Разработка имитатора сигналов для электрокардиографов

  • Вид работы:
    Магистерская работа
  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    408,54 kb
  • Опубликовано:
    2012-02-05
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Разработка имитатора сигналов для электрокардиографов














Магистерская РАБОТА по теме:

«Разработка имитатора сигналов для электрокардиографов»

ВВЕДЕНИЕ

Биоэлектрические процессы в организме являются источником диагностической информации о состоянии и деятельности тканей и органов.

Регистрация потенциалов, возникающих на поверхности тела, может производиться длительно и многократно без каких-либо болезненных ощущений или вредного воздействия на организм. Это важное достоинство, наряду с большой информативностью, явилось одной из причин широкого распространения биоэлектрических методов исследования, которые используются во всех областях медицинской науки и практики: кардиологии, невропатологии, психиатрии, хирургии и т.д.

Современная диагностика сердечных заболеваний не может обойтись без электрокардиографического исследования, представляющего собой анализ зарегистрированной кривой изменения биопотенциалов сердца.

Электрокардиография или метод электрокардиографического исследования является одним из самых распространенных методов обследования работы сердца у людей любого возраста. Электрокардиограмма представляет собой кривую токов возбуждения сердечной мышцы. Среди методов обследования сердца, а их всего три: электрокардиография, рентгенография сердца и эхокардиография (ультразвуковое исследование сердца), метод стандартной электрокардиографии имеет ряд преимуществ. Он доступен (электрокардиограф можно без труда принести к постели пациента), абсолютно безопасен, что позволяет проводить исследование повторно и оценивать динамику изменений, например, - на фоне лечения. Электрокардиография - объективна, поскольку точки наложения электродов постоянны, при этом грамотная врачебная интерпретация полученных результатов позволяет предполагать многие патологические состояния или отвергнуть их.

Электрокардиограф является прибором, предназначенным для измерения напряжений и временных интервалов в виде электрокардиограммы. Для повышения точности электрокардиограммы необходимо периодически поверять и настраивать электрокардиограф (ЭК). Таким образом, целью данной работы является разработка имитатора сигналов для поверки ЭК. Функциональный генератор разработан на микросхеме (логический элемент ИЛИ-НЕ). Для питания имитатора усовершенствована схема стабилизатора напряжения и узла контроля напряжения батареи, разработанного на операционном усилителе.

В работе даны инструкции и рекомендации по поверки электрокардиографа с помощью имитатора.

1. БИОФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФИИ

.1 Физические основы электрокардиографии

В современной медицинской практике для изучения электрической активности сердца используется метод электрокардиографии.

Экспериментальные данные показывают, что процесс распространения возбуждения по различным частям сердца сложен. Скорости распространения возбуждения варьируются в сердце по направлению и величине. В стенках предсердий возбуждение распространяется со скоростью 30 - 80 см/с, в атриовентрикулярном узле оно задерживается до 2 - 5 см/с, в пучке Гиса скорость максимальна - 100 - 140 см/с.

Рисунок 1.1 - Последовательность распространения волны возбуждения по отделам сердца. Стрелки указывают направления и времена прихода возбуждения в данный участок сердечной мышцы

В результате длины волн возбуждения:

, (1.1)

где R - период рефрактерности, в различных отделах системы проведения возбуждения также будут различаться: так в предсердиях , в атриовентрикулярном узле , в ножках пучка Гиса  [1].

Полное описание электрического состояния сердца, математическое описание распределения мембранных потенциалов по всему объему сердца в каждой клетке и описание изменения этих потенциалов во времени невозможно. Поэтому, в соответствии с принципом эквивалентного генератора, сердце заменяют эквивалентным генератором тока, электрическое поле которого близко по свойствам электрическому полю, созданному сердцем.

Токовый генератор с электродвижущей силой не имеет большое внутреннее сопротивление , что созданный им ток  не зависит от сопротивления нагрузки R (рис. 1.2):

. (1.2)

Рисунок 1.2 - Генератор тока

Для расчета потенциалов электрического поля, созданного генератором тока в однородной проводящей среде, генератор представляют в виде токового электрического диполя - системы из положительного и отрицательного полюса (истока и стока электрического тока), расположенных на небольшом расстоянии  друг от друга. Важнейший параметр токового диполя - дипольный момент .

Вектор  направлен от "-" к "+", от стока к истоку, то есть по направлению электрического тока во внутренней цепи генератора тока. Если в условиях опыта  можно считать пренебрежимо малым , то диполь называется точечным.

Для расчета потенциалов электрического поля токового диполя сначала рассматривается поле униполя - отдельно рассматриваемого одного из полюсов диполя [1].

Потенциал электрического поля униполя (рис. 1.3) можно рассчитать на основе закона Ома в дифференциальной форме.

Рисунок 1.3 - К расчету потенциала электрического поля униполя: а - истока; б - стока

Плотность электрического тока j, то есть электрический ток через единицу площади: j = I / S, согласно закону Ома:

, (1.3)

где  - удельное сопротивление среды, в которой работает токовый генератор;

 - потенциал электрического поля;

 - расстояние от униполя.

С другой стороны, по определению

, (1.4)

где I - ток, генерируемый генератором тока;

 - площадь сферы радиуса r, через которую течет ток I.

Из (1.3) и (1.4) следует:

. (1.5)

Отсюда:

. (1.6)

Считая проводящую среду безгранично большой по сравнению с размером диполя и интегрируя (1.6) от  до , можно найти потенциал  точки А, отстоящей от униполя на расстоянии :

. (1.7)

Это выражение для потенциала электрического поля положительного униполя (истока). В этом случае интегрирование производится от  до , так как при  , потенциал уменьшается по направлению тока. Для поля отрицательного униполя (стока) потенциал

. (1.8)

Для электрического поля диполя потенциал  складывается из потенциалов электрических полей, создаваемых униполями обоего знака + (истока) и - (стока):

, (1.9)

где  - расстояние от положительного полюса;

 - от отрицательного полюса диполя.

Если  (диполь точечный), можно принять (рис. 1.4)

, , (1.10)

где - угол между вектором  и направлением от диполя к точке А.

Рисунок 1.4 - К расчету потенциала электрического поля диполя

Подставив (1.10) в (1.9), получим

, (1.11)

где ;

.

Разность потенциалов двух точек поля, созданного токовым диполем (рис. 1.5):

, (1.12)

если точки А и В находятся на одинаковом расстоянии  от диполя.

Рисунок 1.5 - К расчету разности потенциалов электрического поля диполя

Согласно формулам тригонометрии, можно показать, что

. (1.13)

Введя коэффициент пропорциональности

, (1.14)

получим:

, (1.15)

где  - проекция вектора  на прямую АВ [1].

Разность потенциалов  электрического поля диполя тем больше, чем больше удельное сопротивление проводящей среды  и ближе точки А и В к диполю (чем меньше г) и чем больше  (чем больше расстояние между точками А и В).

Таким образом, разность потенциалов двух точек поля точечного электрического диполя, расположенных на одинаковом расстоянии от диполя, пропорциональна проекции дипольного момента на прямую, на которой лежат эти точки.

Исследуя изменения разности потенциалов на поверхности человеческого тела, можно судить о проекциях дипольного момента сердца, следовательно, о биопотенциалах сердца. Эта идея положена в основу модели голландского ученого Эйнтховена - создателя электрокардиографии. Основные постулаты этой модели:

) электрические поле сердца представляется как электрическое поле точечного токового диполя с дипольным моментом , называемым интегральным электрическим вектором сердца (ИЭВС) (складывается из диполей разных частей сердца:  );

) ИЭВС находится в однородной изотропной проводящей среде, которой являются ткани организма;

) интегральный электрический вектор сердца  меняется по величине и направлению. Его начало неподвижно и находится в атриовентрикулярном узле, а конец описывает сложную пространственную кривую, проекция которой на фронтальную плоскость образует за цикл сердечной деятельности (в норме) три петли: Р, QRS и Т [2].

Очевидно, в этом случае в разных точках поверхности грудной клетки человека в некоторый момент времени будут возникать различные по величине и знаку электрические потенциалы. В следующий момент времени распределение этих потенциалов на поверхности тела изменится.

Рисунок 1.6 - Распределение (карта) электрических потенциалов на поверхности тела в момент формирования комплекса QRS

Приблизительно 2/3 карты соответствуют грудной поверхности, а оставшаяся треть справа - спине. Распределение потенциалов показано для некоторого одного момента времени, отмеченного черточкой на комплексе QRS опорной ЭКГ, показанной внизу. Сплошными линиями отмечены изопотенциальные кривые для положительных потенциалов, прерывистыми - для отрицательных. Толстой линией отмечена кривая нулевого потенциала.

Значения наибольшего и наименьшего потенциалов, наблюдающиеся в данный момент времени, приведены снизу под картой, а положения максимума и минимума отмечены на карте большими знаками "+" и "-". Возникновение такого распределения можно объяснить, полагая, что области отрицательного потенциала проецируются на те участки стенки желудочков сердца, которые уже возбуждены, а положительные потенциалы - на участки стенки, где продолжает развиваться возбуждение.

Изменение величины и направления вектора  за один цикл сокращения сердца объясняется последовательностью распространения волн возбуждения по сердцу: волна начинает распространяться от синусового узла по предсердиям (петля Р), атриовентрикулярному узлу, по ножкам пучка Гиса к верхушке сердца и далее охватывает сократительные структуры к базальным отделам (комплекс QRS). Петле Т соответствует фаза реполяризации кардиомиоцитов.

Эйнтховен предложил измерять разности потенциалов между двумя из трех точек, представляющих вершины равностороннего треугольника, в центре которого находится начало ИЭВС (рис. 1.7).

В практике электрокардиографии разности потенциалов измерялись между левой рукой (ЛР) и правой рукой (ПР) - I отведение, между левой ногой (ЛН) и правой рукой (ПР) - II отведение, между левой ногой (ЛН) и левой рукой (ЛР) - III отведение. Руки и ноги рассматривались как проводники, отводящие потенциалы от вершин треугольника Эйнтховена [1].

