Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологическо. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике красноярск 2004

• Название: Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике красноярск 2004
• Анкор: Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике.doc
• Дата: 30.01.2017
• Размер: 10.98 Mb.
• Имя файла: Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологическо.doc
• Тип: Руководство; #1280
• Категория: Физика
• страница: 17 из 24

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

В данной работе используем способ определения модуля импеданса с помощью двухлучевого осциллографа. Схема установки представлена на рис.6.



Рис. 6. Включение приборов для изучения импеданса эквивалентных электрических схем (ЗГ –звуковой генератор, ЭО –электронный осциллограф).
Рассмотрим принцип измерений модуля импеданса и сдвига фаз между током и напряжением на примере эквивалентной схемы «а» (рис. 6). В этом случае электрическая цепь может быть представлена в следующем виде (рис.7).

Согласно закону Ома:

U(Z)= I  Z, (1)

U(Rд)= I  Rд, (2)

где Z - модуль импеданса эквивалентной схемы «а»,

I –сила тока,

U(Z) – напряжение между точками «а» и «2»,

U(Rд) – напряжение на дополнительном резисторе Rд.


Рис. 7. Фрагмент схемы соединения элементов при измерении модуля импеданса в цепи «а».
Из уравнений (1) и (2) следует:

Z= U(Z)/I, (3)

I=U(Rд)/Rд. (4)

Так как элементы (С₁ R₁, Rд) схемы соединены последовательно, то I=const. Поэтому величину модуля импеданса эквивалентной схемы можно определить по формуле:

(5)

Для измерения напряжений U(Z) и U (R_Д) используем двухлучевой осциллограф, позволяющий одновременно наблюдать изменение напряжения на одной из эквивалентных схем (вход I) и напряжения на дополнительном резисторе (R_Д) (вход П). При установлении одинаковой чувствительности (J) для обоих каналов осциллографа (J₁= J₂) формула (5) будет иметь вид:

(6)

где А₁ и А₂ – амплитуды сигналов, соответствующих значениям напряжений U(Z) и U(R_Д).

Изменяя частоту сигнала, подаваемого с помощью звукового генератора на эквивалентную схему, можно исследовать зависимость значения модуля импеданса от частоты.

Для определения сдвига фаз между силой тока и напряжением можно использовать полученное на экране осциллографа изображение сигналов (рис. 8).

На резисторе Rд сила тока и напряжение совпадают по фазе. Следовательно, разность фаз между силой тока и напряжением в эквивалентной схеме равна разности фаз между полученными кривыми на экране осциллографа:

(7)

где d– расстояние между двумя соседними точками кривой с одинаковыми фазами, х–расстояние между точками разных кривых с одинаковыми фазами.


Рис. 8. Изображение сигналов на экране двухлучевого осциллографа (объяснения в тексте).

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Задание1. Установить одинаковую чувствительность каналов двухлучевого электронного осциллографа.

1. 
   Соберите цепь по схеме, изображенной на рис. 9.
   

I



II



Рис. 9. Соединение звукового генератора (ЗГ) и электронного осциллографа (ЭО) для установки чувствительности каналов.

2. 
   Включите звуковой генератор, установите напряжение 1В.
   
3. 
   Получив на экране осциллографа два луча, разведите их.
   
4. 
   Установите одинаковую чувствительность обоих каналов осциллографа.
   

Внимание! В процессе работы чувствительность каналов не изменять!

Задание 2. Исследовать зависимость модуля импеданса от частоты.

1. 
   Соберите цепь по схеме, изображенной на рис. 6. Клемму «4» соедините с клеммой «5». Штекер провода, соединяющего «ВХОД 1» осциллографа и «ВЫХОД» звукового генератора, подключите к клемме «а».
   
2. 
   Штекер провода, соединяющего «ВХОД 2» осциллографа и «ВЫХОД» звукового генератора, подключите к клемме «2».
   
3. 
   Включите звуковой генератор и установите частоту 50 Гц. На экране осциллографа получите устойчивую картину (рис. 8).
   
4. 
   Измерьте А₁ и А₂ и вычислите модуль импеданса Z эквивалентной схемы по формуле (6) (значение R_д указано на панели установки).
   
5. 
   Сделайте аналогичные измерения для эквивалентных схем «б», «в».
   
6. 
   Наложите электроды на предплечье и запястье руки, предварительно поместив под ними марлевые салфетки, смоченные физиологическим раствором. Один электрод соедините с клеммой «4», а второй – с «ВЫХОДОМ 1» звукового генератора и «Входом 1» осциллографа.
   
7. 
   Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.
   

Эквивалентная схема	Частота, Гц	Амплитуда А1, мм	Амплитуда А2, мм	Модуль импеданса Z, Ом
а)	50 100 200 500 1000 2000 5000 10000
б)	такие же значения частот
в)	такие же значения частот
Живая ткань	такие же значения частот

8. 
   Постройте график зависимости Z = f () для всех эквивалентных схем и живой ткани в полулогарифмическом масштабе.
   
9. 
   Сравните полученные графики для эквивалентных схем с зависимостью модуля импеданса от частоты живой ткани и выберите схему, наиболее точно моделирующую живую ткань.
   

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. 
   Объясните электрические свойства живых тканей.
   
2. 
   Каковы особенности проведения переменного электрического тока живых тканями?
   
3. 
   Что такое эквивалентная электрическая схема?
   
4. 
   Что такое импеданс?
   
5. 
   Какова зависимость модуля импеданса от частоты для живой ткани?
   
6. 
   Как можно определить сдвиг фаз между силой тока и напряжением?
   
7. 
   Расскажите об использовании измерения Z биологических тканей в медицине.
   

ЛИТЕРАТУРА

1. 
   Агапов Б.Т., Максютин Г.В., Островерхов П.И. Лабораторный практикум по физике.– М.: Высшая школа, 1982.– С. 100-104.
   
2. 
   Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика.– М.: Высшая школа, 1987.– С. 326-330.
   
3. 
   Тарусов Б.Н. Биофизика.– М.: Высшая школа, 1970.– С. 166-208.
   

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №16

ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ РЕОГРАФА

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

1. 
   Изучить физические основы реографии.
   
2. 
   Ознакомиться с устройством реографа.
   
3. 
   Записать реограмму и определить её основные параметры.
   

ОБОРУДОВАНИЕ:

реограф РГ4-01, электрокардиограф, электроды, марлевые прокладки, физиологический раствор.