УДК 546.212:576.7

О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕХАНОТРОННОГО ДАТЧИКА ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В УСТРОЙСТВЕ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ СВОБОДНОЙ ВОДЫ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЯХ

© 1997г. Л. Л. Лямец

В устройстве для определения содержания свободной воды в биологических тканях [1] необходимо измерять малые линейные перемещения чувствительной мембраны, установленной на крышке корпуса. В процессе физико-химической реакции, возникающей после погружения образца биологической ткани в этанол, происходит изменение объема системы {этанол - образец биологической ткани}, сопровождающееся линейными перемещениями мембраны. В данной статье рассматривается возможность использования электронной схемы преобразователя линейного перемещения в электрический сигнал на базе механотронов промышленного изготовления.

Измерение малых линейных перемещений является одной из важнейших задач экспериментальных исследований в различных областях науки и техники. Наибольший практический интерес представляют устройства, осуществляющие преобразование линейных перемещений в электрический сигнал (ток или напряжение). В основу работы преобразователей линейных перемещений в электрический сигнал могут быть положены различные физические принципы.

При измерении малых линейных перемещений наиболее целесообразно использовать механотроны. Механотроны представляют собой электронные лампы, снабженные устройством для изменения взаимного расположения электродов и расстояния между ними. Перемещение электродов в механотронах производится за счет прогиба мембран, сильфонов или трубок, впаянных в стенки лампы. Характерной особенностью механотронов является весьма высокая чувствительность к малым перемещениям электродов лампы.

Существует большое количество схем механотронов. Наибольшее практическое распространение получили механотроны, выполненные в виде диода с переменным расстоянием между катодом и анодом. Теоретически между анодным током I_a механотрона и конструктивными параметрами лампы существует следующая математическая зависимость

где K=2.3410^-6, Q_K - площадь катода в см² , U_a - анодное напряжение в вольтах, - расстояние между катодом и анодом в см. Схема, поясняющая работу механотронного датчика, показана на рис. 1.

Рис. 1. Схема механотрона

1- катод, 2 - аноды, 3 - постоянные плечи электрической мостовой схемы

При изготовлении датчиков перемещений практически можно использовать механотроны 6МХ1Б, 6МХ1С, 6МХ2Б, 6МХ3С, 6МХ4С, 6МХ5С. Эти электронные лампы предназначены для прецизионного измерения линейных перемещений в контрольно-измерительных устройствах широкого применения. Технические характеристики указанных типов механотронов можно найти в справочниках по отечественным приемно-усилительным лампам [2]. Например, механотрон 6МХ2Б имеет следующие характеристики: напряжение накала 6 - 6,6 В, напряжение анода 20 В, ток анода 12 мА, диапазон измеряемых перемещений 100 мкм.

Преимущество механотронных датчиков линейных перемещений заключается в высокой чувствительности, простоте включения и высокой надежности [3]. Но главное достоинство заключается в том, что основной измерительный элемент имеет промышленное стандартное изготовление.

ЛИТЕРАТУРА

1. Махнач М. М. Устройство для определения содержания свободной воды в биологических тканях. - Патент РФ №2089903.

2. Кацнельсон Б. В., Ларионов А. С. Отечественные приемно-усилительные лампы и их зарубежные аналоги. - М.: Энергия, 1974. - С. 437-442.

3. Лямец Л. Л. Применение экспоненциальных полиномов для структурного биомеханического анализа сосудистой стенки. - Математическая морфология. - Т. 2. - Вып. 1. - 1997. - С. 71-82.

Исследование выполнено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (Проект РФФИ №96-04-50991).

Кафедра радиотехники

Смоленская военная академия ПВО СВ РФ

Поступила в редакцию 20.12.97.