Реферати українською » Коммуникации и связь » Вимоги до високочастотного тракту і його структура. Вимірювач потужності для апаратів УВЧ-терапії


Реферат Вимоги до високочастотного тракту і його структура. Вимірювач потужності для апаратів УВЧ-терапії

БІЛОРУСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІНФОРМАТИКИ ІРАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

КафедраЭТТ

>РЕФЕРАТ

На тему:

"Вимоги до ВЧ тракту та її структура. Вимірювача потужності для апаратівУВЧ-терапии"

МІНСЬК, 2008


Вимоги до ВЧ тракту та її структура

 

ВЧ тракт має забезпечити необхідну потужність (Р>вих»>80100 Вт, ±20%) в активній частині комплексного опору в усьому діапазоні зміни її реактивної складової, необхідну частотуf=27,12±0,6% МГц, автоматичну настроювання тракту на узгоджений режим, плавну регулювання потужності від нульової до максимальної величини, придушення небажаних випромінювань до ефіру (2-га і 3-тя гармоніки).

Структурна схема містить:2-х канальний генератор з зовнішнім порушенням, ставить генератор (>ЗГ), 2 каналу посилення потужності (>УМ1 зфазоинверсним ланкою на вході іУМ2 зфазоинверсним ланкою не вдома), фільтри гармонікФ1 іФ2,синфазний акумулятор (З), конструктивно поєднаний ізфильтром-трансформатором і датчиком відбитій хвилі (Д),согласующее пристрій (СУ), неоднорідну довгу лінію (>ДЛ), на кінці якої включена комплексна постійно змінювана навантаження, освічена електродами (Еге) і пацієнтом (П).

Малюнок 1 – Структурна схема транзисторного ВЧ тракту

Сигнали, вироблюваніЗГ, надходять на 2 каналу посиленняУМ1 іУМ2, після чого відбувається складання їх потужностей усумматоре З. З виходусумматора ВЧ сигнал надходить на СУ, який з допомогоюдвухпроводной лінії з'єднане з електродами.

>Двухканальний генератор з зовнішнім порушенням призначений для генерації з допомогоюЗГ сигналу із частотою 27,12 МГц та її посилення за проектною потужністю двома підсилювачами і наступного фільтрацією в каналі фільтрамиФ1 іФ2.

Керований кварцЗГ виконано на транзисторіVT2, вколлекторную ланцюг якого включений коливальний контур, освічений котушками L і ємністю дільника.

Малюнок 2 – Схема ВЧ частини задає генератора

У ланцюзі ОС генератора включений кварцовий резонатор, який би необхідну стабільністьf. Цей генератор управляється по постійному току транзисторомVT1, завдяки якому вона забезпечується плавна (ступінчаста) регулювання вихідного напруження і, отже, потужності навантаженні.ЗГ включає попередній підсилювач потужності наVT3 іVT4 і має дві симетричних виходу. Він генерує сигналf=27,12 МГц, потужністю 8 Вт на навантаженні 50Ом в кожному виходу.

Кожен із підсилювачівУМ1 іУМ2 єдвухтактную схему із загальнимемиттером, має такі параметри: Uкіл.>max=100 У, Iкіл.>max=15 А, потужність розсіювання на колекторіР=70 Вт, гранична частота посиленняf1=150 МГц, розрахункове значення R>вн.транз=6Ом.

З максимального значення потужності, розсіюваною на колекторі транзистора (>Р=70 Вт) і задаючи кордону можливої зміни опору навантаження величиною коефіцієнта відображення (>Г)=0,15 (>КСВН=1,35), визначаються параметри підсилювачів потужності.

Експеримент – при Єдо=27 У та за умов, що СУ трансформує навантаження на площину підсилювача зКСВН трохи більше 1,35, вихідна потужність каскаду становить 56 Вт. У цьому коефіцієнт посилення за проектною потужністюУМ1 іУМ2 дорівнює 7, а ККД каскадів, певний як ставлення потужності навантаженні до потужності, споживаної джерела колективного харчування, становив 0,55. Задля більшої вимог щодопомехозащитности використовуютьФНЧ зfпорівн=30 МГц, у своїй придушення 2-ї і 3-й гармонік робочої частоти становить відповідно 54 і 72дБ.