Предполагается, что расстояния от центра треугольника Эйнтховена до вершин одинаково, и поэтому для расчета разности потенциалов каждого отведения можно воспользоваться формулой (1.15):отведение: . (1.16)отведение: . (1.17)отведение: . (1.18)

Рисунок 1.7 - Схема регистрации комплекса QRS электрокардиограммы в трех стандартных отведениях. Знаки + и - соответствуют знакам на осях ЭКГ в соответствующих отведениях

Разность потенциалов i-гo отведения прямо пропорциональна проекции  интегрального электрического вектора сердца  на линию этого отведения [1].

1.2 Электрокардиограмма

Электрокардиограмма - это график временной зависимости разности потенциалов в соответствующем отведении, а значит и временной зависимости проекции ИЭВС на линию отведения.

Электрокардиограмма представляет собой сложную кривую с, соответственно петлям, пятью зубцами Р, Q, R, S, Т и тремя интервалами нулевого потенциала. Для любого выбранного момента времени направление и модуль интегрального электрического вектора сердца имеют определенную величину, но проекции этого вектора на три отведения различны. Поэтому ЭКГ в I, во II и в III отведениях имеют разные амплитуды и конфигурации одноименных зубцов.

Гармонический спектр электрокардиограммы (набор простых синусоидальных колебаний, на которые, согласно теореме Фурье, можно разложить сложное колебание), в основном содержит частоты от 0 до 100 Гц [3].

Три отведения не дают полной информации о работе сердца. Поэтому современная кардиология использует 12 стандартных отведений и ряд специальных.

Однако модель Эйнтховена не является строгой. Она имеет ряд допущений:

) организм не является однородной электропроводной средой: кровь, лимфа, сосуды, мышцы и другие ткани имеют различные удельные проводимости. Кроме того, проводимость меняется со временем, например, при вдохе и выдохе;

) вектор , вращаясь, создает сложную объемную фигуру, а не проекцию лишь на одну плоскость, и начало его может смещаться;

) не представляется возможным точно описать изменения  сердца только изменением момента одного точечного диполя.

Однако медицинская практика показывает, что эти недостатки не столь существенны. Модель Эйнтховена успешно используется в электрокардиографии.

В научных исследованиях разработана более точная мульти-полная модель сердца, учитывающая то, что сердце имеет конечные размеры. В этой модели сердце представляется не одним, а многими диполями.

Векторэлектрокардиография (ВЭКГ) - методика, позволяющая судить об изменении ИЭВС в пространстве. Регистрируются проекции сложной пространственной кривой, описываемой концом вектора  на фронтальную, саггитальную и горизонтальную плоскости [4].

Для получения векторэлектрокардиограммы используется электронный осциллограф. На экране осциллографа происходит сложение двух взаимно перпендикулярных колебаний (фигуры Лиссажу). На горизонтально отклоняющие пластины осциллографа подается разность потенциалов I отведения, а на вертикально отклоняющие пластины - напряжение другого отведения.

Так получают проекцию на фронтальную плоскость. Для получения проекций на другие плоскости используют другие электроды, в частности электрод, накладываемый на спину около угла левой лопатки. Различные положения установки электродов позволяют получить ВЭКГ на различных плоскостях.

ЭКГ регистрируют на различной скорости. Обычно скорость движения бумаги составляет 25 мм/сек. При этом 1 мм кривой равен 0,04 сек. Иногда для более детальной записи используют скорость 50 и даже 100 мм/сек. При длительной регистрации ЭКГ для экономии бумаги используют меньшую скорость - от 2,5 до 10 мм/сек [3].

Что же врач видит на ЭКГ? Каждая клетка миокарда представляет собой маленький электрический генератор, который разряжается и заряжается при прохождении волны возбуждения. ЭКГ является отражением суммарной работы этих генераторов и показывает процессы распространения электрического импульса в сердце. В норме электрические импульсы автоматически генерируются в небольшой группе клеток, расположенных в предсердиях и называемых синоатриальным узлом. Поэтому нормальный ритм сердца называется синусовым. Когда электрический импульс, возникая в синусовом узле, проходит по предсердиям на электрокардиограмме появляется зубец P. Дальше импульс через атриовентрикулярный (АВ) узел распространяется на желудочки по пучку Гиса. Клетки АВ-узла обладают более медленной скоростью проведения и поэтому между зубцом P и комплексом, отражающим возбуждение желудочков, имеется промежуток. Расстояние от начала зубца Р до начала зубца Q называется интервал PQ. Он отражает проведение между предсердиями и желудочками и в норме составляет 0,12-0,20 сек. Потом электрический импульс распространяется по проводящей системе сердца, состоящей из правой и левой ножек пучка Гиса и волокон Пуркинье, на ткани правого и левого желудочка. На ЭКГ это отражается несколькими отрицательными и положительными зубцами, которые называются комплексом QRS. В норме длительность его составляет до 0, 09 сек. Далее кривая вновь становится ровной, или как говорят врачи, находится на изолинии. Затем в сердце происходит процесс восстановления исходной электрической активности, называемый реполяризацией, что находит отражение на ЭКГ в виде зубца Т и иногда следующего за ним небольшого зубца U. Расстояние от начала зубца Q до конца зубца Т называется интервалом QT. Он отражает так называемую электрическую систолу желудочков. По нему врач может судить о продолжительности фазы возбуждения, сокращения и реполяризации желудочков.

ЭКГ является ценным диагностическим инструментом. По ней можно оценить источник (так называемый водитель) ритма, регулярность сердечных сокращений, их частоту. Все это имеет большое значение для диагностики различных аритмий. По продолжительности различных интервалов и зубцов ЭКГ можно судить об изменениях сердечной проводимости. Изменения конечной части желудочкового комплекса (интервал ST и зубец Т) позволяют врачу определить наличие или отсутствие ишемических изменений в сердце (нарушение кровоснабжения). При этом стоит помнить о том, что ЭКГ, снятая в покое, не всегда выявляет ишемические изменения в миокарде [4].

Важным показателем ЭКГ является амплитуда зубцов. Увеличение ее говорит о гипертрофии соответствующих отделов сердца, которая наблюдается при некоторых заболеваниях сердца и при гипертонической болезни.

На типичной кардиограмме здорового человека в отведении I имеются три направленных вверх зубца Р, R, Т и два зубца, направленных вниз - Q, S (рис. 1.8).

Рисунок 1.8 - Электрокардиограмма в отведении I

Наибольшую амплитуду имеет зубец R - от 1 до 2 мВ, амплитуда зубца Р находится в пределах от 0,1 до 0,15 мВ, а зубца T - от 0,5 до 0,6 мВ.

ЭКГ, вне всякого сомнения, весьма мощный и доступный диагностический инструмент, однако стоит помнить о том, что и у этого метода есть слабые места. Одним из них является кратковременность записи - около 20 секунд. Даже если человек страдает, например, аритмией, в момент записи она может отсутствовать, кроме того запись, обычно производится в покое, а не во время привычной деятельности. Для того чтобы расширить диагностические возможности ЭКГ прибегают к длительной ее записи, так называемому мониторированию ЭКГ по Холтеру в течение 24-48 часов. Прибор для суточного мониторирования представляет собой маленький электронный модуль, размером чуть больше пачки сигарет, закрепляемый на поясе. С ним пациент может совершать практически все обычные действия. Мониторы ЭКГ первого поколения осуществляли запись на магнитофонную кассету.

Современные приборы записывают ЭКГ на специальную дискету или в электронную память. Вследствие этого они потребляют меньше энергии, а качество записи улучшается. Запись осуществляется в двух отведениях. Во время мониторирования пациент ведет дневник, в котором отмечает свои действия и самочувствие. В случае возникновения симптомов заболевания, пациент может сделать отметку в записи, нажав кнопку на приборе. Далее запись ЭКГ анализируется с помощью специальной компьютерной программы, которая может автоматически диагностировать различные патологические изменения, определять максимальную и минимальную частоту сердечных сокращений и другие показатели. Кроме этого осуществляется визуальный контроль записи. Сопоставляя запись ЭКГ с дневником и отметками пациента, врач может получить ценную диагностическую информацию.

Иногда бывает необходимо оценить, возникают ли на ЭКГ у пациента изменения, характерные для ишемической болезни сердца. Для этого проводят ЭКГ-тест с физической нагрузкой. Для оценки переносимости (толерантности) и соответственно, функционального состояния сердца нагрузку осуществляют дозировано, с помощью велоэргометра или бегущей дорожки. Начинают с минимальной нагрузки, постепенно ступенчато повышая ее, увеличивая скорость и наклон дорожки или сопротивление велоэргометра. При этом регистрируют ЭКГ в 12 стандартных отведениях, провода электродов, обычно налагаемые на конечности размещают на теле пациента. Тест прекращается в следующих случаях:

) общая усталость пациента;

) сильное повышение или понижение артериального давления;

) появление на ЭКГ изменений, связанных с ишемией миокарда;

) появление на ЭКГ нарушений сердечного ритма и достижение субмаксима-льной частоты сердечных сокращений (субмаксимальная ЧСС=0,9·(220-возраст).

Если при проведении пробы у больного появились ишемические изменения ЭКГ, то она считается положительной. Если эти изменения не появились по достижении субмаксимальной частоты - отрицательной. Если проба прекращена по другим причинам (усталость, повышение АД, появление аритмии), то она имеет мало значения для диагностики ИБС. Следует отметить, что проба может быть как ложноположительной, т. е. появятся ишемические изменения ЭКГ при отсутствии ИБС, так и ложноотрицательной, т. е. изменения ЭКГ не появятся, не смотря на наличие ИБС. По неизвестным причинам ложноположительные результаты чаще наблюдаются у женщин. Однако ЭКГ не диагностирует. ЭКГ не может служить средством диагностики пороков и опухолей сердца, т. к. появляющиеся при этих заболеваниях изменения кардиограммы могут являться лишь косвенными признаками болезни. На ЭКГ не регистрируются шумы сердца. Не отражает ЭКГ и гемодинамику, т. е. то, как кровь течет в полостях сердца. ЭКГ в покое может не выявлять целый ряд заболеваний сердца, в т. ч. ИБС и нарушения сердечного ритма. Для диагностики этих заболеваний необходимо проведение суточного мониторирования ЭКГ или нагрузочных проб. Однако, не смотря на свои ограничения, о которых надо знать ЭКГ остается доступным и действенным методом диагностики, который обязательно стоит проходит при регулярных медицинских осмотрах [4].

