بخشی از پاورپوینت
--- پاورپوینت شامل تصاویر میباشد ----
اسلاید 1 :
اندازه‌گیری جابجایی
مبدل یا ترانسدیوسر: تبدیل انرژی از نوعی به نوعی دیگر
حسگر: مبدل کمیات فیزیکی به الکتریکی
محرک (Actuator): مبدل سیگنال الکتریکی به خروجی فیزیکی
اندازه‌گیری جابجایی
-اندازه‌گیری اندازه، شکل، و موقعیت اندام‌های داخلی و بافت‌ها
-پارامترهای فوق تعیین کننده عملکرد نرمال و غیرنرمال اندام
-بکارگیری حسگرها در دو حالت مستقیم و غیرمستقیم
- مستقیم: قطرسنجی رگهای خونی، تغییرات حجم و شکل حفره‌های قلبی
- غیرمستقیم: حرکت‌سنجی مایعات در دریچه‌های قلب (میکروفون عبوری از دیافراگم برای آشکارسازی حرکت قلب و سوفل قلبی)
اسلاید 2 :
-انواع حسگرهای جابجایی: مقاومتی، القایی، خازنی، و پیزوالکتریک
حسگرهای مقاومتی
1- پتانسیومترها
سه نوع پرکاربردتر:
نوع تحریک: DC یا AC
خروجی: تا 0.01% خطی
اسلاید 3 :
کرنش سنج‌ها (Strain Gages)
-کشیده‌شدن سیم: تغییر قطر، طول، و مقاومت‌ویژه (تغییر در ساختار پنجره‌ای ماده)
-اندازه‌گیری جابجایی‌های بینهایت کوچک (در حد نانومتر) با کرنش سنج‌ها
برای یک سیم مقاومتی:
برقراری ارتباط بین تغییر طول و قطر با نسبت پواسن μ
- تغییر طول اثر بعد و تغییر مقاومت ویژه اثر پیزومقاومتی
اسلاید 4 :
عامل Gage بصورت زیر تعریف می‌شود:
-G برای نیمه‌هادی‌ها بیشتر از فلزات، بعلت غالب بودن اثر پیزو مقاومتی
-طبقه‌بندی بدو گروه محدودشده و محدود نشده
-تبدیل فشارخون به سیگنال الکتریکی
-پل کرنش سنج دارای جبران حرارتی و سیگنال بزرگتر بخاطر SG های بیشتر
-در SG های مدارمجتمع، نیمه‌هادی بستر بعنوان دیافراگم
-SG های مدارمجتمع دارای حساسیت بالا و جبران حرارتی بسیارخوب
کاربرد کرنش سنج‌ها:
1- فشارسنج 2- حجم سنج (سیستم گردش خون و تنفس)
اسلاید 5 :
مدارهای پل:
پل وتستون، ایده‌آل برای اندازه‌گیری تغییرات کوچک مقاومتی، در حال تعادل اگر
بافرض برابری تمام مقاومتهای پل باندازه R0، و R0 << R1؛ با ازدیاد R1 و R3 باندازه ΔR و کاهش R2 و R3 بهمین اندازه، آنگاه
-مقاومت Ry و Rx جهت تغییر مقاومت اولیه بازوها؛ مقدار Rx 10 برابر بزرگتر از مقاومت پل جهت کاهش اثر بارگذاری
حسگرهای القایی
اندوکتانس جهت اندازه‌گیری جابجایی
- μ ضریب نفوذپذیری مغناطیسی، G ضریب هندسی شکل، n تعداد دور سیم‌پیچ
اسلاید 6 :
انواع حسگرهای القایی:
-خودالقا با هسته متحرک: غیرخطی با جابجایی، تغییر زیاد با توان کم، دورسنجی رادیویی
-القای متقابل با هسته متحرک: سنجش ابعاد قلب، مانیتورینگ تنفس کودکان، تعیین قطر شریان، تغییر ابعاد اعضای داخلی بدن (کلیه، رگهای خونی، بطن چپ)
-ترانس تفاضلی متغیر خطی (LVDT): سنجش فشار، جابجایی و نیرو، حساسیت بالا (0.5 تا 2 میلی‌متر) با نرخ mm/v 0.01 (بیشتر از SG)، عیب نیاز به ابزار پردازشی پیچیده
مثال: نیاز به دمدولاتور حساس به فاز
اسلاید 7 :
حسگرهای خازنی:
ظرفیت خازنی بین دو صفحه موازی بفاصله x
اسلاید 8 :
-امکان تشخیص جابجایی با تغییر A، x، و εr
با جابجایی صفحات باندازه Δx، حساسیت k برابر است با
-مثال: میکروفون خازنی
در حالت ایستا یا ماندگار برای x = x0 آنگاه v1 = E
برای جابجایی Δx:
اسلاید 9 :
کاربردها:
1- بالیستوگرافی: سنجش حرکت ششها در تنفس، و عملکرد قلب
2- سنجش فشار بین پا و کفش
3- سنجش میزان زخم بستر
حسگرهای پیزوالکتریک:
-اندازه‌گیری صداهای قلبی
-مواد پیزوالکتریک؛ تولید پتانسیل الکتریکی تحت فشارمکانیکی و تغییر شکل مکانیکی با اعمال پتانسیل الکتریکی
اگر مقاومت نشتی کریستال پیزو بینهایت فرض شود:
f نیروی مکانیکی و k ثابت پیزوالکتریک برحسب کولن بر نیوتن
اسلاید 10 :
اگر کریستال پیزو یک خازن صفحه‌ای فرض شود:
-مقدار k وابسته به جنس کریستال ( 2.3 پیکوکولن بر نیوتن برای کوارتز تا 140 برای باریم تیتان)
-حسگر پیزو با سطح cm2 1، و ضخامت mm 1، با نیروی 10 گرمی؛ ولتاژ mv 2.3 تا mv 14 برای کوارتز و باریم تیتان
با توجه به شکل:
