Способ определения свойств материальных объектов и устройство для его осуществления

)ч. 1141329, кл. 6 0Авторское свидМ 1378814, кл, А 6 М. 24и Н,К,Ященко(Я етельство СССР И 27/24, 1983. етельство СССР В 5/00, 1986,ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 54) СПОСОБ МАТЕ РИАЛ ЬН СТВО ДЛЯ ЕГ (57) Изобретен ность определ го объекта интегральной ских свойств и сти и может на и биологии пр состояния био областях при и ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОИСТВ ЫХ ОБЬЕКТОВ И УСТРОЙО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ие позволяет повысить точения свойств контролируемоза счет обеспечения оценки его физико-химичеувеличения информативнойти применение в медицине и исследовании физического объектов, а также в других сследовании физико-химических своиств различных объектов. Исследуемый объект помещают в высокочастотное электрическое поле между обкладками конденсатора, к которым приложено напряжение в виде пачек затухающих синусоидальных радиоимпульсов с регулируемой амплитудой и частотой заполнения. Это напряжение плавно увеличивают до возникновения разряда в междуэлектродном промежутке. В момент возникновения разряда, что сопровождается появлением свечения, измеряют время задержки между началом пачки импульсов, при которой возник разряд, и моментом возникновения разряда и величину напряжения в момент возникновения разряда, после чего вычисляют индекс К, равный отношению этих величин. О свойствах исследуемого объекта судят либо путем сравнения значений индексов К на данной частоте для исследуемого объекта и того же вида объекта в норме, либо путем сравнения частотных зависимо1660572 стей индекса К. Исследуемый объект помещается в камеру 9, которая вместе с фотоприемником 10 составляет датчик 3, куда поступает напряжение с выхода генератора 2 высоковольтных радиоимпульсов, Последний управляется блоком 1 управления, содержащим блок 6 запуска, генератор 7 линейно изменяющегося напряжения и блок 8 регулировки частоты, ИндексК выИзобретение относится к исследованиям физических и химических свойств материальньгх объектов и может быть использовано в медицине для исследования физического состояния биообъектов, в технике для исследования свойств материалов и веществ, а также в других областях народного хозяйства для определения физико-химических свойств веществ, живых организмов и материалов.Цель изобретения - повышение точности определения свойств объекта путем обеспечения интегральной оценки его физико-химических свойств и увеличение информативности, а.также расширение функциональных возможностей.Способ определения физико-химических свойств материальных объектов состоит в воздействии на объект или его часть, помещенные между электродами, высокочастотным электрическим полем, напряженность которого увеличивают до возникновения разряда в междуэлектродном пространстве. При этом воздействующее поле создают приложением к электродам пачек затухающих синусоидальных радиоимпульсов с нарастающей амплитудой напряжения, регистрируют параметры воздействия, а о свойствах исследуемого объекта судят по знаку и величине отклонения значения индекса К исследуемого;объекта для заданной величины электрического поля (приложенного к электродам напряжения) по сравнению со значением индекса К, характерного для того же вида объектов в норме для той же частоты радиоимпульсов, при этом индекс К определяют из соотношениягК= - ,0где г - временной интервал между началом первой пачки радиоимпульсов, вызвавшей разряд, и моментом возникновения разряда;0 - значение напряжения в момент возникновения разряда.С целью расширения функциональных возможностей регистрируют частотную зачисляется в блоке 4 обработки и вычисления, содержащем компаратор 11, блок 12 измерения временного интервала, генератор 13 тактовых импульсов, блок 14 деления, формирователь 15 импульсов, блок 1.6 выборки-хранения и аналого-цифровой преобразователь 17., Результаты измерений регистрируются в блоке 5 регистрации. 2 с. и 4 з.п, ф-лы, 3 ил. висимость индекса К, о свойствах исследуемого объекта судят по знаку и величине отклонения частот, соответствующихположению максимумов индекса К исследу 5 емого объекта по сравнению с частотами,соответствующими положению максимумов индекса К, характерных для того жевида объектов в норме, В этом случае исследования повторяют последовательно на10 нескольких частотах, регистрируют параметры воздействующего напряжения, егочастоту и напряжение, а также регистрируют временной интервал г от момента приложения пачки радиоимпульсов, вызвавшей15 разряд и свечение, до момента возникновения разряда, относят величину временногоинтервала к величине напряжения и строятзависимость изменения отношения этих параметров (индекс К) от частоты, при этом20 закон изменения во времени напряженности электрического поля сохраняют неизменным в ходе измерений, а диапазонизменения частот.варьируют в зависимостиот вида исследуемого объекта,25 П р и м е р 1. Регистрация термическоговоздействия на кожу животного.