устройство для измерения критической частоты слияния световых мельканий

Формула изобретения

Устройство для измерения критической частоты слияния световых мельканий, содержащее кнопку, сдвигающий регистр, первый, второй и третий триггеры, первый и второй ждущие мультивибраторы, последовательно соединенные переключатель режимов, генератор линейно изменяющегося напряжения, преобразователь напряжение - частота и источник световых импульсов, индикатор и блок индикации, причем выход кнопки соединен с входом сдвигающего регистра, первый выход которого соединен с первым входом первого триггера, второй выход - с вторым входом первого триггера и входом первого ждущего мультивибратора, третий выход - с входом второго ждущего мультивибратора, выход первого ждущего мультивибратора соединен с вторым входом второго триггера, выходы триггеров соединены через переключатель режимов с входом генератора, выход которого соединен с входом преобразователя, выход преобразователя соединен с входом источника световых импульсов, отличающееся тем, что в него дополнительно введены две кнопки, два одновибратора, два устройства аналоговые запоминающие, усилитель суммирующий с делителем на выходе, компаратор аналоговый, ключ аналоговый и счетчик, причем выходы кнопок соединены со входами одновибраторов, выходы которых соединены через переключатель режимов с входом генератора, третий выход сдвигающего регистра соединен также с первым входом второго триггера, выход первого мультивибратора - с входом управления первого устройства аналогового запоминающего, выход третьего триггера - с входом управления ключа аналогового, выход генератора - с входами устройств аналоговых запоминающих и ключа аналогового, выход преобразователя - с входом счетчика, выход второго ждущего мультивибратора соединен с первым входом третьего триггера и входом управления второго устройства аналогового запоминающего, выходы устройств аналоговых запоминающих соединены с входами усилителя суммирующего, выход которого соединен с первым входом компаратора аналогового, второй вход которого соединен с выходом ключа аналогового, выход - с входом индикатора и вторым входом третьего триггера, выход счетчика соединен с входом блока индикации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для измерения критической частоты слияния световых мельканий.

Известно устройство для измерения критической частоты слияния мельканий, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, первый элемент запрета, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, преобразователь напряжение - частота, второй элемент запрета, источник световых импульсов, последовательно соединенные кнопку испытуемого, триггер, ждущий мультивибратор паузы, ждущий мультивибратор сброса, а также регистратор, компаратор и элемент И, причем выход ждущего мультивибратора сброса соединен с вторым входом триггера, выход преобразователя напряжение - частота соединен с входом регистратора, вход компаратора соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход - с входом начальной установки реверсивного счетчика, первый вход элемента И соединен с выходом генератора, второй - с выходом триггера, а выход - с вторым входом реверсивного счетчика, вторые входы первого и второго элементов запрета соединены с выходом триггера (а.с. 1292734 СССР, кл. А 61 В 5/16).

При измерениях критической частоты световых мельканий испытуемому предъявляют источник световых импульсов с дискретно изменяющимся значением частоты мельканий в диапазоне 20...50 Гц с шагом 1 Гц и экспозицией 1 с. После обнаружения критической частоты световых мельканий значение частоты световых импульсов уменьшается на 5 Гц и тест повторяется.

Известно устройство для измерения критической частоты слияния мельканий, содержащее преобразователь код - частота, выход которого соединен с входами источника световых импульсов и измерителя частоты, триггер, выход которого соединен с одним входом преобразователя код - частота и первым входом сдвигового регистра, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с первым входом триггера и выходом первого ключа, а второй вход - с вторым входом триггера и выходом второго ключа, выходы сдвигающего регистра соединены с другими входами преобразователя код - частота, один из выходов сдвигового регистра соединен с входами первого и второго ключей (а.с. 1373399 СССР, кл. А 61 В 5/16).

При измерениях критической частоты световых мельканий испытуемому предъявляют источник световых импульсов с дискретно изменяющимся значением частоты мельканий. На первом шаге испытаний частота световых мельканий равна средней точке зоны возможных значений 20...60 Гц. Если испытуемый видит мелькания, критическая частота световых мельканий находится в высокочастотной части зоны возможных значений, если не видит - в низкочастотной части. На втором шаге испытуемому предъявляют частоту мельканий, равную средней точке определенной на первом шаге высокочастотной или низкочастотной части зоны возможных значений и т. д. Количество шагов определяется необходимой точностью измерений.