1.3 Структурная схема электрокардиографа

В отечественном здравоохранении используются электрокардиографы трех поколений. Наиболее простые - выдают ЭКГ в виде кривой на бумажную ленту. Более сложные - производят измерение амплитудно-временных параметров работы сердца и представляют их значение в цифровом виде. Это экономит время врача. Работая на таком приборе, ему (по теории) уже не надо самому линейкой измерять, допустим, высоту зубцов и расстояние между ними, вычислять иные характеристики ЭКГ. Наконец, самое современное поколение электрокардиографов не только выполняет все действия более простых моделей, но и интерпретирует ЭКГ. Такой аппарат сообщает кардиологу характер сердечной патологии.

Структурная схема одноканального кардиографа приведена на рисунке 1.9.

Рисунок 1.9 - Структурная схема электрокардиографа

Биоэлектрические сигналы, снимаемые электродами с тела пациента, через кабель отведений поступают на вход усилителя биопотенциалов. В кардиографах, предназначенных для совместной работы с дефибриллятором, кабель отведений имеет элементы защиты от воздействия его импульсов [5].

В усилителе биопотенциалов сигналы усиливаются, там же происходит формирование отведений.

С выхода усилителя биопотенциалов сигналы поступают на вход усилителя регистратора, где происходит их дальнейшее усиление до величины, обеспечивающей работу регистрирующего гальванометра - преобразователя с укрепленным на его оси тепловым пишущим пером. В усилителе регистратора происходит ограничение сигнала по величине для исключения биения теплового пера по механическим упорам и уменьшения выброса на переходной характеристике, а также ускоренное успокоение переходных процессов при нажатии на кнопку включения успокоения или автоматически при переключении отведений.

С гальванометра-преобразователя заводится отрицательная обратная связь по оси поворота ротора на усилитель регистратора с помощью емкостного датчика положения.

Лентопротяжный механизм приводится в движение коллекторным двигателем постоянного тока через редуктор. Двигатель управляется импульсным стабилизатором скорости. Скорость вращения вала электродвигателя определяется частотой импульсов задающего генератора стабилизатора скорости. Поддержание стабильности скорости вращения достигается регулировкой длительности импульсов управления электродвигателем, определяемой сдвигом во времени между импульсами задающего генератора и оптоэлектронного датчика скорости, расположенного на валу электродвигателя, т.е. стабилизация скорости достигается охватом двигателя и стабилизатора отрицательной обратной связью по скорости двигателя.

Регулятор накала пера имеет три автоматически устанавливаемых режима:

предварительный накал при выключенном лентопротяжном механизме;

средний накал при скорости 25 мм/с;

максимальный накал при скорости 50 мм/с.

Питание прибора может осуществляться от сетевого или от аккумуляторного блока [5].

1.4 Виды помех и их устранение

Одной из важнейших характеристик прибора для регистрации биопотенциалов является его помехоустойчивость. Помехи при регистрации биопотенциалов в зависимости от места их появления могут быть разбиты на две группы - внутренние и внешние.

К внутренним помехам относятся тепловые шумы усилителя и фон с частотой питающей сети. Меры борьбы с внутренними помехами заключаются в выборе малошумящих схемных элементов и тщательной фильтрации питающих напряжений.

Причинами появления внешних помех являются биопотенциалы органов и тканей, не относящихся к изучаемому процессу, электрохимические процессы на электродах и внешние электрические, магнитные и электромагнитные поля.

При движении пациента во время проведения исследования и смещении электродов нулевая линия записи может сдвигаться; при непроизвольном сокращении мышц или их дрожании возникают помехи в виде последовательных нерегулярных пиков. Поэтому при снятии биопотенциалов пациент должен находиться в лежачем положении, полностью расслабиться и не разговаривать.

На поверхности электрода, контактирующего с кожей через прокладку, слой геля или пасты, происходят электрохимические процессы, приводящие к возникновению электродных потенциалов. Разность этих потенциалов зависит от ряда факторов: материала электродов, состава электролита или геля, силы тока входных каскадов усилителя, протекающего в цепи электродов, и может достигать сотен милливольт, значительно превышая регистрируемые биопотенциалы. Большие значения и нестабильность разности электродных потенциалов могут приводить к значительным помехам и погрешностям. Снижение электродных потенциалов достигается использованием хлорсеребряных электродов и токопроводящих паст. Ток в цепи электродов не должен превышать 0,1 мкА [5].

Наиболее трудна задача устранения помех, вызванных полями внешних источников. К ним в первую очередь относятся электрические поля питающей сети, всегда имеющейся в помещении, в котором проводится регистрация биопотенциалов.

На рисунке 1.10 показана упрощенная схема образования этих помех: за счет емкости С1 между фазным проводом и пациентом (десятки пикофарад) и емкости С2 между пациентом и землей (сотни пикофарад) изолированное тело человека может оказаться под потенциалом 10 В по отношению к земле. Поскольку сопротивление внутренних тканей тела невелико по сравнению с указанными емкостными сопротивлениями, можно считать, что потенциал помех у всех точек тела одинаков.

Рисунок 1.10 - Схема образования помех от сети переменного тока

Рассмотренные помехи на входе усилителя являются симметричными и носят название синфазных. Хотя напряжение синфазных помех значительно превышает полезный сигнал, с помощью усилителя его удается значительно ослабить. С этой целью входной каскад усилителя всегда строится по дифференциальной схеме, поэтому полезный противофазный сигнал в нем усиливается, а синфазная помеха подавляется.

Степень подавления синфазной помехи может быть охарактеризована коэффициентом ослабления, показывающим, во сколько раз должно быть увеличено симметричное напряжение по сравнению с несимметричным, чтобы получить одинаковый зарегистрированный потенциал [5].

Для дополнительного снижения синфазной помехи на входе прибора один из электродов заземляется.

Помимо рассмотренных выше синфазных помех, емкостная связь с сетевыми проводами может привести к появлению и противофазных напряжений на входе, которые усиливаются наравне с полезными сигналами. Напряжения, наведенные на провода, вызывают токи помех. Эти токи, протекая через электродно-кожные сопротивления, создают на них напряжения, приложенные ко входу усилителя. Если токи помех во всех проводах кабеля отведений одинаковы, а электродно-кожные сопротивления равны, то эти напряжения взаимно компенсируются на нагрузке входного дифференциального каскада усилителя. Однако имеющаяся всегда асимметрия токов и сопротивлений приводит к появлению противофазных помех.

Меры борьбы с этими помехами состоят, прежде всего, в экранировании соединительных проводов. Необходимо также снижать значения злектродно-кожных сопротивлений. По этой причине столь важно при проведении регистрации биопотенциалов обеспечить хороший контакт между телом и электродом, следить, чтобы электроды и устройства для их крепления не загрязнялись.

Помимо электрического поля источником помех может явиться и магнитное поле, возникающее при прохождении по проводам и кабелям значительных токов. Соединительные провода электродов образуют виток, в котором переменное магнитное поле может навести напряжение, достаточное для создания на входе усилителя интенсивной противофазной помехи. Чтобы уменьшить площадь витка, определяющую величину наведенной помехи, следует на возможно большей длине сближать провода, идущие к электродам [6].

Источником помех может явиться также электромагнитное поле, создаваемое при работе высокочастотных физиотерапевтических аппаратов. Этим полем на входных цепях усилителя наводится напряжение. За счет детектирования на входных нелинейных элементах выделяются напряжения с частотой модуляции высокочастотных колебаний 50 или 100 Гц, попадающие в полосу пропускания прибора. Для подавления высокочастотных помех на входе усилителя могут устанавливаться емкостные фильтры.

Все перечисленные выше меры борьбы с помехами могут оказаться недостаточными, если при проведении регистрации не соблюдаются определенные правила:

в помещении, где проводится исследование, должен быть специальный заземляющий контур; в нем должно быть минимальное количество сетевых проводов, не должны находиться источники переменных магнитных полей;

желательно, чтобы рядом с помещением не проходили силовые кабели, не находились высокочастотные физиотерапевтические аппараты, лифты;

сетевой шнур и провода отведений не должны пересекаться и тем более касаться друг друга;

пациент при проведении исследования не должен прикасаться к прибору, металлической кровати или стене помещения;

оператор, проводящий регистрацию, не должен касаться пациента.

При использовании перьевых регистраторов необходимо обеспечить оптимальное давление пера на бумагу. Неправильная установка пера может быть обнаружена по записи калибровочного импульса. При чрезмерном нажатии получается запись, приведенная на рисунке 1.11, свидетельствующая об излишнем затухании механической системы регистратора.

При недостаточном давлении пера затухание мало и в конце фронта и среза происходит выброс пера с амплитудой, составляющей более 10 % от амплитуды импульса. При нормальном затухании калибровочный импульс должен иметь вид, показанный на рисунке 1.11, выброс в конце фронта и среза составляют по амплитуде около 10 % импульса.

Для получения графической зависимости изменений биопотенциалов во времени диаграммная лента должна протягиваться с постоянной скоростью. Такое протягивание обеспечивается лентопротяжным механизмом с электроприводом. Скорость протягивания определяется частотным спектром биопотенциалов и возможностью точного измерения временных интервалов. Для электрокардиографов обычная скорость составляет 25 и 50 мм/с [7].

Рисунок 1.11 - Вид калибровочного импульса при разных затуханиях механической системы регистратора

Для непрерывного визуального наблюдения за исследуемым процессом используются электронно-лучевые трубки. Они применяются в кардиоскопах и кардиомониторах.

Для анализа зарегистрированной кривой биопотенциалов применяются различного рода анализаторы, которые могут быть встроены в прибор. Наиболее часто применяются интеграторы и устройства для частотного анализа. С помощью интегратора оценивается площадь, лежащая между исследуемой кривой и нулевой линией, т.е. суммарная биологическая активность за определенный промежуток времени.

Устройства для частотного анализа в простейшем случае представляют собой набор узкополосных фильтров, перекрывающих спектр исследуемого процесса. В результате прохождения сигнала через фильтры, последующего интегрирования и регистрации получается спектрограмма, т.е. набор сигналов, пропорциональных суммарной биологической активности, выделенной данным фильтром из основной кривой. В компьютерном электрокардиоанализаторе обработка сигнала происходит в соответствии с заложенной программой [5].

