Устройство для определения тепловых эффектов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 735979 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(61) Дополнительн авт. сви ву Зая влено 01.0(51)М, Кл 3561/18-2 6 01 М 25/20З) УДК 536,61 (088.8) и исоедииением риоритет публиковаио 2 50 юетень1ния 30.05,8 ия опис ата опубли 72) Авторы изобретения Л. С. Кременчугский и С. лу енко Н 71) Заявитель сследовательский институт медикобиологически проблем 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕ ТЕПЛОВЫХ ЭФФЕКТОВ ироэлектрический эф Изобретение относится к области технической и медицинской физики, например, к средствам исследования функции внешнего дыхания человека.Известные устройства подобного типа основаны на наличии температурной зависимости пироэлектрического поля в керамике 11. В общем случае формируемый в ниро-сегнетоэлектрическом кристалле сигнал является функцией его электрических, тепловых и механических свойств или иначе: величины энтропии ( 9 ), электроиндукции (Д) и деформации ( О ) кристалла являются результатом действия сил: температуры (Т), электрического поля (Е) и механического напряжения (6), Указанные параметры в кристалле связаны прямым и косвенным образом. Так, например, при Т: /си" непосредственно изменяется индукция Д и возникает собственно пироэлектрический эффект, хотя возможно индуцирование и вследствие теплового расширения й пьезоэлектрического эффекта. бусловлнерги ямым изменением тепло за решетки кристалл деформацией. При ческого действия электрический ко деляться вторым ческой проницаем го намии аэ индика потока духа пиродолж н опреффициентизменением диэлектристи, пьезоэлектричесугих жесткостей. ого модуля и уп Ближайшим по технической сущнои достигаемому результату является м пературныи дат каркасной рамк борбдочной и о Т ермочувствит представляет с 15 оЬ осприни лечет измене ивления и со Етственно измеряема в измерительной о О г ыходног ме устроиства, Недостаткам являются; нево известного устройс ть прямого зм(23) Ппо делам изобретенийи открытийД ик, выполненныи в виде , изогнутой по форме подологубной частей лица 2 льный элемент датчика бой сетку из тонких промающих температуру, что е электрического сопро3 735979мерения переноса энергии нестационар- выполнена в виде двух пироактивныхных во времени потоков газовой среды пластин 6 и 7, имеющих противоположотносительно низкая чувствительность но направленную поляризациюя зацию и зеркальтермопреобразователя вследствие ограни- ную поверхность 8, вторая грань 9 выченной величины его температурного ко полнена в виде двух пироактивных пласэффициента сопротивления наличие по- тин 10 и 11 с противоположноположнои направгрешностей измерения вследствие невоз- ленностью поляризации ии внутренней поможности исключения влияния внешних верхностью 12 покрытой золототепловых потоков; селективность выход-. а третья грань 13 имеет две пироактивной характеристики термопреобразователя 10 ные пластины 14 и 15, но с одинаковов диапазоне инфракрасного излучения, на направленной поляризацией и внутреннейпример, от 5 до 40 мкм; инерцион- поверхностью 16, идентичной второй иность термопреобразователя, не позволяю- первой граням 5 и 12.щая исследовать динамические характе- Для исследования тепловых эффектовристики нестационарных во времени 1 внешнего дыхания человека полумаску 2потоков газовой среды. укрепляют на лицев .ходе чего обеспеЦелью изобретения является повыше- чивают плотное прилегание основания поние точности и чувствительности опреде- лумаски к поверхности абтю Прации. роизления, водят коммутацию пироактивных пластинЭто достигается тем, что калориметрив соответствии с измерительной схемойческую ячейку выполняют проточной в ви- устройства. После окончания этой операде пироэлектрической детекторной ловуш- ции устройство готово к работе, после. ки, представляющей собой трехгранную довательность которой поясняется струкполую правильную пирамиду, каждая из турной схемой (см. фиг. 3). Сигналы отсторон которой составляет 0,577 от ха каждого из детекторов 17 поступают нарактерного размера профиля поперечного усилители 