Сигнальні перетворювачі теплових сенсорів потоку біомедичного призначення - Автореферат

Сигнальні перетворювачі теплових сенсорів потоку біомедичного призначенняЗ точки зору біохімічної сумісності матеріалів, високої надійності функціонування, мінімального впливу на параметри досліджуваного потоку та можливості вимірювати як малі, так і великі потоки рідин та газів пріоритетність в біомедичній апаратурі мають теплові сенсори потоку (термоанемометри) - пристрої, вимірювання яких базується на визначенні температурного поля в локально нагрітій речовині потоку. · пропонуються нові підходи електротеплового моделювання вимірювальних кіл первинних перетворювачів теплових сенсорів потоку, що забезпечують математичний аналіз модуляції вольтамперних характеристик терморезистивних, діодних та транзисторних перетворювачів в процесі їх саморозігріву струмом живлення; Вперше показано, що заміна джерел стабільної напруги живлення півмостових та мостових схем первинних перетворювачів теплових сенсорів потоку на схеми з джерелами стабільного струму дозволяє при заданій потужності споживання схеми підвищити до 7 раз чутливість сенсора потоку. Розроблено контролер температурного режиму теплових сенсорів потоку, що забезпечує мінімізацію їх енергоспоживання, обмеження нагріву речовини потоку, розширення діапазону вимірювання швидкості потоку та дозволяє мінімізувати похибку, причиною якої є вплив паразитних опорів сигнальних ліній вимірювального кола. У працях зі співавторами пошукувач: сформулював вимоги та загальні тенденції розвитку електронних технологій для біомедичної апаратури [1, 7, 8, 12], дав аналіз проблем та запропонував основні рішення математичного моделювання вимірювальних кіл первинних перетворювачів з саморозігрівом струмом живлення [3, 11], запропонував базові структурно-алгоритмічні рішення сигнальних перетворювачів теплових сенсорів потоку, провів макетування та дослідження параметрів макетних зразків цих перетворювачів [2, 4, 5, 9, 10, 13].Показано, що теплові сенсори потоку характеризуються високою конструктивно-технологічною сумісністю з апаратурою біомедичного призначення і, порівняно з іншими типами сенсорів потоку, в найбільш повні мірі відповідають вимогам до цієї апаратури. Розроблено комплексну методику електротеплового моделювання вимірювальних перетворювачів теплових сенсорів потоку, що включає в себе синтез кола заміщення імпульсної температурної релаксації та спосіб формування ВАХ перетворювачів в режимі їх самонагріву струмом живлення. Запропоновано спосіб синтезу електротеплових моделей терморезистивних, діодних та транзисторних структур первинних перетворювачів теплових сенсорів потоку. В ході теоретичного аналізу показано, що оптимальне співвідношення між опорами функціонально інтегрованого резистивного елементу RQT та задаючого резистора R0 кола первинного перетворювача теплового сенсора потоку має місце при RQT / R0 = 3 і це суттєво відрізняється від традиційних терморезистивних схем для яких оптимальним співвідношенням є RT / R0 = 1. Теоретично встановлено, що заміна джерел стабільної напруги живлення півмостових та мостових схем первинних перетворювачів теплових сенсорів потоку на схеми з джерелами стабільного струму підвищує лінійність функції перетворення та, при забезпеченні мінімального падіння напруги на вихідному колі джерела струму, дозволяє при заданій потужності споживання схеми підвищити до 7 раз чутливість сенсора потоку.