мая 02

Автоматическое измерение температуры тела человека

Б. Г. Буйлов, А. М. Жданов,

Э. Р. Черкасова

В ряде опытов необходимо знать температуру тела по ходу проведения экспериментов, что возможно осуществить лишь путем автоматизации процесса измерения с помощью управляющей цифровой вычислительной машины, на входе которой в качестве датчика стоит электротермометр. Характеристики прибора таковы: пределы измерения температуры 35–40°; погрешность измерения не более ±0,3°; калибровочный сигнал 5 в; период коммутации от +5 до +2 сек; выходной сигнал 0–4 в; инерционность прибора не более 1 мин; питание от двух батарей типа 6РЦ-53, время работы 48 ч, U = 8 в, J = 8 ма; габариты прибора 75x76x20 мм, вес 100 г; прибор рассчитан на работу при окружающей температуре от +10° до + 50°.

На выходе электротермометра имеются калибровочное напряжение и измерительное напряжение, пропорциональное измеренной температуре. С помощью электротермометра измерение температуры тела может быть произведено вручную. Для этой цели калибровочное и измерительное напряжения фиксируются и измеряются.

Вычисление величины а
производится по формуле (1):

где Uк – калибровочное напряжение, принятое для данного электротермометра порядка 5 в, автоматически чередующееся с измерительным сигналом;

Uизм – измерительное напряжение постоянного тока от 0 до 4 в при изменении температуры от +35 до +40°.

По тарировочной кривой находится величина температуры тела (рис. 16). При автоматическом измерении температуры тела напряжение, снимаемое с выхода электротермометра, квантуется, и полученные при этом двоичные цифры вводятся в оперативное запоминающееся устройство управляющей цифровой вычислительной машины.

Находится среднее значение введенных величин по рекуррентной формуле (2):

где n = 0, 1, 2, . . .

При подключении электротермометра к устройству ввода управляющей цифровой вычислительной машины неизвестно, какая величина, пропорциональная измерительному или калибровочному напряжениям, вводится. Поэтому момент перехода для вычисления средней величины, пропорциональной другому напряжению, определяется по выполнении условия:

(ΔUi) ≥ Σ ,

где ΔU = Ui – Ui+1 – приращение напряжения за интервал квантования;

Σ– константа, обусловленная уровнем помех. По окончании ввода исходных данных имеется две величины mu1 иmu2.Из полученных значений большая величина пропорциональна калибровочному напряжению.

Если разность mu1 – mu2 > 0, то mu1 = m, если меньше, то mu2 = m. Затем находится величина α по формуле (1). В связи с тем, что функция t° = f(α) имеет нелинейную зависимость, тарировочная кривая разбивается на поддиапазоны. В частном случае таких поддиапазонов 4, где t° линейно зависит от коэффициента α.

Вычисление температуры тела производится по следующей формуле (3):

Θ = Θoj – Kj (αi – αj) ,

где Θoj – верхнее значение температуры для данного поддиапазона;

Kj – коэффициент, расщитывающийся по формуле:

где Θj – разность температур начала и конца диапазона;

αHj > αBj – соответственно нижнее и верхнее значение коэффициента α для данного поддиапазона;

αj  – измеренное значение в данном диапазоне.

Вышеизложенным методом можно произвести замер в n точках тела с последующим определением средней взвешенной температуры тела человека.

Для автоматической обработки показаний электротермометра по изложенному методу были разработаны алгоритм и программа.

Алгоритм решения задачи содержит 13 блоков:

1) Обнуление ячеек. Перед началом счета в рабочие ячейки посылаются нули.

2) Выборка первой величины U1 исходных данных. Напряжение, снимаемое с выхода электротермометра с помощью преобразователя «напряжение – цифра», необходимо проквантовать. Полученные в результате квантования дискретные значения напряжений за время работы электротермометра Т = 20 сек вводятся в оперативную память управляющей цифровой вычислительной машины. Интервалы квантования Δt = 0,05 сек выдерживаются с помощью программного счетчика времени.

3) Цикл ввода исходных данных. Опрос датчиков, квантование, засылка текущего значения в рабочую ячейку.