Недостатком известных устройств является большое количество шагов определения критической частоты световых мельканий, что занимает значительное время, приводит к дополнительному утомлению зрительных анализаторов, а следовательно, к снижению точности результатов измерений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для измерения критической частоты слияния мельканий, содержащее ключ испытуемого, сдвигающий регистр, пять триггеров, три ждущих мультивибратора, переключатель режимов, генератор линейно изменяющегося напряжения, преобразователь напряжение - частота, источник световых импульсов, элемент ИЛИ, вычислитель среднего значения, блок индикации, компаратор и индикатор сбоя, причем выход ключа соединен с входом сдвигающего регистра, первый выход которого соединен с первым входом первого триггера, второй выход - с вторым входом первого триггера, первым входом второго триггера и входом первого ждущего мультивибратора, третий выход - с вторым входом третьего триггера и входом второго ждущего мультивибратора, четвертый выход - с вторыми входами пятого триггера и элемента ИЛИ, выход первого ждущего мультивибратора соединен с вторым входом второго триггера и первым входом третьего триггера, выход второго ждущего мультивибратора соединен с первыми входами четвертого триггера и элемента ИЛИ и входом третьего ждущего мультивибратора, выход которого соединен с вторым входом четвертого триггера и первым входом пятого триггера, выходы триггеров соединены через переключатель режимов с входом генератора, выход которого соединен с входами компаратора и преобразователя, выходы которых соединены соответственно с входами индикатора сбоя и источника световых импульсов, выход преобразователя соединен также с первым входом вычислителя, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выходы - с входами блока индикации (а.с. 1623605 СССР, кл. А 61 В 3/00, 5/16).

Недостатком данного устройства является то, что измеренное значение критической частоты световых мельканий не соответствует истинному. Опыт работы с устройством показал, что это происходит из-за разных динамических ошибок в ходе определения критической частоты световых мельканий, вызванных разным временем реакции испытуемого при возрастании и убывании частоты световых мельканий.

В то же время известно, что глаз человека более чувствителен к восприятию дискретно изменяющейся частоты (а.с. 1346136 СССР, кл. А 61 В 5/16).

В предлагаемом изобретении в устройство для измерения критической частоты слияния мельканий, содержащее кнопку, сдвигающий регистр, первый, второй и третий триггеры, первый и второй ждущий мультивибраторы, последовательно соединенные переключатель режимов, генератор линейно изменяющегося напряжения, преобразователь напряжение - частота и источник световых импульсов, индикатор и блок индикации, причем выход кнопки соединен с входом сдвигающего регистра, первый выход которого соединен с первым входом первого триггера, второй выход - с вторым входом первого триггера и входом первого ждущего мультивибратора, третий выход - с входом второго ждущего мультивибратора, выход первого ждущего мультивибратора соединен с вторым входом второго триггера, выходы триггеров соединены через переключатель режимов с входом генератора, выход которого соединен с входом преобразователя, выход преобразователя соединен с входом источника световых импульсов, дополнительно введены две кнопки, два одновибратора, два устройства аналоговые запоминающие, усилитель суммирующий с делителем на выходе, компаратор аналоговый, ключ аналоговый и счетчик, причем выходы кнопок соединены со входами одновибраторов, выходы которых соединены через переключатель режимов с входом генератора, третий выход сдвигающего регистра соединен также с первым входом второго триггера, выход первого мультивибратора - с входом управления первого устройства аналогового запоминающего, выход третьего триггера - с входом управления ключа аналогового, выход генератора - с входами устройств аналоговых запоминающих и ключа аналогового, выход преобразователя - с входом счетчика, выход второго ждущего мультивибратора соединен с первым входом третьего триггера и входом управления второго устройства аналогового запоминающего, выходы устройств аналоговых запоминающих соединены с входами усилителя суммирующего, выход которого соединен с первым входом компаратора аналогового, второй вход которого соединен с выходом ключа аналогового, выход - с входом индикатора и вторым входом третьего триггера, выход счетчика соединен с входом блока индикации.