18, а затем на коммутаторсечения потока воздуха, 19, производящий периодическое подклюОдна грань пирамиды выполнена в чение измерительных каналов к преобравиде двух пироактивных пластин, имею- , зователю аналог-код 20, В последнемщих противоположно направленную поля поступившая информация преобразуетсяризацию и внутреннюю зеркальную поверх- в десятиразрядные двоичные коды, котоность, отражающую инфракрасные лучи, на- рые в последовательном виде вводятсяпример, в диапазоне от 5 до 40 мкм, в вычислительный комплекс 21, постродругая грань пирамиды, выполненная енный на базе электронно-вычислительидентично первой грани, имеет внутрен- З 5 ной машины.нюю поверхность, покрытую, например, Устройство центрального управлениязолотой чернью, поглощающей инфракрас вычислительного комплекса 21 обесные лучи в том же диапазоне, а третья печивает выбор программы, реализациягрань пирамиды, идентичная первой и которой необходима в данное время, повторой г аням с бр " р набжена пироактивными40следующее чтение этой программы и выпластинами с однонаправленной поляри- полнение каждой операции в отдельности,зацией. Периодическая регистрация измеряемыхНа фиг, 1 схематически изображено параметров осуществлялась на бумажномописываемое устройство, на фиг. 2- рулоне 23 по программе или вызову опепринципиальная элект рическая схема уст- ратора. Длительное хранение и ввод в45ройства на фиг. 3 - сф . - труктурная схема вычислительный комплекс 21 информации,измерительного комплекса записанной автоматически или вручную,Устройство сост ио т из калориметри- обеспечивается внешним накопителеческом наои ячеики 1, выполненной, например, перфоленте 24,в виде пол маски 2 сУ основанием 3, Регистрация тепловых эффектов внеш 50изогнутым по фо ме частиф Р лица челове- него дыхания с помощью предложенногока и снабженной пи эиро лектрическои детек- устройства позволяет существенно повынторной ловушкой 4 п ер дставляющеи пра- сить точность (на порядок) по сравнениюнвильную пол ю т ехг ан юу р . р ну пирамиду, с известными устройствами подобного тикаждая из сто он кото о"р р й составляет55па, резко .(до долей секунд) уменьшить0 577 о хот характерного размера профиля инерционность измерений, что дает непоперечного сечения потока воздуха. только значителительныи технико-экономиОдна грань 5 детекторной ловушки 4 ческий э екффект, но позволяет применять735979 5 25 устройство при изучении динамики процессов нестационарного газообмена,термографии поверхности тела человека и т.п. формула изобретения 1. Устройство для определения тепловых эффектов, преимущественно при внешнем дыхании человека, состоящее из полумаски, с основанием, изогнутым по форме части лица, капориметрической ячейки, тепломеров, измерительной схемы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности определения, калориметрическая ячейка выполнена проточной в виде пироэлектрической детекторной ловушки, представляющей собой трехгранную полую правильную пирамиду, каждая из сторон основания которой составляет 0,577 от характерного размера профиля поперечного сечения потока воздуха. 62. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что одна граньпирамиды выполнена в виде двух пироактивных пластин, обладающих противоположно направленной поляризацией ивнутренней зеркальной поверхностью,отражающей инфракрасные лучи, например, в диапазоне от 5 до 40 мкм;другая грань пирамиды, выполненная 10 идентично первой грани, имеет внутреннюю поверхность, покрытую, например, золотой чернью, поглощающейинфракрасные лучи в том же диапазоне,а третья грань пирамиды, идентичнаяпервой и второй граням, снабжена пироактивными пластинами с однонаправленной поляризацией. Источники информации,20 принятые во внимание при экспертизе:1.Вобрав .С.1 одагд О.Реч. ЯсЛвМр.,333,118, 1967.2. Авторское свидетельство СССР307789 ф кл А 61 В 5/05 фСоставитель В, Вертоградскийр Техред А. Шепанская Корректор С, Шекм иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,дактор аз 24 17/35 Тираж 1 О 19 НИИПИ Государств еннпо делам изобрет 113035, Москва, ЖПодписное о комитета СССР ний и открытий 5, Раушская наб., д.