По известной методике на задней ногеморской свинки вызывают ожог Нстепени,Устанавливают датчик на месте ожога и под 30 ключают его к источнику затухающих синусоидальных радиоимпульсов, амплитудукоторых плавно увеличивают до возникновения разряда в междуэлектродном пространстве рабочего органа, регистрируя35 параметры воздействия: частоту и амплитуду воздействующих импульсов, В моментвозникновения свечения между электродами фиксируют время 11 приложения, времят 2 возникновения свечения и соответствую 40 щую ему величину мгновенного значениянапряжения О вычисляют т= 12-И, определяют индекс К в заданном диапазоне частот,Аналогичное измерение производят на симметричном участке.45 Максимальное значение индекса К в области термического ожога имело место начастоте 50 кГц, в та время как над областью здорового участка тела максимальное значение индекса К имело место на частоте 90 к Гц.П р и м е р 2. Определение влияния растворимых солей на физико-химические свойства дистиллированной воДы, Заполняют кювету дистиллированной водой и регистрируют кривую зависимости индекса К от частоты, максимальное значение индекса К определено на частоте 38 кГц,В кювету наливают 1 О-ный водный раствор хлористого кальция, регистрируют частотную зависимость индекса К, при этом результат показал для исследуемого раствора наличие двух максимумов индекса К - на частотах 42 кГц и 18 кГц.При заполнении кюветы 10;-ным водным раствором хлористого кальция регистрируется также два максимума кривой частотной зависимости индекса К - на частотах 44 кГц и 18 кГц.Таким образом, изменение физико-химических свойств воды эа счет изменения концентрации растворенных в ней веществ сопровождается изменением количества максимумов частотной зависимости индекса К и изменением их частот,П р и м е р 3, Определение всхожести семян сахарной свеклы.Заполняют кювету дистиллированной водой, регистрируют частоту максимума кривой зависимости индекса К от частоты для воды 38 кГц,В кювету с исследуемой водой помещают 5 жизнеспособных семян сахарной свеклы в герметичной упаковке (например, в стеклянной пробирке), регистрируют частоту максимума частотной зависимости индекса К 40 кГц.Далее извлекают упаковку и помещают новую упаковку с нежизнеспособными семенами (5 шт.), при этом максимум частотной зависимости индекса К регистрируют на частоте 37 кГц. Таким образом, в результате проведения исследований согласно предлагаемому способу представляется возможным определение качества посевного материала.На фиг.1 изображена структурная схема устройства для определения свойств материальных объектов; на фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг,3, - вариант конкретного выполнения узла датчика для определения свойств материалов (жидкостей, сыпучих тел); на фиг.4 - вариант конкретного выполнения узла датчика для исследования свойств объектов значительных размеров, в том числе живых.510 20,50 Когда напряженность поля между электродами достигнет соответствующего уровня, возникает разряд и свечение газовойсмеси в полости 23 камеры 9, Свечение через прозрачные стенки камер 22 и 18 воздействует на фотоприемник 10, входное окно которого располагают вблизи повеохности прозрачной камеры 18,В фотоприемнике 10 световая знергияпреобразуется в электрический сигнал, далее поступающий на ком.пмоо 11,15 20 25 30 35 40 45 Устройство содержит (фиг,1) блок 1 управления, генератор 2 высоковольтных радиоимпульсов, датчик 3, блок 4 обработки и вычисления и блок 5 регистрации, В свою очередь блок 1 управления содержит блок 6 запуска, генератор 7 линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН 7) и блок 8 регулировки частоты, Датчик 3 включает камеру 9 для размещения исследуемого объекта, которая в зависимости от вида исследуемого обьекта может иметь различную конфигурацию и фотоприемник 10. Блок 4 обработки и вычисления содержит компаратор 11, блок 12 измерения временного интервала, генератор 13 тактовых импульсов, блок 14 деления, формирователь 15 импульсов, блок 16 выборки-хранения и аналого-цифровой преобразователь 17,Варианты конкретного выполнения узла датчика 3 (фиг.3 и 4) включают плоскую диэлектрическую прозрачную камеру 18 с прозрачным электролитом 19 в ее полости, погруженным,в электролит 19 электрическим контактом 20 с отводящим проводом 21, контактирующую с камерой 18 плоскую прозрачную диэлектрическую разрядную камеру 22, полость 23 которой заполнена смесью газов, исследуемое вещество (жидкость) в сосуде (кювете) 24 (фиг,3) между камерой 22 и электродом 25. На фиг,4 указаны часть исследуемого объекта 26,заземления 27 электрода 25 и объекта 26,Устройство работает следующим образом,В блоке 8 устанавливают заданную частоту рабочего диапазона генератора 2, характерного для исследуемого объекта. Включают ГЛИН 7, вырабатывающий нарастающее пилообразное напряжение, подаваемое на вход управления амплитудой генератора 2 высоковольтных радиоимпульсов напряжения, на выходе которого формируется пачка возрастающих по амплитуде импульсов затухающих колебаний (фиг.2), Таким образом, плавно увеличивают амплитуду напряжения, прикладываемого между электродом 25 и электродом, образуемым камерой 18 с электролитом 19 и контактомИмпульсы с выхода генератора 2 также поступают на формирователь 15, который по их переднему фронту вырабатывает импульсы (много больше длительности переднего фронта импульса генератора 2), передним фронтом которых осуществляется запуск блока 12 измерения временного интервала и заполнение его тактирующими импульсами от генератора 13, а по заднему фронту - останов блока 12 и сброс его до прихода очередного импульса.