Заявляемое устройство благодаря введению двух кнопок, двух одновибраторов, двух устройств аналоговых запоминающих, усилителя суммирующего с делителем на выходе, компаратора аналогового, ключа аналогового и счетчика позволяет:

- за счет дискретного изменения частоты световых мельканий на последнем этапе измерения определить истинное значение критической частоты световых мельканий;

- за счет уменьшения случайной составляющей погрешности измерений увеличить точность измерения критической частоты световых мельканий;

- улучшить психоэмоциональное состояние испытуемого по сравнению с состоянием при измерениях критической частоты световых мельканий известными устройствами благодаря активному участию испытуемого в процессе измерений, что в свою очередь способствует уменьшению утомления зрительных анализаторов и увеличению точности результатов измерений;

- за счет исключения вычислителя среднего значения, являющегося сложным узлом, упростить устройство, повысив тем самым его надежность.

Таким образом, заявляемое устройство отличается от известных новыми свойствами, обуславливающими получение положительного эффекта.

На фиг.1 представлена структурная схема заявляемого устройства, на фиг.2 - временная диаграмма его работы.

Заявляемое устройство содержит кнопки 1, 2 и 3, сдвигающий регистр 4, первый 5, второй 6 и третий 7 триггеры, первый 8 и второй 9 ждущие мультивибраторы, переключатель 10 режимов, генератор 11 линейно изменяющегося напряжения, преобразователь 12 "напряжение - частота", источник 13 световых импульсов, первое 14 и второе 15 устройства аналоговые запоминающие, усилитель 16 суммирующий с делителем на выходе, компаратор 17 аналоговый, ключ 18 аналоговый, индикатор 19, первый 20 и второй 21 одновибраторы, счетчик 22 и блок 23 индикации.

Триггеры 5...7 представляют собой стандартные RS-триггеры. Одновременно во включенном состоянии может находиться только один триггер.

В качестве генератора 11 линейно изменяющегося напряжения используется стандартный интегратор на операционном усилителе с резисторами на входе, коммутируемым переключателем 10, чтобы получить различную скорость нарастания напряжения на выходе генератора 11, а изменяя полярность входного напряжения - изменять направление интегрирования (нарастание или падение выходного напряжения).

Устройства 14 и 15 аналоговые запоминающие могут быть выполнены по схеме, представленной на рис. 8.17, с. 240 (Ланцов А.Л. и др. Цифровые устройства на комплементарных МДП интегральных микросхемах. - М.: Радио и связь, 1983. - 272 с.), остальные узлы общеизвестны.

Устройство работает следующим образом. При включении питания триггеры 5. . . 7 и индикатор 19 выключаются, в регистр 4 записывается код 1000 (цепи не показаны), генератор 11 выдает на преобразователь 12 постоянное напряжение, соответствующее начальной частоте F1 световых мельканий. Преобразователь 12 преобразует это напряжение в частоту, которая управляет источником 13 (интервал времени 0...Т1).

Испытуемый нажимает кнопку 1 (момент времени Т1). Импульс с кнопки 1 сдвигает состояние регистра 4 на один разряд вправо, сигнал с первого выхода регистра 4 включает триггер 5, который через переключатель 10 устанавливает генератор 11 в режим генерации медленно меняющегося линейно нарастающего напряжения с крутизной S1. Преобразователь 12 преобразует это напряжение в пропорционально изменяющуюся частоту, которая источником 13 преобразуется в световые импульсы, предъявляемые испытуемому (интервал времени Т1...Т2).

На интервале времени Т1...Т2 испытуемый определяет момент слияния световых мельканий, в который нажимает кнопку 1 (момент времени Т2, частота F2). При этом состояние регистра 4 вновь сдвигается на один разряд вправо. Сигнал со второго выхода регистра 4 выключает триггер 5 и включает мультивибратор 8. Генератор 11 сохраняет на выходе постоянное напряжение, соответствующее частоте F2. С выхода мультивибратора 8 импульс поступает на устройство 14 аналоговое запоминающее, которое запоминает величину постоянного напряжения, поступающего с выхода генератора 11, и подает его на первый вход усилителя 16. Интервал времени Т2...Т3 определяется длительностью импульса, вырабатываемого мультивибратором 8. В момент времени Т3 мультивибратор 8 выключается, устройство 14 аналоговое запоминающее переходит в режим хранения, задним фронтом импульса мультивибратор 8 включает триггер 6, последний через переключатель 10 устанавливает генератор 11 в режим генерации медленно меняющегося линейно падающего напряжения с крутизной S1, преобразуемого по цепи генератор 11 - преобразователь 12 - источник 13 в световые импульсы (интервал времени Т3...Т4).

