ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА, 2008, № 4, с. 164-165
_ ПРИБОРЫ, ИЗГОТОВЛЕННЫЕ _
--В ЛАБОРАТОРИЯХ -
УДК 53.082.6+536.521.2 +617.7
МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ РАДИОМЕТР ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ © 2008 г. А. В. Афанасьев, И. Я. Орлов, И. А. Никифоров
Поступила в редакцию 30.12.2007 г. После доработки 31.01.2008 г.
Портативный микропроцессорный инфракрасный (и.к.) радиометр предназначен для медико-биологических исследований в инфракрасном диапазоне длин волн (2-25 мкм). Радиометр позволяет бесконтактно измерять температуру поверхностей биологических тканей в диапазоне 10-50°С на расстоянии 10-40 мм от объекта измерений.
На рисунке приведена структурная схема разработанного радиометра. Радиометр построен по модульному принципу и состоит из двух функционально-зависимых частей - модуля оптико-электронного преобразователя ОЭП и модуля управления и обработки данных. В и.к.-радиометре используется модуляционный принцип измерения, т.е. выходной сигнал пироприемника пропорционален разности радиационных температур исследуемого объекта и эталонного излучателя [1].
В качестве оптики использована диафрагмированная оптическая система, состоящая из укороченных и.к.-световодов основного (измерительного) и компенсационного каналов с чернением изнутри.
Применение диафрагмированной оптической системы в и.к.-радиометре обеспечивает угол визирования 1:50, защиту термочувствительного элемента от внешних воздействий и вредных факторов (пыль и др.). Кроме того, разработанная оптика позволяет полностью устранить ошибку, связанную с возможным изменением температуры оптической системы и эталонного излучателя.
Для контроля расстояния до излучающего объекта применяется система светового целеука-зателя, что позволяет изменять и контролировать расстояние и площадь поверхности излучения.
И.к.-радиометр построен на базе CMOS 8-битного микроконтроллера AVR®, работающего на частоте 16 МГц. Микроконтроллер обеспечивает функционирование прибора, осуществляет управление всеми его функциональными частями и обмен данными с персональным компьютером (п.к.), а также оптимальную фильтрацию сигнала и его интегрирование с различными постоянными вре-
RS-232/USB
9 В
Структурная схема радиометра. АЦП - аналого-цифровой преобразователь.
МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ РАДИОМЕТР ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 165
мени. Постоянные времени могут устанавливаться непосредственно во время измерений.
Для связи и.к.-радиометра с п.к. используется интерфейс RS-232/USB, протокол обмена структуры MODBUS® и программное обеспечение для п.к. Используя персональный компьютер и разработанное программное обеспечение, можно проводить необходимую обработку полученных данных (например, вычисление дисперсии результатов измерения), их отображение в реальном времени в виде графика, создание и печать отчетов, архивацию результатов и ведение баз данных. Возможна настройка, калибровка и тестирование прибора.
Основные технические характеристики. Диапазон измеряемых температур 10-50°С; рабочая длина волны 2-25 мкм; относительная погрешность измерения не хуже 0.5% во всем диапазоне измеряемых температур; время измерения в одной точке 0.2-5 с; угол визирования 1:50; наличие светового целеуказателя и системы пылезащиты; интерфейсы связи с п.к. RS-232 или USB; питание от внешнего источника напряжением 9 В или от встроенных аккумуляторных батарей.
Прибор прошел медицинскую апробацию в Медсанчасти № 50 г. Сарова, где были исследованы офтальмологические патологии, была иссле-
дована динамика поверхностной радиационной температуры глазного яблока в процессе лечения воспалительных и дистрофических заболеваний, динамика температурной асимметрии после хирургических операций. Получены новые результаты, которые были опубликованы в медицинских изданиях [2].
Результаты медицинских исследований показывают перспективность использования разработанного и.к.-радиометра при медико-биологических исследованиях, в частности в эргономике, при диспансеризации и профосмотрах населения, при оценке эффективности и выборе тактики лечения и определении сроков выздоровления.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Лебедев ВС. Препринт НИРФИ. Н. Новгород,
1998. № 441. C. 76.
2. Орлов П.И. // Вестник офтальмологии. 2008. № 2. С. 19.
Адрес для справок: Россия, 603950, Н. Новгород, ГСП-20, просп. Гагарина, 23, Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, кафедра радиотехники. E-mail: orlov@rf.unn.ru
ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА < 4 2008
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.