В момент прихода импульса с амплитудой, достаточной для того, чтобы вызвать разряд между электродами, заполнение тактирующими импульсами в блоке 12 измерения временного интервала прекращается передним фронтом импульса с компаратора 11 и выдается команда на считывание сигнала из блока 12 в блок 14 деления.Одновременно импульсы с генератора 2 поступают также на вход блока 16 выборки- хранения, считывание из которого осуществляется по сигналу с компаратора 11, и через АЦП 17 информация о напряжении О, при котором происходит разряд, поступает на второй вход блока 14, в котором вычисляется индекс К как отношение временного интервала тк значению напряжения О, Сигнал с выхода блока 14 деления поступает на блок 5 регистрации, после чего цикл повторяется сначала.На выходе блока 5 автоматически получают частотную характеристику индекса К для исследуемого объекта в заданном диапазоне частот,Формула изобретения 1. Способ определения свойств материальных объектов, состоящий в том, что на объект или его часть, помещенные между электродами, воздействуют высокочастотным электрическим полем, увеличивая его до возникновения разряда в междуэлектродном пространстве, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения свойств объекта путем обеспечения интегральной оценки его физико-химических свойств и увеличения информативности, воздействующее поле создают приложением к электродам пачек затухающих синусоидальных радиоимпульсов с нарастающей амплитудой напряжения и регистрируют параметры воздействия, а о физико-химических свойствах объектов судят по знаку и величине отклонения значения индекса К. исследуемого объекта на рабочей частоте для заданной величины электрического поля по сравнению со значением индекса К, характерного для того же вида объектов в норме на той же частоте, при этом индекс К определяют из соотношения 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 К= г/О,где т - временной интервал между началом первой пачки радиоимпульсов, вызвавшей разряд, и моментом возникновения разряда;О - значение напряжения в момент возникновения разряда2, Способ по и 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, регистрируют частотную зависимость индекса К, о свойствах исследуемого объекта судят по знаку и величине отклонения частот, соответствующих положению максимумов индекса К исследуемого объекта, по сравнению с частотами, соответствующими положению максимумов индекса К, характерных для того же вида объектов в норме,3. Устройство для определения свойств материальных обьектов, содержащее последовательно соединенные блок управления, генератор высоковольтных радиоимпульсов, датчик, блок обработки и вычисления и блок регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повь 1 шения точности определения свойств объекта путем обеспечения интегральной оценки его физико-химических свойств и увеличения информативности, в нем генератор высоковольтных радиоимпульсов выполнен в виде генератора высоковольтных затухающих радиоимпульсов с регулируемой начальной амплитудой импульсов и частотой их заполнения, при этом выход блока обработки и вычисления подключен к выходу блока управления, а второй его вход - к выходу генератора высоковольтных затухающих радиоимпульсов.4, Устройство по п.3, о. т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок обработки и вычисления выполнен в виде последовательно соединенных компаратора, блока измерения временного интервала, к второму входу которого подключен генератор тактовых импульсов, и блока деления, а также формирователя импульсов и последовательно соединенных блока выборки-хранения и аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к второму входу блока деления, а второй вход - к входу "Сброс" блока деления, выходу блока деления и первому входу блока выборки-хранения, второй вход которого соединен с входом формирователя импульсов, выход которого подключен к третьему входу блока измерения временного интервала, первый вход которого соединен также с третьим входом блока выборки-хранения, причем вход компаратора, вход формирователя импульсов и выход блока деления являются соответственно первым и вторым входами и выходом блока обработки и вычисления.5. Устройство по п,З, отл и ч а ю ще ес я тем, что блок управления содержит блок регулировки частоты и генератор линейно изменяющегося напряжения, выходы которых соединены с выходной шиной блока управления, а входы - с входом блока управления, причем дополнительный вход генератора линейно изменяющегося напряжения подключен к блоку запуска,6. Устройство по п,З, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что датчик содержит камеру или5 кювету для размещения исследуемого объекта, по двум сторонам которой напротиводна другой размещены пластины конденсатора, являющиеся входом датчика, а напротив третьей, прозрачной стороны10 установлен фотоприемник, выход которогоявляется выходом датчика,1660572 27Составитель А,фальцман Редактор А.Долинич Техред М.Моргентал Корректор И,Муска- Заказ 1858 Тираж 463 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101