1.5 Погрешности измерения амплитудно-временных параметров ЭКГ

Суммарная погрешность измерения напряжения кардиографом, регистри-рующим сигнал на диаграммной ленте с помощью теплового пера, будет складываться из следующих составляющих:

погрешности установки чувствительности ;

погрешности за счет гистерезиса записи , она появляется из-за смещения нулевой линии записи после плавного изменения сигнала с высоким уровнем до нулевого значения (рис. 1.12);

погрешности, вносимой помехами и внутренними шумами ;

визуальной погрешности при измерении линейных размеров сигнала по записи .

Рисунок 1.12 - Погрешность из-за гистерезиса записи

Таким образом:

. (1.19)

Погрешность установки чувствительности  в свою очередь зависит от:

погрешности калибратора ;

погрешности нелинейности амплитудной характеристики ;

визуальной погрешности , допущенной при установке чувствительности. Таким образом:

. (1.20)

В свою очередь погрешность нелинейности  определяется:

нелинейностью амплитудной характеристики усилителя ;

погрешностью за счет преобразования радиальной записи сигнала в прямоугольную ;

погрешностью из-за трения пера, возникающего при движении диаграммной ленты .

Поэтому:

. (1.21)

Рассмотрим более подробно причины появления двух последних составляющих погрешности [8].

Рисунок 1.13 - Погрешность из-за прямоугольности записи

Как уже упоминалось, тепловая регистрация сигнала на диаграммной ленте является прямоугольной, а чернильная - радиальной, Прямоугольная запись, произведенная в прямоугольной системе координат, наиболее удобна для расшифровки, но сопровождается дополнительной погрешностью . Это поясняется на рисунке 1.12.

Здесь h - высота изображения на прямоугольной записи при ;

 - высота изображения при радиальной форме записи (при том же значении входного сигнала);

 - угол отклонения пера;- расстояние точки касания пера от оси его вращения при .

Абсолютная погрешность определяется по формуле:

, (1.22)

и будет иметь максимальное значение при наибольшем угле . Относительная погрешность

, (1.23)

где .

Поэтому:

 (1.24)

Очевидно, что она будет наибольшей при максимальном значении угла отклонения пера и небольшой его длине.

Погрешность, возникающая за счет движения диаграммной ленты , появляется из-за воздействия на перо силы  (рис.1.14), точнее ее нормальной составляющей , направленной в сторону нулевой линии.

Рисунок 1.14 - Погрешность за счет движения диаграммной ленты

Эта сила, а значит и погрешность, будет наибольшей при максимальной скорости движения ленты и наибольшем угле .

Погрешность измерения временных интервалов  определяется двумя составляющими:

неравномерностью скорости движения ленты ;

визуальной погрешностью при измерении линейных размеров сигнала по записи .

. (1.25)

Наиболее существенными из рассмотренных составляющих являются погрешность за счет помех и внутренних шумов, а также визуальная погрешность при измерении линейных размеров сигнала по записи.

Для снижения погрешностей измерения электрокардиографа следует:

принять все меры по устранения помех;

измерение линейных размеров сигнала на диаграммной ленте производить с учетом ширины линии записи и миллиметровой разметки ленты.

Для повышения точности электрокардиограммы необходимо периодически поверять и настраивать электрокардиограф. Таким образом, возникает задача о разработке имитатора сигналов для поверки ЭК [9].

2. РАЗАРАБОТКА ИМИТАТОРА СИГНАЛОВ

.1 Генератор сигналов

В основе всех цифровых микросхем КМОП находятся три логических элемента: И-НЕ, ИЛИ-НЕ и коммутационный ключ (КК). С помощью КК реализуются выходы с третьим состоянием очень большого выходного импеданса Z. Полевые транзисторы можно соединять последовательно («столбиком»), поэтому элементы И, ИЛИ-НЕ строятся по разным схемам и в отличие от ТТЛ здесь не надо переименовывать логические уровни. Для КМОП принято, чтобы 1 отображалась высоким уровнем, а 0 - низким.

Логические элементы - инверторы, элементы И, ИЛИ, исключающее ИЛИ, триггеры - можно использовать не только для решения задач комбинаторной логики. Поскольку логический элемент, охваченный отрицательной обратной связью, представляет собой усилитель, а усилитель, охваченный положительной, - генератор. На базе таких элементов можно собирать мультивибраторы и автогенераторы на самые различные диапазоны и самых разных уровней сложности [10].

Надежность работы устройств на логических микросхемах зависит и от построения схемы. Так, например, нельзя подавать входные сигналы, не подав питание, а также недопустимо превышение уровня входного сигнала над питающим напряжением. Напряжение источника питания должно подаваться раньше или одновременно с подачей входных сигналов. Это связано с тем, что во входных цепях микросхем стоят защитные диоды, соединенные с шинами питания, и в случае появления напряжения на входе (при отсутствии питания) возможно протекание тока по цепи «вход» - «шина питания», чего допускать нельзя. Повредить микросхему может так называемый «тиристорный эффект», возникающий при превышении уровня входного сигнала над питающим напряжением. Поэтому необходимо обеспечить первоочередное выключение входных сигналов до отключения напряжения питания. Не желательна подача на входы логических элемнтов медленно меняющихся сигналов, так как при этом могут возникнуть на выходе многократные переключения (дребезг), а также возрастает потребляемый ток. У микросхем все свободные входы логических элементов должны обязательно подключаться к общему проводу. Основная особенность микросхем КМОП является ничтожное потребление тока в статическом режиме - 0,1...100 мкА.

Поэтому генератор сигналов для поверки электрокардиографов собран на КМОП-микросхеме К561ЛЕ5. Микросхемы серии К561 (564,1561,1564) являются более современными по сравнению с серией 176 и превосходят их по всем параметрам. Микросхемы этих серий изготовляются по технологии комплементарных транзисторов структуры металл-диэлектрик-полупроводник (КМДП). Ранее в качестве диэлектрика использовался окисел кремния, поэтому сокращенным обозначением структуры этих микросхем было КМОП. [11]

Кроме того, КМОП-микросхемы имеют более широкий номенклатурный перечень. Питание микросхемы может находиться в широком диапазоне: от 3 до 15 В. Диапазон допустимой окружающей температуры составляет т -45 до +85 °С, потребляемая мощность Р=0,4 мкВт/вент. Фактически микросхема сохраняет работоспособность в более широком диапазоне, но разработчики не гарантируют в этом случае ее паспортные параметры. Благодаря высокому входному сопротивлению (Rвх >100 МОм) ИМС имеет высокую нагрузочную способность Краз >10...30 (количество входов, которые можно подключить к выходу логического элемента, ограничивается только емкостью монтажа; при Краз=10 паразитная емкость нагрузки составляет Сн=20 пФ). ИМС К561ЛЕ5 представляет собой четыре логических элемента 2ИЛИ-НЕ (рис. 2.1), объединённых в одном корпусе.

Рисунок 2.1 - Логический элемент ИЛИ-НЕ

Устройство базового элемента ИЛИ-НЕ (рис. 2.2) - это один канал микросхемы К561ЛЕ5, как бы обратное по сравнению с элементом И-НЕ: здесь параллельно соединены n-канальные и последовательно p-канальные транзисторы.

Рисунок 2.2 - Схема элемента ИЛИ-НЕ

Состояние выхода Q в зависимости от уровней показано в таблице 2.1 [11].

Таблица 2.1 - Таблица электрических состояний

Вход

Выход Q

A

B


Н

Н

В

Н

В

Н

В

Н

Н

В

В

Н


На рисунке 2.3 показана осциллограмма отклика на выходе ИЛИ-НЕ. Здесь длительность инвертированного сигнала на выходе Q соответствует времени обоих входных сигналов.

Рисунок 2.3 - Диаграмма входных и выходных импульсов

Напряжение питания на микросхемы рассматриваемых серий подается на вывод с наибольшим номером, общий провод подключается к выводу с вдвое меньшим номером.

Функциональная схема микросхемы К561ЛЕ5 показана на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 - Функциональная схема микросхемы К561ЛЕ5

Если число инверторов четное (2 или 4), резистор положительной обратной связи создает условия автогенерации. На рисунке 2.5 показана схема функционального автогенератора, который выдает на выходах разные, но сфазированные сигналы: последовательность прямоугольных импульсов , последовательность треугольных импульсов , «синусоидальный» сигнал .

Рисунок 2.5 - Схема функционального генератора

Инверторы DD1.1, DD1.2 образуют мультивибратор - автогенератор прямоугольных импульсов (скважность регулируется потенциометром R1). Сигнал на выходе генератора имеет прямоугольную форму со скважностью (рабочим циклом) 50%. Инвертор DD1.3 интегрирует треугольные импульсы. Желаемая форма выходных треугольников (зависит от частоты и скважности входного сигнала) устанавливается переменным резистором R6 (удобнее потенциометр с логарифмической характеристикой регулирования) [10].

Инвертор DD1.4 работает как усилитель с усилением . Примерно синусоидальный сигнал получится за счет некоторого сглаживания (фильтрации) треугольного напряжения. Можно подключить дополнительные конденсаторы (например, параллельно R8), создав фильтр первого или второго порядка. Стабильность работы генератора зависит не столько от микросхемы, сколько от стабильности работы RC-цепочки.

Частоту следования сигналов можно регулировать в пределах от 1 до 600 Гц с помощью переключения номиналов элементов RC-цепочки. С помощью специальных кнопок на имитаторе сигналов можно выбирать необходимую форму выходного сигнала. Для подачи стабилизированного напряжения на микросхему К561ЛЕ5 используется стабилизатор напряжения.

2.2 Стабилизатор напряжения

Микросхемы серии КР1158ЕН представляют собой трехвыводной линейный стабилизатор с низким проходным напряжением на ряд фиксированных выходных напряжений в диапазоне от 3 до 15 В и предназначены для создания компактных источников питания. Регулирующий элемент стабилизаторов этих серий включен в плюсовой провод.

Все стабилизаторы предназначены для широкого применения и идеально подходят для нужд электроники, так как имеют встроенную защиту от выбросов входного напряжения при сбросе нагрузки генератора до 60 В, защиту при подключении входного напряжения в обратной полярности и от перегрева микросхемы. Для ограничения рассеиваемой мощности введена блокировка выходного напряжения при входном напряжении более 30 В. Стабилизаторы не выходят из строя при кратковременном подключении выводов в зеркальной последовательности. Ближайшие функциональные аналоги - микросхемы L48ХХ, L4945, LМ2930, LМ2931 фирмы SGS-Thomson [12].

