выход которого соединен с вторым входом блока индикации [1].

Недостатком известного устройства является большое время измерения. Так, чтобы установить в начале измерения частоту мельканий заведомо больше критической, экспериментатор должен выставить максимально возможное значение - 60 Гц [2], и при принятых для сравнения с предлагаемым устройством среднем значении КЧСМ, равным 37,7 Гц, и скорости изменения частоты, равной 1 Гц/с, среднее значение времени этапа снижения частоты до восприятия мельканий составит 22,3 с. При последовательном раздельном исследовании левого, правого и бинокулярного зрения и тремя комбинациями цвета время измерения составит 22,3·3·3=207 (с)

При тестировании в процессе трудовой деятельности, когда в течение рабочего времени периодически, через заданный период времени (например, 1 ч) производят измерение КЧСМ с целью оценки динамики степени утомления испытуемого, большое время измерения может привести к значительным погрешностям оценки, т.к. из-за большего времени измерения увеличивается погрешность измерения, обусловленная утомлением нервно-зрительного аппарата испытуемого.

Основной технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является уменьшение времени измерения, повышение точности измерения КЧСМ, упрощение устройства.

Для достижения указанного технического результата в устройство для исследования критической частоты слияния мельканий, содержащее пульт управления, блок индикации и источник света, введены процессор, задающий частоту мельканий источника света с возможностью ее изменения как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения по команде с пульта управления, а также дискретности изменения частоты мельканий в соответствии с заданным алгоритмом, и запоминающее устройство, содержащее блоки памяти, число которых соответствует количеству используемых режимов предъявления источника света, для установки начального значения частоты при каждом измерении для одного и того же испытуемого, при этом процессор первым входом соединен с пультом управления, вторым входом - с выходом запоминающего устройства, первым выходом - с входом блока индикации, вторым выходом - с входом источника света, третьим выходом - с входом запоминающего устройства.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства для исследования критической частоты мельканий, состоящего из пульта управления 1, процессора 2, блока индикации 3, источника света 4 и запоминающего устройства 5.

На фиг.2 и фиг.3 приведены временные диаграммы изменения КЧСМ, иллюстрирующие пример использования устройства.

На фиг.4 приведен алгоритм установки процессором начального значения и дискретности изменения частоты мельканий при проведении измерения.

Устройство работает следующим образом.

В начале измерения процессор 2 устанавливает частоту мельканий источника света 4, равную значению, полученному при предыдущем измерении, путем установления на своем втором выходе сигнала управления источником света 4. Процессор 2 устанавливает и поддерживает постоянно показания блока индикации 3, равными текущей частоте мельканий, путем установления на первом выходе цифрового кода указанной частоты. Значение частоты, полученной при предыдущем измерении, хранится в запоминающем устройстве 5 и, при необходимости, считывается процессором 2 через второй вход с выхода запоминающего устройства 5. В случае отсутствия значения частоты в запоминающем устройстве 5 (т.е. при первом измерении) процессор устанавливает начальную частоту мелькания и показания блока индикации 3 равными 35 Гц. Испытуемый оценивает частоту мельканий источника света 4 и, воздействуя на пульт управления 1, задает увеличение ее, если частота ниже КЧСМ, или уменьшение, если частота мельканий выше КЧСМ. При этом процессор 2 начинает увеличивать или уменьшать частоту мельканий дискретно, с дискретностью 1 Гц, с периодичностью 0,5 с. При наступлении момента слияния мельканий, если производилось увеличение частоты, или момента восприятия мельканий, если производилось уменьшение частоты, испытуемый путем воздействия на пульт управления 1 изменяет направление изменения частоты. Процессор 2 начинает уменьшать частоту мельканий, если ранее происходило увеличение ее, и, наоборот, начинает увеличивать ее, если ранее происходило уменьшение. Одновременно с изменением направления изменения частоты, процессор 2 уменьшает дискретность изменения частоты мельканий до 0,3 Гц. При наступлении момента восприятия мельканий, если производилось уменьшение частоты, или момента слияния мельканий, если производилось увеличение, испытуемый путем воздействия на пульт управления 1 снова изменяет направление изменения частоты. При этом процессор 2 уменьшает дискретность изменения частоты до 0,1 Гц. Испытуемый, оценивая мелькания источника света 4, воздействует на пульт управления 1 в момент достижения частотой мельканий значения КЧСМ. На этом измерение заканчивается и значение частоты сохраняется в запоминающем устройстве 5 путем подачи на его вход значения частоты и сигнала управления с третьего выхода процессора 2.