>Сумматор потужності

>Использовансинфазний акумулятор потужності, виконаний за бруківці схемою трансформаторних довгих лініях (>ТДЛ). Схема має 2 входу (3 і 4), яких підключаютьсяУМ1 іУМ2 і двоє виходу (2 – підключається навантаження трансформатора через СУ, 1 – включенобалластное опір).Балластное опір забезпечує взаємну електричну розв'язку, а узгодженнясумматора по входу (>УМ1 іУМ2) контролюється за величиноюКСВН. Якщо комплексна навантаження ВЧ тракту узгоджена зі виходом 2, тобто. значення її активній частині близько до 50Ом, а значення реактивної частини котитися до нуля, то потужність обох каналів посилення підсумовується в навантаженні. Якщо навантаження не узгоджена, відбита від нього хвиля поглинається в баластовому опір, що визначається виконанням умовипротивофазности. Це умова забезпечується через включенняфазоинвертора 3 – чверть хвильових відрізків кабелів, у тому, щоб у робочої частоті фазовий зрушення був кратний 900. Через війну для падаючих хвиль створюються умовисинфазности за обома каналам, а що відбивають –противофазности.

СУ забезпечує автоматизацію процесу узгодження ВЧ тракту з навантаженням, виключаючи необхідність втручання у той процес при заміні електродів, регулюванню проміжків між електродом і пацієнтом тощо.

Оскільки зміна активної складової невелика, то доцільно побудова СУ відповідно до компенсаційної схемою, у якій залежно від величини реактивної складової навантаження перебудовується лише одне реактивний елемент. Найвищої надійністю і швидкодією мають СУ з урахуванням індуктивних реактивних елементів з електричним управлінням –ферровариометров, що становлятьмагнитоуправляемие індуктивності. Принцип дії таких пристроїв грунтується на залежності магнітної проникностіmферрита від напруги постійного магнітного поля. Зі збільшеннямподмагничивающего поля магнітна проникністьферрита зменшується, що зумовлює зміни індуктивності, які забезпечують резонанс в вихідний ланцюга за зміни ємності навантаження.Подмагничивающее полі створюється струмом у спеціальній керуючої обмотці. СУ містить також дві послідовно і симетрично включених з комплексним опором навантаження конденсатора (10-12пФ) зменшення динамічного діапазону зміни реактивної складової навантаження. При потужності активною частиною навантаження (>Р»80 Вт) використовувані в СУ конденсатори повинні мати великим робочим напругою (3-4 кВ) і великий реактивної потужністю (5-7 кВт).

Малюнок 3 –Сумматор потужності

Як датчика аналізованої схеми САР можна використовувати датчик фази вхідного опорусогласующей ланцюга, встановлений не вдомасумматора потужності. Сигнал неузгодженості з фазового датчика надходить на підсилювач постійного струму, вихід якого підключено до керуючої обмотціферровариометра (>ФВ), забезпечуючи у ній необхіднеподмагничивающее полі, і відповідну зміну що компенсує індуктивності СУ. Така зміна відбувається до того часу, поки реактивна складова стане рівної нулю, I>mZзв=0. САР працює у коливальному режимі - близько точки погодження з навантаженням,т.к. коли сигнал з фазового датчика стає рівним нулю,перестраиваемий елемент СУ перетворюється на вихідне стан та циклу повторюється. Але час перехідного процесу замало, й становитьt=0,1 з., тобто. в ВЧ тракті апарату утворюється режим, близька до режиму біжучому хвилі, необхідний дозування потужності,подводимой до пацієнта.

Загальні відомості

Апарати дляУВЧ-терапии, нині найпоширеніший вид високочастотної фізіотерапевтичної апаратури, є генератори електричних коливаньультрависокочастотного діапазону.

Усі випущені промисловістю апарати дляУВЧ-терапии працюють на виділеної частоті 40.68 МГц з допуском ±2%.

Залежно від цільового призначення застосовуються апарати з різноманітною величиною вихідний потужності.

>Переносние апарати в портативному виконанні розраховані на допомогу біля ліжка хворого вдома й у лікарняній палаті. Вона має невеликі габарити і ваги і переносяться однією людиною.Виходная потужність портативних апаратів невелика - 30-40 Вт, і з допомогою може здійснюватися вплив лише з невеликі ділянки тіла.

>Переносние апарати, розраховані перенесення двома особами, мають потужність 70-80 Вт і забезпечують проведення більшості місцевих процедур. Усі переносні апарати є настільні конструкції.

Пересувні апарати використовуються, зазвичай, одному місці в фізіотерапевтичному кабінеті. Вони виконуються як напільних тумб, наділених колесами і ручками для переміщення.Виходная потужність пересувних апаратів становить 300-400 Вт і з допомогою можуть відбуватися всі види лікувальних впливів.

>Блок-схема апарату дляУВЧ-терапии включає у собіелектронно-ламповий генераторУВЧ коливань, вихідний контур (контур пацієнта) та Блок харчування. У пересувних апаратах самостійним блоком є для автоматичного настроювання контуру пацієнта в резонанс із частотою генератора.

>ГенераторУВЧ коливань зібрано зазвичай по найпростіший схемою зсамовозбуждением. Попри значних змін навантаження, які відбуваються за умов експлуатації,однокаскадная схема забезпечує необхідну стабільність частоти.Ступенчатая регулювання потужності генератора здійснюється зміною напруги харчування анода чиекранирующей сіткигенераторних ламп.

Контур пацієнта,индуктивно пов'язаний через шлейф в зв'язку зі анодним контуром генератора, забезпечує передачу енергіїУВЧ коливань у кістковій тканині тіла хворого, є навантаженням для генератора.

Контур пацієнта має у собі розташовану всередині апаратуколебательную систему, що складається з котушок індуктивності і конденсаторів і сполучений з вихідними гніздами апарату, і навіть які перебувають поза апаратуконденсаторние електроди (або індуктор) і дроти, що з'єднують електроди із вхідними гніздами.

Для настройки контуру пацієнта в резонанс використовується конденсатор перемінної ємності, вісь ротора якого виведено на панель управління апарату.Расстройка контуру пацієнта, яка простежується за умов експлуатації через мимовільних переміщень хворого, призводить до змін вихідний потужності і потреба у періодичної підстроюванню контуру. У пересувних апаратах для автоматичного настроювання використовується котра управляє реверсивним електродвигуном електронне пристрій, на вхід якого подається сигнал, пропорційний току анодної чисеточной ланцюга генераторної лампи.Электродвигатель наводить ротор змінного конденсатора в коливальне рух близько становища, відповідного настроюванні контуру пацієнта.

Загальний ККД апаратів дляУВЧ-терапии становить 25 - 40%.

Вимірювача потужності для апаратівУВЧ-терапии

 

Під час розробки, виробництві й ремонті апаратів дляУВЧ-терапии необхідно вимірювати їх вихідні параметри, основними серед яких є: величинаотдаваемой потужності, її стабільність і залежність від зазору, частота генерації і його стабільність, рівень створюваних радіоперешкод.

Всім цих вимірів необхідна навантаження апарату, еквівалентна повносимому у його вихідний контур комплексному опору реальним умовам проведення процедур. Використання нестандартних навантажень, зазвичай фотометричні вимірників потужності, призводить до того, що обсяг вихідний потужності однієї й тієї ж апарату може бути різної, залежно від опору ламп і конструкціїфотометра.

Розроблено типова конструкціяфотометрического вимірювача потужності апаратів дляУВЧ-терапии, службовець одночасно еквівалентній навантаженням (фантомом) попри всі вимірах вихідних параметрів цих апаратів. Активне опір фантома вимірювальногоФ1 еквівалентно опору ділянок тіла при таких процедурах, у яких від апарату потрібно потужність, близька до максимально. Як засвідчили вимірювання, і розрахунки, еквівалентна активна складова навантаження залежно від ділянки тіла, і розміру електродів у межах 30-60Ом.