В данной работе в качестве стабилизатора использована микросхема КР1158ЕН9А, на выходе которой, получено напряжение 9 В, необходимое для питание генератора сигналов.

Основные параметры микросхемы КР1158ЕН9А:

ток нагрузки до 500 мА;

нестабильность напряжения на выходе, не более 2%;

минимальное напряжение вход - выход, не более 0,6 В при токе нагрузки 500 мА;

собственный потребляемый ток (при номинальном токе нагрузки) 20 мА;

защита при превышении входного напряжения (+30 В);

защита при выбросах входного напряжения (до 60 В);

защита от переполюсовки входного напряжения (до -18 В);

защита от короткого замыкания;

тепловая защита;

корпус «КГ-27».

Предельные эксплуатационные значения параметров:

наибольшее входное постоянное напряжение 37 В;

наименьший ток нагрузки 5 мА;

наибольшее неповреждающее постоянное входное напряжение обратной полярности 18В.

Конечная буква в обозначении микросхемы определяет значение тока ограничения и тип выходной характеристики. Микросхема КР1158ЕН9А имеет выходную характеристику, которая определяется порогом срабатывания защиты по току . Выходная характеристика данной микросхемы представлена на рисунке 2.6.

Рисунок 2.6 - Форма выходной характеристики

Микросхема выпущена в корпусе типа ТО-220. На рисунке 2.7 показана структурная схема ИС.

Рисунок 2.7 - Структурная схема ИС

В таблице 2.2 приведено описание выводов микросхемы.

электрокардиограф помеха питание поверка

Таблица 2.2 - Описание выводов микросхемы

Номер вывода

Обозначение

Назначение вывода

1

INP

Вход

2

GND

Общий

3

OUT

Выход


Типовая схема включения ИС показана на рисунке 2.8.

Рисунок 2.8 - Типовая схема включения ИС

Для устойчивой работы микросхемы применяются навесные конденсаторы. Их монтаж следует выполнять предельно короткими проводниками и по возможности непосредственно рядом с соответствующим выводом стабилизатора. Входной конденсатор С1 необходим в том случае, когда стабилизатор установлен далеко от источников питания. Выходной конденсатор С2 обеспечивает отсутствие возбуждения выходного напряжения, его минимальное значение 10 мкФ в зависимости от схемы применения следует значительно увеличить. Поскольку у алюминиевых электролитических конденсаторов электролит замерзает при - 30°С, то для более морозоустойчивых конструкций необходимо применять танталовые конденсаторы. В то же время, если устройство работает только при комнатной температуре, то емкость выходного конденсатора можно уменьшить в 2 раза.

В данном стабилизаторе в случае короткого замыкания выходной ток ограничивается максимальным значением. В состав микросхемы стабилизатора введена схема тепловой защиты. При температуре кристалла более 150оС происходит полное выключение стабилизатора на время, пока температура не опустится ниже 150оС.

Таким образом, микросхема КР1158ЕН9А служит для подачи стабилизированного напряжения в 9 В на генератор сигналов. Микросхема имеет минимальное напряжение вход - выход 0,6 В. Это означает, что на вход микросхемы должно подаваться напряжение не меньше чем 9,6 В. Таким образом, возникает вопрос о создании узла контроля напряжения батареи, чтобы контролировать напряжение питания стабилизатора [12].

2.3 Узел контроля напряжения батареи

Узел контроля напряжения батареи собран на операционном усилителе. Компараторы осуществляют переключение выходного напряжения, когда изменяющийся входной сигнал становится выше или ниже определенного уровня. Компараторы принадлежат к классу формирователей, предназначенных для перехода от аналоговых сигналов к цифровым. Поэтому оконечные каскады компараторов обычно конструируются таким образом, чтобы выходное напряжение соответствовало бы принятым логическим уровням распространенных цифровых микросхем.

Если включить операционный усилитель (ОУ) без обратной связи так, как это показано на рисунке 2.9, и подать на один вход сигнал Uвх, а на другой - постоянный уровень опорного напряжения Uоп, то выходное напряжение Uвых скачком изменяется от максимального до минимального (или наоборот), когда сигнал проходит заданный на другой вход уровень сравнения.

Рисунок 2.9 - Включение операционного усилителя

В приведенной схеме выходное напряжение соответствует уровням логической 1 и логического 0 цифровых ТТЛ-микросхем, для чего использованы вспомогательный источник напряжения +3 В и ограничитель на кремниевых диодах VD1, VD2. Если поменять местами Uвх и Uоп, изменится порядок переключения выходного напряжения. Благодаря высокому коэффициенту усиления ОУ схема, переключается при очень малой разности напряжений входного сигнала и постоянного уровня, т.е сравнение двух напряжений происходит с высокой точностью [13].

Узел контроля напряжения батареи построен на полупроводниковой интегральной микросхеме КР(КФ)140УД608 (рис 2.10), которая представляет собой операционный усилитель с малыми входными токами и внутренней коррекцией, предназначеной для построения решающих усилителей, сумматоров, интеграторов.

Рисунок 2.10 - Схема расположения выводов КР140УД608

Он необходим для подачи светового сигнала при понижении Uбат до величины меньше 9,6 В (минимальное число напряжения, поступаемого на вход стабилизатора КР1158ЕН9А).

Назначение выводов данной микросхемы представлено в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Назначения выводов КР140УД608

Вывод

Назначение

1

балансировка

2

вход инвертирующий

3

вход неинвертирующий

4

напряжение питания минус Uпит

5

балансировка

6

выход

7

напряжение питания Uпит

8

-

Схема узла контроля напряжения батареи изображена на рисунке 2.11.

Рисунок 2.11 - Схема узла контроля напряжения батареи

На резисторе R6 и эмиттерном переходе транзистора VT1 (КТ315Б), включенном в обратном направлении, собран источник образцового (опорного) напряжения (около 6,5 В). Данное напряжение подается на прямой вход операционного усилителя DA1 (КР140УД608). А с делителя напряжения R1, R2 часть контролируемого напряжения батареи питания поступает на инвертирующий вход.

Резистором R2 это напряжение можно изменять в небольших интервалах. Конденсаторы С1, С2 повышают помехоустойчивость компаратора. В исходном состоянии, когда напряжения питания батареи высокое (более 9,6 В), на выходе компаратора выходное напряжение минимальное и светодиод не светится. При понижении напряжения батареи ниже 9,6 В компаратор переключается, на выходе появляется напряжение высокого уровня и светодиод загорается. Резистор R8 ограничивает ток, протекающий через светодиод [14].

Вместо транзистора можно использовать стабилитрон, но рациональнее использовать транзистор. Это связано с тем, что его потребляемость тока транзистора меньше, чем стабилитроном (в десятки раз). Также учтены меньший вес и габариты транзистора.

2.4 Расчет блока питания

.4.1 Структурная схема источника вторичного электропитания (ИВЭП)

В данной работе разработано устройство, преобразующее бы переменное напряжение сети 220 В 50 Гц в постоянное напряжение 12 В.

По классической схеме источник вторичного электропитания должен содержать трансформатор, выпрямитель и фильтр. На выходе источника питания должны обеспечиваться необходимые напряжение, ток и коэффициент пульсаций. Таким образом, возникает необходимость применить также стабилизатор напряжения.

Структурная схема представлена на рисунке 2.12.




Рисунок 2.12 - Структурная схема ИВЭП

Трансформатором называют электромагнитный аппарат, посредством которого переменный ток одного напряжения преобразуется в переменный ток другого напряжения той же частоты. В трансформаторе используется явление взаимоиндукции. Конструктивные параметры трансформаторов при расчете выбирают из условия обеспечения допустимого падения напряжения на обмотках и их перегрева. При выборе магнитопровода определяющими являются трансформируемая мощность и частота тока.

В качестве выпрямителя выбрана мостовая схема включения. Её достоинства:

низкое выходное сопротивление;

низкое обратное напряжение на вентилях;

отсутствует подмагничивание сердечника трансформатора.

Емкостной фильтр - самый простой и дешёвый, но применение его существенно увеличивает амплитуду тока через диоды и увеличивает помехи, вносимые ИВЭП в сеть. Индуктивно-емкостной фильтр уменьшает эти недостатки, кроме того, он используется при больших токах нагрузки, благодаря незначительному падению напряжения на дросселе. Основным недостатком является высокие массогабаритные показатели дросселя. Исходя из приведённых соображений, выбран С-фильтр для ИВЭП [15].

2.4.2 Расчет трансформатора

Исходными данными для расчета силового трансформатора являются:

электрическая схема (количество обмоток) трансформатора;

схема подключаемой нагрузки (напряжение, сопротивление и т.п.);

напряжение и частота питающей сети;

масса, габариты, стоимость.

Определим значение тока, текущего через вторичную обмотку трансформа-тора:

, (2.1)

где  - максимальный ток через вторичную обмотку трансформатора, А;

 - максимальный ток нагрузки, А.

Определим мощность, потребляемую выпрямителем от вторичной обмотки трансформатора:

, (2.2)

где  - напряжение на вторичной обмотке, В.

Подсчитаем мощность трансформатора:

, (2.3)

где  - максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки трансформатора, Вт.

Определим значение тока, текущего в первичной обмотке:

, (2.4)

где  - напряжение на первичной обмотке трансформатора (сетевое напряжение).

 (2.5)

. (2.6)

Подсчитывают число витков вторичной обмотки:

. (2.7)

Определим диаметры проводов обмоток трансформатора из таблицы 2.4.

Таблица 2.4 - Данные для определения диаметра проводов обмоток

<25

25-60

60-100

100-160

160-250

250-400

400-700

700-1000

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.4

0.5

0.6


Так как , то выбираем диаметр .

Исходя из расчетов выбираем трансформатор ТПП 282-127/220-50.

2.4.3 Стабилизатор напряжения источника питания

В качестве стабилизатора напряжения источника питания использована микросхема КР142ЕН12А (LM317T). Она выполнена по планарной диффузионной технологии с изоляцией p-n переходом. Стабилизатор работает с внешним делителем напряжения в измерительном элементе, что позволяет регулировать выходное напряжение в очень широких пределах - от 1,3 до 37 В. Регулирующий элемент стабилизатора включен в плюсовой провод питания. Выходной ток (ток нагрузки) - до 1 А.