При определении слияния световых мельканий (момент времени Т4, частота F3) испытуемый нажимает кнопку 1, состояние регистра 4 вновь сдвигается на один разряд вправо, сигнал с его третьего выхода выключает триггер 6 и включает мультивибратор 9, генератор 11 сохраняет на выходе постоянное напряжение, соответствующее частоте F3. С выхода мультивибратора 9 импульс поступает на устройство 15 аналоговое запоминающее, которое запоминает величину постоянного напряжения, поступающего с выхода генератора 11, и подает его на второй вход усилителя 16. Постоянное напряжение с выхода усилителя 16, равное среднему арифметическому значений постоянных напряжений, соответствующих частотам F2 и F3, подается на первый вход компаратора 17. Интервал времени Т4. ..Т5 определяется длительностью импульса, вырабатываемого мультивибратором 9. В момент времени Т5 мультивибратор 9 выключается, устройство 15 аналоговое запоминающее переходит в режим хранения, задним фронтом импульса мультивибратор 9 включает триггер 7, последний через переключатель 10 устанавливает генератор 11 в режим генерации быстро меняющегося линейно нарастающего напряжения с крутизной S2. Одновременно сигнал с выхода триггера 7 открывает ключ 18, через который линейно нарастающее напряжение с выхода генератора 11 поступает на второй вход компаратора 17. При равенстве напряжений на входах компаратор 17 формирует сигнал (момент времени Т6), который выключает триггер 7 и включает индикатор 19. При этом генератор 11 сохраняет на выходе постоянное напряжение, соответствующее среднему арифметическому значений частот F2 и F3, которое преобразуется по цепи преобразователь 12 - источник 13 в световые импульсы, предъявляемые испытуемому.

Если испытуемый после момента времени Т6 не видит световых мельканий, он нажимает кнопку 2, импульс с которой запускает одновибратор 20. Последний через переключатель 10 устанавливает генератор 11 в режим генерации линейно падающего напряжения, преобразуемого по цепи генератор 11 - преобразователь 12 - источник 13 в световые импульсы. Длительность импульса, вырабатываемого одновибратором 20, соответствует уменьшению частоты световых мельканий на 0,1 Гц. Если испытуемый вновь не видит световых мельканий, он вновь нажимает кнопку 2 и т. д. , до момента их обнаружения. Затем испытуемый нажимает кнопку 3, импульс с которой запускает одновибратор 21. Последний через переключатель 10 устанавливает генератор 11 в режим генерации линейно нарастающего напряжения, преобразуемого по цепи генератор 11 - преобразователь 12 - источник 13 в световые импульсы. Длительность импульса, вырабатываемого одновибратором 21, соответствует увеличению частоты световых мельканий на 0,1 Гц. Если испытуемый определяет слияние световых мельканий, то их частота принимается за действительное значение критической частоты световых мельканий. В противном случае испытуемый вновь нажимает кнопку 3 до определения момента слияния световых мельканий.

Если испытуемый после момента времени Т6 видит световые мелькания, он нажимает необходимое число раз кнопку 3 до определения момента слияния световых мельканий.

Частота с выхода преобразователя 12 поступает на счетчик 22, результат счета отображается на блоке 23 индикации.

По окончании измерений и считывания значения критической частоты световых мельканий устройство устанавливается в исходное состояние (цепи не показаны).

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет определить истинное значение критической частоты световых мельканий, увеличить точность измерения критической частоты световых мельканий, улучшить психоэмоциональное состояние испытуемого по сравнению с состоянием при измерениях критической частоты световых мельканий известными устройствами благодаря активному участию испытуемого в процессе измерений, что в свою очередь способствует уменьшению утомления зрительных анализаторов и увеличению точности результатов измерений, упростить устройство, повысив тем самым его надежность.