4) Блок определения ΔU. Определяется уровень выходного сигнала электротермометра – Uк или Uизм.

5) Анализ признака величины напряжения. В зависимости от содержимого ячейки признака управление передается на вычисление средней величины калибровочного или измерительного напряжения.

6) Вычисление величин mu1, mu2. По формуле (2) подсчитывается среднее значение U1 и U2.

7) Выдержка времени. Для исключения измерения, происходящего во время переходного процесса при переключении калибровочного напряжения на измерительное, или наоборот, осуществляется выдержка времени.

8) Счетчик времени 1 обеспечивает необходимый интервал квантования.

9) Определение коэффициента αi. После определения уровня выходного сигнала по формуле (1) вычисляется коэффициент αi.

10) Определение поддиапазона. По данным тарировочной кривой и вычисленному значению коэффициента определяется поддиапазон измеряемой температуры.

11) Вычисление по формуле (3).

12) Перевод чисел из «2» в «2 + 10». Перевод результатов вычислений из двоичной системы счисления в десятичную.

13) Выдача результатов на печать. Результаты вычислений выдаются в виде десятичных кодов на печатающее устройство:

Имеющая место разница в полученных результатах объясняется способами. В первом случае температура тела имитировалась с помощью калибровочных сопротивлений, которые соответствовали измеряемой температуре. В результате проведенных измерений с помощью УЦВМ на печать выдавались значения, равные имитируемой температуре. Во втором случае прокалиброванный медицинский термометр и датчик электротермометра устанавливались в подмышечную область испытуемого. Всего, таким образом температура тела была измерена 36 раз у 7 человек. Показания медицинского термометра и данных, полученных на УЦВМ, приведены в табл. 2.

Имеющая место разница в полученных результатах объясняется тем, что термистор (датчик электротермометра) и медицинский термометр находились в различных условиях в подмышечной области испытуемого.

Итак, результаты эксперимента показывают, что при измерении температуры тела управляющая цифровая вычислительная машина практически не вносила погрешностей.

Управляющая цифровая вычислительная машина при измерении температуры тела загружена слабо. Поэтому температура тела может быть введена как составная часть комплекса физиологических функций, подлежащих автоматической обработке на управляющей цифровой вычислительной машине.

Таблица 2

Показания медицинского термометра и полученные результаты

№ п. п.

Показания медицинского термометра

Данные, полученные на машине

I

а)

36,65

36,8

б)

36,65

36,7

в)

36,65

36,8

г)

36,65

36,8

II

а)

35,7

35,7

б)

35,7

35,6

в)

35,7

35,5

г)

35,7

35,6

III

а)

37,15

37,1

б)

37,15

37,2

в)

37,15

36,9

IV

а)

36,7

36,6

б)

36,7

36,7

в)

36,7

36,7

г)

36,7

36,7

д)

36,7

36,7

V

а)

36,8

37,3

б)

36,8

37,3

в)

36,8

37,2

г)

36,8

37,2

д)

36,8

37,2

е)

36,8

37,4

VI

а)

37,4

37,4

б)

37,4

37,7

в)

37,4

37,8

г)

37,4

37,6

д)

37,4

37,6

е)

37,4

37,6

ж)

37,4

37,6

VII

а)

37,2

37,6

б)

37,2

37,5

в)

37,2

36,2

г)

37,2

37,3

д)

37,2

37,6

е)

37,2

37,6

ж)

37,2

37,4

Похожие статьи:

  1. Направление перегрузки, вектор перегрузки, терминалогия перегрузок А. В. Иванов, И. А. Цветков Практика авиации, поставив человека...
  2. Основные закономерности реакций организма на действие ударных перегрузок С. А. Гозулов Влияние ударных перегрузок на организм, прежде всего,...
  3. Особенности реакций человека, находящегося в свободной позе, на кратковременные ударные ускорения различного направления А. Ф. Коваленко, И. С. Васильев, Р. К. Кузмицкий, Л....

автор admin



Написать ответ

Вы должны войти чтобы комментировать.