Этот микросхемный стабилизатор относится к самым высоковольтным в серии К142. Она устойчива к импульсным перегрузкам по мощности, оснащена системой защиты от перегрузок по выходному току.

Прибор оформлен в пластмассовом корпусе КТ-28-2. Со стороны одной из широких граней в корпус вмонтирован удлиненный теплоотводящий фланец с крепежным отверстием. Масса прибора - не более 2,5 г [16].

Электрические характеристики микросхемы КР142ЕН12А:

минимальное выходное напряжение (при входном напряжении 5 В и токе 5 мА) - 1,3 В;

предельно допустимый выходной ток - 1 А;

минимальное падение напряжения (при входном напряжении 18,5 В) - 3,5 В;

нестабильность выходного напряжения по входному напряжению (при увеличении входного напряжении от исходного значения 20 В, выходном напряжении 15В и выходном токе 5 мА) - 0,01 %/В;

температурный коэффициент выходного напряжения - 0,02 %/оС;

изменение выходного напряжения за 500 ч работы (при входном напряжении 45 В, выходном 15В и выходном токе 23 мА) - 1%;

температурный рабочий интервал -10 … + 70 оС.

Типовая схема включения микросхемы КР142ЕН12А показана на рисунке 2.13.

Рисунок 2.13 - Схема включения микросхемы КР142ЕН12А

Микросхема рассчитана на работу с теплоотводом. Мощность, рассеиваемая микросхема с теплоотводом, не должна превышать 10 Вт [17].

Резисторы R1 и R2 образуют внешний регулируемый делитель напряжения, входящий в измерительный элемент стабилизатора. Значения сопротивления резисторов связаны формулой

, (2.8)

где  - ток через резисторы R1 и R2 измерительного элемента; минимально допустимое значение этого тока - 55 мкА.

Для определения сопротивления резистора R1 воспользуемся формулой (2.8)

При R2=4,7 кОм получим:

Ом.

Таким образом, примем Ом.

Для снижения уровня фона при выходном напряжении, близком к минимальному, в измерительный элемент включен сглаживающий конденсатор С2. Емкость этого конденсатора должна быть достаточной для эффективного сглаживания (обычно около 10 мкФ) [16].

Для максимальной реализации стабилизирующих качеств микросхемы необходимо подключать резистивный делитель напряжения R1R2 и выходной конденсатор С3 как можно ближе к ее выходу, а саму микросхему монтировать в непосредственной близости к нагрузке.

2.4.4 Электрический расчет выпрямителя и фильтра

Выпрямительные устройства (выпрямители) относятся к вторичным источникам электропитания, для которых первичными источниками являются сети переменного тока. Выпрямители используются для преобразования переменного напряжения питающей сети в постоянное. Вентиль представляет собой нелинейный элемент, сопротивление которого в прямом направлении в сотни - тысячи раз меньше, чем в обратном.

Основными параметрами выпрямителей являются:

напряжение и частота питающей сети и их отклонения от номинальных;

полная мощность, потребляемая от питающей сети при номинальной нагрузке;

номинальный ток нагрузки и его возможные отклонения от номинального;

номинальное выходное напряжение;

коэффициент пульсаций выходного напряжения Кп0, %, который представляет собой отношение двойной амплитуды пульсаций 2Um к номинальному выходному напряжению U0:

. (2.9)

Двойная амплитуда пульсаций измеряется как сумма положительной и отрицательной полуволн переменной составляющей выходного напряжения [15].

Однофазная мостовая схема, которая изображена на рисунке 2.14, характеризуется хорошим использованием мощности трансформатора, поэтому рекомендуется при выходных мощностях до 1000 Вт и более.

Рисунок 2.14 - Однофазная мостовая схема

Обратное напряжение на вентилях при этой схеме в два раза меньше, чем при одно- и двухполупериодной схемах выпрямителя. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при мостовой схеме примерно в два раза меньше, чем при двухполупериодной со средним выводом обмотки, частота пульсаций такая же.

Теперь произведем расчет выпрямителя.

Исходными данными для расчета выпрямителя являются выпрямленные напряжение U0 и ток I0, коэффициент пульсаций напряжения на входе фильтра Кп0, напряжение питающей сети f. Частота питающей сети 50 Гц. Коэффициент пульсаций, принимаемый для расчета, не должен превышать 0,15, а допустимое относительное значение переменной составляющей напряжения для выбранных конденсаторов фильтра должно быть не меньше 0,05.

Для оптимального питания генератора сигналов для электрокардиографа необходимы:

1);

) ;

) .

Определим значения обратного напряжения на вентилях , среднего тока  и амплитуды тока  через вентили.

. (2.10)

. (2.11)

. (2.12)

Выбираем диоды типа КД226А с параметрами:

максимальное обратное напряжение - 100 В;

максимальный прямой ток - 2 А;

максимальный обратный ток - 50 мкА;

максимальное прямое напряжение - 1.4 В.

Далее определим сопротивление нагрузки выпрямителя:

. (2.13)

Принимаем сопротивление обмоток трансформатора:

. (2.14)

Найдем прямое сопротивление выпрямительного диода по приближенной формуле:

, (2.15)

где  - постоянное прямое напряжение на диоде.

. (2.16)

Определим активное сопротивление фазы выпрямителя по формуле:

. (2.17)

Далее необходимо найти расчетный коэффициент А по формуле:

. (2.18)

В зависимости от найденного значения А найдем вспомогательные коэффициенты B, D, F H по графикам, показанных на рисунке 2.15.

Рисунок 2.15 - Графики для определения вспомогательных коэффициентов

Таким образом, B=1.1; D=2.1; F=1.1; H=580Ом*мкФ.

Вычислим значения обратного напряжения на диодах и амплитуду прямого тока через диоды:

, (2.19)

, (2.20)

где  - напряжение на вторичной обмотке трансформатора (в режиме холостого хода), а значение тока вторичной обмотки

. (2.21)

Таким образом, полученные выше значения не превышают допустимых значений для выбранных диодов.

Определим выходную емкость выпрямителя (входную емкость фильтра)  по формуле:

. (2.22)

Выбираем конденсатор К50-37-1000мкФ25В [15].

На рисунке 2.16 показана электрическая принципиальная схема блока питания.

Рисунок 2.16 - Электрическая принципиальная схема блока питания

3. ПОВЕРКА ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФА

.1 Условия поверки

При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия

температура окружающего воздуха (20 ± 5)° С;

атмосферное давление от 97,3 до 105,3 кПа (от 730 до 790 мм. рт. ст.);

относительная влажность воздуха (65+ 15)%;

напряжение питающей сети (220 ± 4,4) В;

частота питающей сети (50 ± 0,5) Гц;

на рабочем месте для уменьшения электромагнитных помех удаляются сетевые кабели и шнуры приборов от схемы проверки и входных цепей ЭК на расстояние не менее 1 м;

нужно удалить от рабочего места источники электромагнитных помех, влияющих на работу ЭК и средств поверки. [5]

3.2 Подготовка к поверке

Перед поверкой электрокардиографа выполняются следующие действия:

проверка наличия свидетельств о поверке или оттисков поверительных клейм на средствах поверки;

ознакомление с формуляром и руководством по эксплуатации ЭК;

подготовка к работе поверяемый ЭК и средства поверки согласно эксплуатационной документации;

заземление электрокардиографа.

При определении метрологических характеристик установляются следующие режимы работы ЭК (если иные не оговорены особо):

питание от сети переменного тока;

отведение I;

чувствительность 10 мм/мВ;

скорость движения носителя записи 25 мм/с;

успокоение выключено.

.3 Проведение поверки

Данная методика поверки и рекомендации по устранению неполадок написана для электрокардиографа ЭК1Т-03М.

Вначале необходимо соединить розетку кабеля отведений с вилкой электрокардиографа и завернуть накидную гайку. Затем нужно соединить электроды с щупами имитатора сигналов так, как показано на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Схема соединения кабеля отведений с имитатором сигналов

Провода кабеля отведений подсоединяются к щупам: 1 - F (зеленый, левая нога), 2 - L (желтый, левая рука), 3 - R (красный, правая рука), 4 - С (белый, грудной), 5 - N (черный, правая нога).

Расположение щупов показано на принципиальной электрической схеме имитатора (приложение А).

Далее необходимо включить генератор сигналов, выбрать нужную частоту следования сигнала и форму сигнала с помощью переключателя.

Сигнал по кабелю отведений попадает на усилитель биопотенциалов, который предназначенный для усиления биоэлектрических сигналов до величины, обеспечивающей работу поляризованного электромагнитного преобразователя. Электрические сигналы от имитатора через входные цепи, которые состоят из входной вилки, резисторов, образующих электрокардиографические отведения и переключателя отведений, поступают на вход усилителя напряжения (УН). УН состоит из входного усилителя и каскадов предварительного усиления. С переключателя отведений на вход усилителя напряжения сигнал поступает через ограничитель, собранный на диодах и резисторах. Ограничитель предназначен для защиты входа УН от перенапряжений. К выходу УН подключен силовой каскад усилителя мощности (УМ) на полупроводниковых элементах, представляющий собой мостовой эмиттерный повторитель. На конечном этапе сигнал попадает на преобразователь, который является регистрирующим элементом и служит для преобразования электрического сигнала, поступающего с усилителя биопотенциалов, в перемещение теплового пера [5].

При поверке электрокардиографа кабель отведений подключается к имитатору только так, как показано на рисунке 3.1.

Определение относительной погрешности ЭК при измерении напряжения проводится с одновременной подачей на входы ЭК постоянного напряжения ± (300 ± 30) мВ при соответствующих положениях переключателя S8 с частотой 10 Гц, размахом 10 мВ при чувствительности 10 мм/мВ. Скорость движения носителя записи - 50 мм/с.

Вычисляется относительная погрешность ЭК при измерении напряжения (), в процентах, по формуле (3.1).

, (3.1)

где  - размах измеренного ЭК напряжения, мВ, вычисляют по формуле (3.2);

 - размах напряжения, подаваемого на вход ЭК, мВ.

, (3.2)

где  - линейный размер размаха регистрируемого сигнала, мм;

 - номинальное значение установленной на ЭК чувствительности, мм/мВ.

