Разработка электрофизических моделей сопротивления тела человека

Скачать 38.36 Kb.

Дата	09.06.2016
Размер	38.36 Kb.

РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ

СОПРОТИВЛЕНИЯ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА
Бражко Н. В.

Волгоградский государственный технический университет

E-mail: brazhko1993@yandex.ru
Давно доказано, что электрокожное сопротивление очень чутко реагирует на физические и психологические изменения в организме человека. Любые локальные изменения и процессы в организме человека оказывают влияние на электрокожное сопротивление.

Кожно-гальваническая реакция (КГР) – одна из разновидностей электродермальной активности (электрической активности кожи) и показатель электропроводимости кожи. КГР широко используется для изучения активности вегетативной нервной системы, определения особенностей психофизиологических реакций и исследования черт личности.

Сопротивление тела человека можно условно считать состоящим из трех последовательно включенных сопротивлений: двух одинаковых сопротивлений наружного слоя кожи, т. е. эпидермиса (Rн) и одного внутреннего Rв (дерма).

$c:\documents and settings\вика\рабочий стол\ри2.png$

Рисунок 1 - Эквивалентная схема сопротивления тела человека

Из схемы на рис.2 следует, что комплексное сопротивление тела человека определяется соотношением:

(1)

где - напряжение, приложенное к электродам; - ток, протекающий через тело человека; - активное сопротивление эпидермиса; - емкость условного конденсатора; , – частота переменного тока.

Однако параметры данной эквивалентной схемы не линейны и зависят от частоты переменного тока. В следующем методе предпринята попытка проанализировать физические процессы, протекающие в процессе контроля сопротивления тела человека и создание математических моделей этих процессов. Такие модели нужны не только для анализа и синтеза систем контроля сопротивления тела человека, но и, самое главное, для перехода от эмпирических методов градуировки и расчета этих систем к строгим и точным математическим.
Комплексная частотная характеристика сопротивления тела человека имеет вид:

(2)

а ее активная и реактивная части

. (3)

По данным экспериментальных исследований можно получить частотные характеристики сопротивления тела человека, которые аппроксимируются полиномами (4) и на основе полученных данных составляется схема замещения (рис. 2). Схема работает для различных частот.

Рисунок 2 - Схема замещения сопротивления тела человека

Тоже можно получить по экспериментально снятым переходным характеристикам участка кожи человека.

Рисунок 3 - Схема экспериментальной установки

Источником возмущающих воздействий является генератор прямоугольных импульсов, реализующий функцию Хевисайда. Прямоугольный импульс поступает на участок кожи, затем преобразованный электрический сигнал в виде переходной характеристики h(t) поступает в цифровой запоминающий осциллограф. Информация из осциллографа поступает в компьютер, который хранит все экспериментальные данные и по ним осуществляет аппроксимацию переходной характеристики датчика и синтез электрических схем замещения (рис. 4).

Рисунок 4 - Схема последовательной реализации двухполюсников

Таким образом, электрическая активность кожи находится в прямой зависимости от множества совершенно различных факторов. Этот факт позволяет рассматривать альтернативную эквивалентную схему замещения сопротивления тела человека не только для анализа и контроля за кожей, но и, самое главное, для перехода от эмпирических методов исследования к строгим и точным математическим. К тому же, реализация электрических схем замещения сопротивления тела может быть использована при тарировке и поверке измерительных преобразователей. В зависимости от принципа действия измерительного устройства и частоты используются соответствующие схемы замещения.

Библиографический список

Манойлов В. Е. Основы электробезопасности. Л.: Энергоатомиздат, 1991.
Долин П. А. Основы техники безопасности в электроустановках. М.: Энергоатомиздат, 1984.
Охрана труда в электроустановках /Под ред. Б. А. Князевского. М.: Энергоатомиздат, 1983. С. 81 – 89.
Долин П. А. Основы техники безопасности в электроустановках: Учеб. пособие для вузов. М.: Знак, 2003.
Ахиезер, Н. И. Лекции по теории аппроксимации / Н. И. Ахиезер. – М.: Наука, 1965. – 407 с.
Балабанян, Н. Синтез электрических цепей : пер. с англ. / Н. Балабанян. – М.:Госэнергоиздат, 1961. – 416 с.
Вентцель, Е. С. Теория вероятностей / Е. С. Вентцель. – М.: Наука, 1969. – 576 с.
Кочанов, Н. С. Основы синтеза линейных электрических цепей во временной области / Н. С. Кочанов. – М. : Связь, 1967. – 200 с.
Левшина, Е. С. Электрические измерения физических величин. Измерительные преобразователи / Е. С. Левшина, П. В. Новицкий. – Л.: Энергоатомиздат, 1983. – 320 с.

Сведения об авторах

Бражко Никита Витальевич – студент, бакалавр, дата рождения: 07.05.1993г

Вид доклада: (устный / стендовый)