Биомагнитные измерения - Кнеппо П.
ISBN 5-283-00557-7
Скачать (прямая ссылка):
для всех каналов может использоваться одна и та же высокая частота, общие
высокочастотный усилитель и детектор. Обработка сигналов, поступающих с
выхода датчиков, и регулировка тока обратной связи осуществляются
цифровым методом при помощи быстродействующего цифрового процессора
TMS32010. Устройство поочередно, синхронно с переключением
высокочастотного коммутатора воспринимает состояние каждого сквид-
датчика, преобразует его в цифровую форму, и полученные данные
считываются процессором. Затем вычисляются нужные значения сигналов
обратной связи и записываются в устройстве фиксации цифро-аналогового
преобразователя соответствующего канала. Состояние этого преобразо-
58
Рис. 1.28. Структурная схема векторного магнитометра с цифровой
управляющей системой [160, с. 13]:
ВЧГ - высокочастотный генератор; ВЧУС - усилитель высокой частоты; ЗЧУС -
усилитель звуковой частоты; ФНЧ - фильтр иижних частот; СФН - схема
фиксации напряжения; ЛСУ - логические схемы управления; АЦП - аналого-
цифровой преобразователь; ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь; ВС -
вентильные схемы; ОЗУ - оперативное запоминающее устройство; R -
сопротивление обратной связи
вателя не изменяется, пока на устройство фиксации не поступит следующая
порция данных обратной связи. Сигналы с выхода цифро-аналогового
преобразователя, пройдя через сглаживающие фильтры, поступают на сквид-
датчики. Частота дискретизации по времени в системе равна 30 кГц. При
работе с тремя каналами на каждый канал приходится частота 10 кГц.
Поскольку спектр магнитокардиографического сигнала значительно уже,
частота дискретизации выходных данных для дальнейшей обработки может быть
во много раз меньше.
Непосредственная обработка сигнала осуществляется 16/32-битным
процессором с использованием 12-разрядных аналого-цифровых и цифро-
аналоговых преобразователей, что соответствует динамическому диапазону
около 72 дБ.
59
22
Рис. t.29. Конструкция пяти канального сквид-магнитометра [73, с. 46]:
1 - измеритель уровня гелия; 2 - вентиль быстрого выпуске; 3 вентиль для
заливки гелия; 4 - вентиль медленного выпуска; 5 - жидкий гелий (объем
приблизительно Юл); б - очертания сосуда Дьюара; 7 - главное отделение
сосуда диаметром 33 см и длиной 70 см; 8 - хвостовое отделение сосуда
диаметром 13 см и длиной 16 см; 9 - сферическая поверхность радиусом 9
см; 10 - датчик уровня жидкого гелия; 11 - канал высокочастотного сквида
(один из четырех); 12 -высокочастотный сквид; 13 - защитная оболочка и
высокочастотная экранировка; 14 - измерительная катушка канала полезного
сигнала (одна из пяти); 15 - измерительные катушки опорных каналов; 16 -
выводная панель; 17 -сквид постоянного тока; 18 - панель электронных
цепей сквид-датчика постоянного тока; 19 - жесткая высокочастотная
экранировка; 20 - гибкая часть экранировки; 21 - ход 6 мм; 22 - канал
сквида постоянного тока (один из пяти)
Для управления обработкой сигнала применяется микропроцессор МС 6809,
обеспечивающий взаимодействие с оператором и управление
мультиплексированием и выбором каналов. Предусмотрен режим настройки,
позволяющий вручную отрегулировать рабочие точки каждого сквид-датчика, в
то время как процессор сигнала поддерживается в исходном состоянии с
разомкнутой цепью обратной связи. Чувствительность системы по каждому
каналу равна 0,021 пТл/Гц1^2.
Пятикаиальный магнитометр [73, с. 46]. Пятиканальный сквид-магнитометр,
разработанный в Нью-Йоркском университете (Нью-Йорк, США), предназначен
для топографического (многоканального) исследования нейромагнитного поля
при отсутствии экранировки.
В одном сосуде Дьюара размещены девять сквид-датчиков (рис. 1.29). Пять
из них (на сквидах постоянного тока) предназначены для измерения
исследуемого магнитного поля в пяти точках у поверхности головы
испытуемого, другие четыре (на высокочастотных сквидах), регистрирующие
три ортогональные компоненты внешнего мешающего поля и компоненту его
градиента по оси сосуда Дьюара,- для электронного подавления внешней
помехи.
60
Система сквид-датчиков и измерительных катушек установлена на зонде,
который подвешен внутри сосуда из стекловолокна объемом 10 л. Сквиды
размещены внутри сверхпроводящего экранирующего корпуса на дне
расширенной части сосуда Дьюара. Входные катушки сквидов соединены
экранированными сверхпроводящими проводами с соответствующими
измерительными катушками, которые поддерживаются каркасом, надежно
закрепленным на дне хвостовика сосуда. Таким образом, измерительные
катушки являются первичными элементами сверхпроводящих трансформаторов
магнитного потока, а их вторичными элементами являются входные катушки,
связанные магнитной связью со сквидами. Каждая из пяти измерительных
катушек в каналах полезного сигнала имеет структуру градиометра второго
порядка с диаметром катушек 1,5 см и базой 4 см, разделяющей соседние
катушки. Система этих сигнальных градиометров состоит из одного
центрального градиометра, направленного по оси сосуда Дьюара, и четырех