Относительная погрешность ЭК при измерении напряжения должна быть:

в диапазоне от 0,1 до 0,5 мВ - в пределах ±15%;

в диапазоне от 0,5 до 4,0 мВ - в пределах ±7%.

При получении результатов неудовлетворяющих требованиям необходимо проверить подачу напряжения на тепловое перо, проверить блок усилителя напряжения.

Определение относительной погрешности установки чувствительности ЭК проводится путем подачи на входы ЭК постоянного напряжения ± (300 ± 30) мВ при соответствующем положении переключателя S8 и гармонического сигнала частотой 10 Гц размахом 2 мВ.

Необходимо зарегистрировать не менее пяти периодов входного сигнала при скорости движения носителя записи 50 мм/с. Измерения повторяются для чувствительностей 20 и 5 мм/мВ при входных сигналах 1 мВ и 4 мВ, соответственно.

Далее нужно вычислить относительную погрешность установки чувствительности (), в процентах, по формуле (3.3).

, (3.3)

где - измеренное значение чувствительности, которое вычисляют по формуле (2.4), мм/мВ;

 - номинальное значение установленной на ЭК чувствительности, мм/мВ.

, (3.4)

где  - линейный размер размаха регистрируемого сигнала, мм;

 - размах входного напряжения, мВ.

Относительная погрешность установки чувствительности ЭК должна быть в пределах ±5%. При несоблюдении данного требования в первую очередь необходимо проверить подстроечный резистор, который находится возле пера и отвечает за уровень чувствительности прибора [5].

В силу физической особенности тепловой записи по сравнению с чернильной, видимость фронтов регистрируемых импульсов менее четкая, чем изолинии, что не является дефектом прибора.

Если при регистрации сигналов одной и той же частоты меняется расстояние между пиками переднего фронта прямоугольного импульса, то необходимо провести осмотр и смазку редуктора в лентопротяжном механизме и промыть спиртом резиновые части валика. При этом если передний фронт калибровочного сигнала имеет искажение (сглажен), то это свидетельствует о том, что завышено давление пера на бумагу и необходимо уменьшить его. Для этого нужно ослабить винты, крепящие хвостовик пера, винт крепления вывода пера, винт регулировки давления пера на бумагу.

Если после подачи сигнала перо не возвращается в исходное состояние, то необходимо завернуть винты крепления пера. При плохо различимой записи на теплочувствительной бумаге, нужно установить толщину линии записи, вращая регулятор накала пера. Возможно также, что вышло из строя тепловое перо.

Также при записи может возникать размытость с периодическим повторением зубцов, вызванная влиянием сети переменного тока. Для устранения помехи необходимо выполнить:

проверить качество заземления электрокардиографа;

проверить состояние электродов и штырей кабеля отведений;

проверить качество контакта каждого электрода с щупами имитатора сигналов;

поменять местами штифты вилки сетевого кабеля в гнездах розетки сети;

отключить от розеток сети электрические приборы.

4. ОХРАНА ТРУДА

.1 Анализ потенциально опасных и вредных факторов в помещении по ремонту медицинской техники

Данное помещение находится на 1 этаже одноэтажного здания. Размеры комнаты составляют 8х5м., высота - 3,75м. В помещении работают 3 человека. Окна выходят на южную сторону света и имеют размеры 2х2м.

Рабочее место в помещении показано на рис 4.1.

Рисунок 4.1 - Положение рабочего места в помещении

Рабочий стул имеет функцию регулирования по высоте, съемные подлокотники, регулируемую спинку. Рабочая поверхность сидения имеет ровную форму, материал отбивки нестатичный, нескользкий. Высота стола 800 мм, глубина 800 мм. Рабочий стол имеет подставку для ног.

В помещении возможны следующие опасные и вредные факторы:

микроклимат;

шум;

электромагнитное излучение;

вибрация;

пожаро- и взрывоопасность.

Метеорологические условия (микроклимат) на производстве определяются следующими параметрами: температура воздуха, относительная влажность, скорость движения воздуха, давление. Исходя из [18] в комнате должны обеспечиваться комфортные условия для пациентов и персонала, относительная влажность воздуха при этом во всех помещениях должна быть в пределах 40 - 60%, температура 20С.

Движение воздуха оказывает большое влияние на самочувствие человека. В жарком помещении оно способствует увеличению теплоотдачи организма человека и улучшает состояние при низкой температуре. В зимнее время года скорость движения воздуха не превышает 0,2-0,5 м/с, а летом - 0,2 - 1 м/с. Скорость движения воздуха может оказывать неблагоприятное воздействие на распространение вредных веществ. Требуемый состав воздуха может быть обеспечен за счет выполнения следующих мероприятий:

применение технологических процессов и оборудования, исключающих образование вредных веществ. Большое значение имеет герметизация оборудования, в котором находятся вредные вещества;

защита от источников тепловых излучений;

устройства вентиляции и отопления;

применение индивидуальных средств защиты.

Задачей вентиляции является обеспечение чистоты воздуха в заданных метеорологических условиях. В помещении естественная вентиляция, т.е. воздухообмен происходит вследствие разности температур воздуха внутри и снаружи помещения, что вызывает поступление холодного воздуха в помещение. С заветренной стороны здания создается пониженное давление, вследствие чего происходит вытяжка теплого загрязненного воздуха из помещения. С наветренной стороны здания создают избыточное давление, в результате чего свежий воздух поступает в помещение. Вентиляция осуществляется через неплотности окон, форточек и специальные проемы. Система вентиляции не вызывает перегрев или переохлаждение рабочих, не создает шум на рабочих местах. Кондиционирование воздуха - автоматическое поддержание в помещении независимо от внешних условий температуры, влажности, чистоты и скорости движения воздуха. Кондиционирование применяется для создания необходимых санитарно-гигиенических условий.

Освещенность помещения согласно [19] составляет 300Лк. Освещение общее локализированное с учетом расположения рабочих мест, соответствует зрительной работе. Основная задача освещения сводится к созданию наилучших условий для обзора объекта. Эту задачу можно решить осветительной системой, отвечающей следующим требованиям:

освещенность должна соответствовать зрительной работе, которая определяется следующими параметрами:

объект различия - наименьший рассматриваемый объект, отдельные его части и дефекты;

фон - поверхность, прилегающая к объекту

контраст объекта с фоном характеризуется соотношением яркости рассматриваемого объекта и фона;

необходимость обеспечения равномерного распределения яркости рабочей поверхности, а также в пределах окружающего пространства;

на рабочей поверхности должны отсутствовать резнители;

в поле зрения должна отсутствовать прямая или отраженная блесткость. Блесткость - повышенная яркость светящихся поверхностей;

величина освещенности должна быть постоянной во времени. Это достигается использованием стабилизирующих устройств;

следует выбрать оптимальную направленность светового потока;

необходимо правильно выбрать спектральный состав света;

все элементы осветительных установок, понижающих трансформаторы, должны быть долговечными, электро-, взрыво- и пожаробезопасными.

В качестве источника света для освещения используют лампы накаливания и газоразрядные лампы. Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения (являются наиболее распространенными). Несмотря на преимущества (простота, удобство в эксплуатации), они имеют и недостатки: низкая световая отдача порядка 7 люмен/Вт, малый срок службы (до 2000 часов).

Согласно [20] уровень шума от технического оснащения процедурной не должен превышать при неработающей аппаратуре 50 дБ, при работающей - 60 дБ.

Область слышимых звуков ограничивается не только 20Гц - 20 кГц, но и определяется значениями звуковых давлений. Звуки, превышающие уровень болевого ощущения могут вызвать боли или повреждения слухового аппарата. Область частот между уровнем болевого ощущения и порогом слышимости называется областью слухового восприятия. В зависимости от уровня и характера шума, его продолжительности, от индивидуальных особенностей человека шум может оказывать различное воздействие. Даже небольшой шум 60 дб создает нагрузку на человека. Причина - возраст, состояние здоровья, вид труда. Уровень шума до 70 дб может оказывать серьезные физиологические изменения, 90 дб - снижает слуховую чувствительность в области высоких частот.

Шум воздействуя на кору головного мозга оказывает раздражающее действие, ускоряет процесс утомления, замедляет реакцию. Звуковые колебания могут восприниматься не только ухом но и непосредственно через кости черепа (костная проводимость). При действии шума более 140 дб возможен разрыв барабанной перепонки.

Методы снижения шума:

уменьшение шума в источнике возникновения;

изменение направленности излучения;

рациональная планировка предприятий;

акустическая обработка помещений;

уменьшение шума на пути его распространения.

Электромагнитные шумы возникают в электрических машинах и оборудовании за счет взаимодействия ферромагнитных масс под влиянием переменных в пространстве и времени магнитных полей. К способам защиты от шума относится акустическая обработка помещений. Интенсивность можно уменьшить не только за счет прямого звука, но и за счет отраженного, путем размещения на его поверхностях звукопоглощающих облицовок. У кирпича и бетона коэффициент поглощения на средних частотах » 0,05. Звукопоглощающий материал должен быть открыт со стороны падения звука и обладать пористой структурой. В качестве звукопоглощающих материалов используют ультратонкое волокно, капроновое волокно, минеральная вата, пористый полихлорвинил.

ЛЭП до 1000 В, устройства защиты, автоматические приборы, соединительные шины - являются источниками промышленной частоты. Источники постоянных магнитных полей: магниты, соленоиды, импульсные установки полупериодического типа, литые металлокерамические магниты. Электромагнитное поле - совокупность переменного электрического и магнитного полей и характеризуется векторами напряженности Е и Н. Действующие нормы уровней допустимого излучения определены ГОСТом «ЭМП радиочастоты». Общим требованием безопасности в диапазоне частот 60кГц - 300МГц являются напряженность электрического и магнитного полей, а в диапазоне 300 МГц - 300ГГц нормируется плотность потока энергии. Напряженность на рабочем месте постоянных магнитных полей не должна превышать 8кА/м.