Был изготовлен образец предлагаемого устройства. Пульт управления 1 реализован на кнопках типа ПКН159, где, кроме прочих, находятся кнопка “Увеличение частоты” и кнопка “Уменьшение частоты”. Процессор 2 реализован на базе однокристальной микроЭВМ типа КМ1816ВЕ31, блок индикации 3 реализован на цифровом индикаторе типа ИЖЦ21-4/7. Источник света 4 реализован на базе светодиодов красного, зеленого и синего цвета типов АЛ307А, АЛ307В и КИПД40П20-1/С-П6 соответственно и может работать в режиме предъявления мельканий света для левого, правого и обоих одновременно глаз. Одновременно могут предъявляться мелькания света только одного, установленного в начале измерения цвета. В качестве запоминающего устройства 5 применена оперативная память используемой микроЭВМ.

Проводились исследования изменения КЧСМ в процессе профессиональной деятельности испытуемого П., 40 лет. Для этого в течение 8 часов работы, через каждый час проводились измерения КЧСМ при каждом из девяти возможных режимов предъявления мельканий источника света испытуемому.

Испытуемый воздействием на пульт управления установил режим предъявления красного цвета мельканий для левого глаза. В запоминающем устройстве не оказалось значения частоты мельканий, измеренной при предыдущем измерении для этого режима, и в устройстве автоматически установилась частота мельканий величиной 35,0 Гц. На фиг.2 представлена временная диаграмма изменения частоты мельканий. Текущее значение частоты мельканий индицировалось блоком индикации все время измерения. Испытуемый, ощутив мелькания источника света, оценил величину частоты ниже КЧСМ и нажал кнопку “Увеличение частоты” (момент t1 на фиг.2). При этом устройство начало увеличивать частоту мельканий с дискретностью 1 Гц через период 0,5 с. При достижении частотой мельканий величины 38 Гц (момент t2 на фиг.2) испытуемый, перестав ощущать мелькания, оценил значение частоты мельканий выше КЧСМ и отпустил кнопку “Увеличение частоты” (момент t3 на фиг.2). При этом увеличение частоты прекратилось.

Далее была нажата кнопка “Уменьшение частоты” (момент t4 на фиг.2). При этом устройство начало уменьшать частоту мельканий с дискретностью 0,3 Гц, с периодом 0,5 с. При достижении частотой мельканий величины 37,4 Гц (момент t5 на фиг.2) испытуемый, ощутив мелькания источника света, оценил значение частоты ниже КЧСМ и отпустил кнопку “Уменьшение частоты”. При этом уменьшение частоты прекратилось (момент t6 на фиг.2).

Затем испытуемый нажал кнопку “Увеличение частоты” (момент t7 на фиг.2). Устройство начало увеличивать частоту мельканий с дискретностью 0,1 Гц, с периодом 0,5 с. При достижении частотой мельканий величины 37,5 Гц (момент t8 на фиг.2) испытуемый оценил частоту как равную КЧСМ и отпустил кнопку “Увеличения частоты” (момент t9 на фиг.2). Измерение для указанного режима предъявления завершилось, измеренное значение КЧСМ автоматически записалось в запоминающее устройство. Время нажатия и время отпускания кнопок составили в среднем по 0,1 с (интервалы t0-t1, t2-t3, t3-t4, t5-t6, t6-t7, t8-t9 на фиг.2). Время измерения составило 3,6 с (интервал t0-t9 на фиг.2).