Основні технічні дані фантома вимірювального: фантом забезпечує вимір високочастотної потужності,отдаваемой апаратами дляУВЧ-терапии в еквівалентну навантаження, буде в діапазоні 5-400 Вт; відносна похибку вимірювання високочастотної потужності приградуировке на частоті 50 гц вбирається у ±10%; відносна похибку вимірювання відносини високочастотних потужностей вбирається у ±5%; опір еквівалентній навантаження фантома усімподдиапазонах у межах 30-60Ом; час встановлення показань вбирається у 5 з; габаритні розміри фантома450х330х320 мм; маса (без змінних частин 17-ї та приладь) трохи більше 10 кг.

Принципова електрична схема фантома приведено на рис. 4.Фантом складається з еквівалентній навантаження іфотометрической вимірювальної схеми.

>Эквивалентная навантаження є паралельно з'єднані лампи розжарювання типу.Лампи мають циліндричну колбу і витягнуту в лінію нитку напруження з висновками за протилежні кінці колби, Перевага таких ламп для високочастотних вимірів перед звичайними залежить від меншою індуктивності волоски розжарення ще (через брак витків), більшої електричної міці й менших діелектричних втрати (через рознесення уведень).

Опір ламп розжарювання залежить від величини розсіюваною у яких потужності. Щоб значення опору навантаження перебував у межах 30-60Ом, весь діапазон вимірюваних потужностей розбитий на 6поддиапазонов, у яких використовується різний набір ламп. У початковій частини кожногоподдиапазона опір навантаження мінімально, але з нижче 30Ом, зі збільшенням потужності опір ламп зростає, не перевищуючи, проте, до кінцяподдиапазона 60Ом.

Якщо апараті є пристрій для автоматичного настроювання вихідного контуру, то виміру потужності виробляють під час роботи автоматики. Значення вихідний потужності у своїй на повинен відрізнятися понад 15% від величини, отриманої при настроюванні вручну.

З допомогою фантома перевіряють і стабільність роботи апарату дляУВЧ-терапии. І тому вимірюють потужність відразу після включення апарату і закінчення часу, обумовленого в технічних умовах. Розмір потужності, вимірюваною наприкінці випробувань, має відрізнятися понад 20% від початковій величини. У процесі випробувань кожні 20 хв виробляють підстроювання вихідного контуру, а апаратах із автоматичною настроюванням контролюють безвідмовність роботи автоматики.

>Рис 4 – Принципова електрична схема фантома вимірювальногоФ1.

>Фантом використовують також і перевірки симетричності вихідного контуру апаратів дляУВЧ-терапии.Симметричность вихідного контуру має значення задля забезпечення достатньої величини потужності попри всі видах процедур. Якщо проводиться процедура з різко вираженоїнесимметричностью завантаження (різні розміри електродів, різні зазори під кожним із електродів тощо. п.), то, при несиметричному вихідному контурі апарат може віддавати номінальною потужності.

Для контролю симетричності вихідного контуру до апарата підключають кругліконденсаторние електроди найбільшого діаметра з наявних у комплекті. Потужність, що віддається апаратом, вимірюють при розташуванні однієї з електродів впритул до диска фантома, а іншого - з зазором 3-5 див і навпаки. Розбіжність у величинах вимірюваних потужностей має перевищувати 20% від більшої величини.

>Фантом також використовують як навантаження апаратів дляУВЧ-терапии виміру атмосферного явища стабільності частоти і підвищення рівня радіоперешкод.

>Измерительний фантомФ1 також придатний й у виміру середньої потужності апаратів для імпульсноїУВЧ-терапии.


ЛІТЕРАТУРА

1. Системи комплексноїелектромагнитотерапии: Навчальний посібник для вузів/ Під ред А.М.Беркутова,В.И.Жулева, Г.А. Кураєва, О.М.Прошина. – М.: Лабораторія Базових знань, 2000 р. –376с.

2.Ливенсон Г.Р.Электромедицинская апаратура. :[Учбов. посібник] -Мн.: Медицина, 2001. -344с.

3. Катона З. Електроніка до медицини: Пер. звенг. / Під ред.Н.К.Розмахина -Мн.: Медицина 2002. -140с.


Схожі реферати:

Навігація