Устройство для измерения биоэлектрических сигналов растений

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспубликпа делам изабретеиий к атлрмтийОпубликовано 23.10.82. Бюллетень 39 Дата опубликования описания 28. 0,82(54) УСТРОЛСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ РАСТЕНИИИзобретение относится к биологии растений, в частности для измерения биопотен.циалов и напряженности их естественного электрического поля.Известно устройство для экспресс-диагностики функционального состояния растений, в соответствии с которым снимаемый с растений биосигналы усиливают и преобразуют с помощью поляризационных, пороговых и двустабильных элементов, после чего восстанавливают их временные и амплитудные параметры 1.Однако исследуемый био сигнал усиливают и преобразуют его параметры с помощью нескольких видов обработки сигналов, выполняемых на базе поляризационных, пороговых и двустабильных схем, что приводит к возникновению в измерительных цепях шумов, обусловленных флуктуационными и релаксационными процессами, снижающих чувствительность измерений. Кроме того, устройство.не позволяет измерять напряженность естественного электрического поля растений.Целью изобретения является повышение чувствительности измерений биоэлектрических сигналов растений. Поставленная цель достигается тем, чтоустройство дополнительно снабжено сумматором, умножителем частоты и квадратичным детектором, при этом выходы генераторов через последовательно соединенные сумматор, умножитель частоты и квадратичный детектор соединены с входом преобразователя частоты в напряжение.На чертеже приведена схема для измерения биоэлектрических сигналов растений.Схема содержит два воспринимающихэлектрода 1 и 2, которые через резисторы 3 и 4 величиной порядка 1 МОм, предназначенные для исключения влияния еМкости электродов на результаты измерений, соединены один с катодным, а другой с анодным 15 выводами встречно-включенных пар 5 и 6варакторов, образующих частотные модуляторы генераторов 7 и 8, позволяют реализовать противофазную частотную модуляцию, сумматор 9, входы которого соединены с выходами генераторов, а выход подключен ко входу умножителя 1 О частоты, к выходу которого подключен квадратичный детектор 11, предназначенный для суммирования квадратов сигналов с частотой колебаний, равной умноженной в целое число раз частоте генераторов, выделения сигнала частоты взаимной модуляции и получения синусоидальной формы этого сигнала. Выход квадратичного детектора подключен к входу преобразователя 12 частоты в напряжение, к выходным клеммам которого подключают индикатор или регистрирующее устройство, например самописец.Устройство работает следующим образом.При отсутствии исследуемого биосигнала или воздействующего электрического поля растения, частоту колебаний на выходе квадратичного детектора 11 устанавливают с помощью подстройки частоты генератора равной нулю.При воздействии биосигнала на воспринимающие электроды 1 и 2 разница частот Л 1 между генераторами принимает значение, пропорциональное амплитуде исследуемого сигнала,После суммирования сигналов частота каждого из этих колебаний одновременно умножается в целое число раз, в связи с чем мгновенное значение Л 1 также умножается на величину, равную коэффициенту умножения, т. е, принимает значение равное ХЛ 1, где И - коэффициент умножения. Квадратичный детектор, на вход которого одновременно поступает два сигнала, выделяет на выходе своего фильтра низкой частоты продукт взаимной модуляции с частотой, равной МЛ 1, и восстанавливает синусоидальную форму этого сигнала, что исключает влияние высших гармоник на результат измерений и снижает фон собственных помех.Значение частоты колебаний продукта взаимной модуляции, равное Л 1, преобразуют в напряжение, т. е. восстанавливают временные и амплитудные параметры исследуемого биосигнала, но на более высоком энергетическом уровне.Таким образом, линейное преобразование параметров биосигналов происходит на двух модулируемых по частоте высокочастотных колебаниях, а их восстановление осуществляется на низкой частоте продукта взаимной модуляции, который получают после одновременного умножения высокочастотных колебаний и последующего суммирования квадратов высших гармоник, в связи с чем первоначальное мгновенное значение разностной частоты между колебаниями, пропорциональное амплитуде биосигнала, умножается в число раз, равное коэф 5 фициенту умножения высокочастотных колебаний.,Один частотный вид преобразования ивосстановления параметров исследуемогосигнала исключает другие виды или их комбинации, которые спосОбствуют возникновению собственных шумов, ограничивающихчувствительность измерений.В данном случае чувствительность измерения параметров биоэлектрических сигналов определяется только крутизной модуляционной характеристики частотного модулятора и стабильностью средней частоты высокочастотных колебаний.Повышение чувствительности достигается за счет реализации преимуществ частотной модуляции высокочастотных колебаний20 исследуемых биосигналов, умножения часто-ты этих колебаний, квадратичного детектирования суммарного сигнала и частотного детектирования продукта взаимной модуляции,в связи с чем восстановленный сигнал практически не содержит помех.25Формула изобретенияУстройство для измерения биоэлектрических сигналов растений, включающее датчики,генераторы с управляемыми по частоте колебательными системами и преобразовательчастоты в напряжение, отличающееся тем,что, с целью повышения чувствительности,оно дополнительно снабжено сумматором, умножателем частоты и квадратичным детектором, при этом выходы генераторов черезпоследовательно соединенные сумматор,умножитель частоты и квадратичный детектор соединен с входом преобразователя частоты в напряжение.40Источники информации,принятыево внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР731927, кл, А 01 б 7/00, А 01 М 27/04,1977 (прототип).Составитель В. Алек Техред И. Верес Тираж 699 И Государственного комит делам изобретений и о 1 кМосква, Ж - 35, РаушскаяП Патент, г. Ужгород, ул Редактор Н. БобковаЗаказ 7194/бВНИИПпо113035,Филиал ПП сеевКорректорПодписноеета СССРрытийнаб., д. 4/5Проектная,о ол