Далее испытуемый воздействием на пульт управления установил режим предъявления красного цвета световых мельканий правому глазу. При этом в запоминающем устройстве не оказалось значения частоты мельканий, измеренной при предыдущем измерении для этого режима, и в устройстве автоматически установилась частота мельканий, определенная при предыдущем измерении, равная 37,5 Гц. Действуя аналогично вышеуказанному, испытуемый измерил КЧСМ для этого режима, равную 36,7 Гц, и потратил на это 2,6 с (временная диаграмма приведена на фиг.3).

Далее испытуемый аналогично произвел измерения КЧСМ для остальных семи режимов, получил значения 38,5 Гц, 39,1 Гц, 37,2 Гц, 36,5 Гц, 38,1 Гц, 38,5 Гц, 37,4 Гц и потратил на измерение соответственно 2,6 с, 3,1 с, 3,1 с, 2,0 с, 5,1 с, 2,5 с, 4,3 с. Всего для измерения КЧСМ во всех девяти режимах предъявления испытуемый потратил 28,9 с. Среднеарифметическое значение КЧСМ составило 37,7 Гц.

Далее испытуемый приступил к профессиональной деятельности и через 1 час работы снова измерил КЧСМ. Начальная частота мельканий для каждого режима предъявления была автоматически установлена величиной, равной полученной при предыдущих измерениях. Были получены следующие значения КЧСМ для девяти режимов предъявления: 38,3 Гц, 37,5 Гц, 37,8 Гц, 37,6 Гц, 36,6 Гц, 35,8 Гц, 39,0 Гц, 39,1 Гц, 36,8 Гц и потрачено на каждое измерение соответственно 2,1 с, 2,1 с, 2,1 с, 3,1 с, 2,6 с, 2,1 с, 2,6 с, 3,1 с, 3,1 с. Всего для измерения КЧСМ во всех девяти режимах предъявления испытуемый потратил 22,9 с. Среднеарифметическое значение КЧСМ составило 37,6 Гц.

Остальные измерения проводились аналогично.

Преимуществами заявляемого устройства по сравнению с прототипом являются:

- уменьшение времени нзмерения КЧСМ за счет исключения первого этапа измерения, при котором происходит изменение частоты мельканий от максимально возможной до КЧСМ, путем установления начальной частоты мельканий величиной, полученной при предыдущем измерении, т.к. значения КЧСМ, измеренные через короткие промежутки времени у одного и того же испытуемого, отличаются незначительно. Уменьшение времени измерения происходит также за счет относительно большой дискретности (1 Гц и 0,3 Гц) изменения частоты на начальных этапах измерения;

- уменьшение утомления нервно-зрительного аппарата испытуемого, а следовательно, увеличение точности измерений за счет уменьшения времени измерения;

- упрощение процесса измерения за счет применения автоматической установки частоты мельканий в начале измерения величиной, полученной при предыдущем измерении, автоматического изменения дискретности и направления изменения частоты, следовательно, что позволяет сделать устройство доступным для широкого применения.

Литература

1. А.с. 1346136 СССР, МКИ А 61 В 5/16. Устройство для исследования критической частоты слияния мельканий. В.А.Максимович, В.И.Прокопец. (Прототип).

2. Патент РФ №2164779 С1, МКИ А 61 В 5/16, 3/06. Роженцов В.В. Способ оценки критической частоты слияния световых мельканий.

Формула изобретения

1. Устройство для исследования критической частоты слияния мельканий, содержащее пульт управления, блок индикации и источник света, отличающееся тем, что содержит процессор, выполненный с возможностью уменьшения дискретности изменения частоты мельканий при изменении направления изменения частоты, и запоминающее устройство, причем процессор первым входом соединен с пультом управления, вторым входом - с выходом запоминающего устройства, первым выходом - с входом блока индикации, вторым выходом - с входом источника света, а третьим выходом - с входом запоминающего устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что процессор имеет порт для обмена данными с персональным компьютером для обработки результатов измерения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4