Воздействие электромагнитного поля на человека зависит от величины напряженности поля, потока энергии, частоты колебания, периметра поверхности тела. Электромагнитное поле воздействует на человека следующим образом: в электрическом поле атомы и молекулы из которых состоит тело человека, поляризуются, при этом полярные молекулы ориентируются по направлению распространения электромагнитного поля в электролитах, которыми являются жидкие составляющие тканей и кровь. Переменное электрическое поле вызывает нагрев тканей человека за счет поляризации диэлектрика. Чем больше напряженность поля и время воздействия, тем сильнее проявляются эти эффекты. Избыточная теплота отводится до нормального предела путем увеличения нагрузки на механизм терморегуляции. Однако начиная с плотности энергии 10 мВт/см2, называемой тепловым порогом, температура тела повышается, что наносит ему вред. Электромагнитное поле оказывает биологическое действие на ткани человека при интенсивности поля меньше теплового порогового. При этом изменяется ориентация клеток и молекул, в результате чего ослабляется биохимическая активность и нарушаются функции сердечно-сосудистой системы и обмена веществ, но эти изменения носят обратимый характер. Воздействие постоянных магнитных полей зависит от напряженности и времени воздействия. При напряженности выше предельно-допустимой происходит нарушение нервной сердечно-сосудистой системы, органов дыхания, пищеварения и биохимического показателя крови.

Основной параметр, характеризующий биологическое действие электромагнитного поля промышленной частоты, является напряженность электрического поля. Магнитная составляющая поля заметного воздействия на организм человека не оказывает, т.к. в действующих установках напряженность магнитного поля не превышает 25 А/м, а вредное биологическое воздействие проявляется при 200 А/м.

Вибрация - это механическое колебательное движение системы с упругими связями. Наиболее действенным средством защиты человека от вибрации является устранение непосредственно его контакта с вибрирующим оборудованием. Осуществляется это путем применения дистанционного управления, промышленных роботов, автоматизации и замены технологических операций. Снижение неблагоприятного действия вибрации ручных механизированных инструментов на оператора достигается путем технических решений: уменьшением интенсивности вибрации непосредственно в источнике (за счет конструктивных усовершенствований); средствами внешней виброзащиты, которые представляют собой упругодемпфирующие материалы и устройства, размещенные между источником вибрации и руками человека-оператора.

В помещении должна применяться общая шина заземления (контур повторного заземления), выполненная из стальной полосы сечением не менее 4x25 мм, соединенная с заземляющим устройством здания. Сопротивление растеканию заземляющего устройства должно быть не более 10 Ом, если в описании на аппаратуру не оговорены меньшие значения. Все металлические части аппаратуры и оборудования, которые могут оказаться под напряжением (металлические корпуса высоковольтного генератора, низковольтного шкафа и штативов, устройств для фотообработки и т.п.), должны быть присоединены к шине заземления медным проводом сечением не менее 4 кв. мм. Сама шина (контур повторного заземления) должна быть объединена с нейтральным проводом сетевого питания у коммутационного аппарата. Остальные электроприборы и аппараты допускается присоединять к заземлению через штепсельные розетки с дополнительным заземляющим контактом (евростандарт). Арматура водопроводной и отопительной сети не должна использоваться в качестве заземлителя [21].

При монтаже устройств с КМОП микросхемами необходимо принимать меры по защите их от пробоя статическим электричеством. Опасное значение электрического потенциала составляет 100 В. Поэтому пайку микросхем лучше начинать с выводов питания и заземленным паяльником.

Помещения радиоэлектронной техники отличаются повышенной пожароопасностью, т.к. их характеризуют сложность производственных процессов, значительное количество легковоспламеняемых и горючих веществ. Мероприятия по пожарной профилактике подразделяются на организационные, технические и эксплуатационные. Организационные мероприятия предусматривают правильную эксплуатацию машин, правильное содержание зданий и противопожарный инструктаж рабочих и служащих. К техническим мероприятиям относятся соблюдение противопожарных норм, правил при проектировании зданий, при устройстве электропроводки, отопления, вентиляции и освещения. Мероприятия режимного характера - запрещение курения в неустановленных местах, производство сварных и огнеопасных работ в пожароопасных помещениях. Эксплуатационные мероприятия - профилактические осмотры, ремонт и испытания технологического оборудования.

Повысить огнестойкость здания можно облицовкой и отштукатуриванием металлических частей конструкции. При облицовке стальной колонны гипсовыми плитами толщиной 6-7 см предел огнестойкости повышается с 0,3 до 3 часов. Одним из эффективных средств защиты древесины является пропитка ее антипиринами.

В практике тушения пожаров наибольшее распространение получили следующие принципы прекращения горения:

изоляция очага горения путем разбавления негорючими газами до концентрации, при которой горение затухает;

охлаждение очага горения;

интенсивное торможение скорости химической реакции в пламени;

механический срыв пламени в результате воздействия на него сильной струи газа или воды;

создание условий огнепреграждения, при которых пламя не распространяется через узкие каналы.

Для тушения пожаров применяют огнетушители, переносные установки. К ручным огнетушителям относятся пенные, углекислотные, углекислотно-бромэтиловые и порошковые [22].

Рисунок 4.2 - План эвакуации при пожаре

4.2 Расчет количества пожарных извещателей

Пожарная сигнализация - это комплекс технических средств для обнаружения загорания и оповещения о месте его возникновения. Она включает в себя пожарные извещатели (датчики), приемные устройства, линии связи и источники питания.

Пожарные извещатели представляют собой устройства для подачи электрического сигнала о пожаре на пункт охраны. Различают датчики с ручным включением и датчики, реагирующие на факторы, сопутствующие пожару (дым, тепловое или световое излучение). В зависимости от того, на какой фактор пожара они реагируют, различают тепловые, дымовые извещатели, извещатели пламени, а также пожарные извещатели специального назначения. Воспринимая информацию об изменении каких-либо параметров (к примеру, температуры в охраняемом помещении), извещатели преобразуют ее в электрические сигналы.

Работа всех видов автоматических пожарных извещателей основана на обнаружении тех или иных признаков пожара: дыма, тепла или теплового излучения. Ручные пожарные извещатели срабатывают в результате замыкания электрической цепи при ручном воздействии на кнопку или тумблер.

Дымовые пожарные извещатели работают по принципу обнаружения в воздухе дыма, т.е. мельчайших твердых частиц, образующихся при неполном сгорании веществ и материалов. Различают два вида дымовых датчиков: ионизационные и оптические.

Оптические дымовые извещатели могут действовать по принципу контроля рассеяния света либо по принципу контроля проходящего света. Первый вид пожарных извещателей включает соединяющуюся с внешней средой камеру, в которой устанавливается инфракрасный источник излучения (светодиод) и защищенный от него экраном фотодиод. Стенки камеры выполняются из материалов с высокой степенью черноты, и в нормальном состоянии практически все испускаемое светодиодом излучение поглощается ими. В случае попадания в камеру частиц дыма свет начинает рассеиваться на них, в результате чего поток, улавливаемый измерительной оптикой, усиливается, и при условии превышения им определенной величины формируется сигнал «Пожар». Считается, что такие извещатели способны обнаружить признаки горения на ранних стадиях, к примеру, уже при возникновении тления. Их ложное срабатывание возможно при конденсации в камере водяного пара, а также в случае попадания в нее пыли.

Наименее лестны отзывы об ионизационных дымовых пожарных извещателях, точнее, об их универсальности: такие извещатели хорошо обнаруживают мелкие частицы дыма, образующиеся при пламенном горении, но малопригодны для обнаружения процессов тления, в результате которых образуются крупные частицы, а также обнаружения процессов горения пластмасс, сопровождающихся образованием электрически заряженных частиц дыма. Измерительные камеры пожарных извещателей этого типа располагаются между двумя металлическими пластинами, на которые перманентно подается напряжение. Между пластинами устанавливается источник (α-излучения, который ионизирует воздух в камере. В результате этого в ней протекает ионный ток. К частицам дыма, попадающим в камеру, «прилипают» ионы, в результате чего скорость движения последних уменьшается, т. е. снижается ионный ток. При его падении ниже установленного уровня выдается сигнал тревоги [23].

Оптические дымовые извещатели непригодны для обнаружения признаков горения веществ, если при этом не образуется дыма (к примеру, газов, полярных органических жидкостей, ряда смесевых растворителей). Ввиду того, эмиссия (α-частиц, которые при внешнем воздействии не причиняют вреда человеку, сопровождается «всепроникающим» γ-излучением. Ионизационные дымовые извещатели не рекомендуется применять в помещениях с постоянным пребыванием людей, а во многих случаях их использование запрещено (об этом сказано ниже).

Тепловые пожарные извещатели. Тепловые пожарные извещатели в зависимости от примененного принципа работы содержат в своем составе один или два полупроводниковых термочувствительных элемента и срабатывают при превышении температурой определенного значения либо при скорости ее нарастания, превышающей определенную величину. Такие тепловые пожарные извещатели называются максимальными и дифференциальными соответственно. Дифференциальные тепловые извещатели более чувствительны и могут выдать ложный сигнал тревоги при значительных колебаниях температуры, обусловленных технологическими причинами, максимальные же тепловые пожарные извещатели в условиях значительных колебаний температур за короткие промежутки времени работают более стабильно. Максимальные тепловые пожарные извещатели подбирают таким образом, чтобы температура их срабатывания превышала предельно допустимое значение температуры в охраняемом помещении (точнее, в месте установки самого датчика) на 10...30С и более, чем значительнее эта разница, тем меньше вероятность ложных срабатываний. В то же время, с ее увеличением снижается вероятность обнаружения загорания на самых ранних стадиях.

Как правило, применение тепловых пожарных извещателей, которые в общем случае дешевле пожарных извещателей других типов, наиболее целесообразно в тех случаях, когда по тем или иным соображениям невозможно применение дымовых извещателей или извещателей пламени. В то же время, в соответствии с ныне действующими нормативными документами, во многих случаях при наличии нескольких вариантов предпочтение полагается отдавать именно тепловым пожарным извещателям.

При установке в помещениях с высокими потолками тепловые пожарные извещатели в большинстве случаев выдают сигнал тревоги, когда пожар уже достаточно развит и его сложно потушить при помощи первичных средств пожаротушения. Само собой разумеется, что и применение максимальных тепловых извещателей в помещениях с достаточно высокими температурами - не лучшее решение.

Пожарные извещатели пламени. Извещатели пламени могут реагировать на инфракрасную или ультрафиолетовую часть спектра его излучения, датчики, реагирующие на появление лучиков видимой части спектра излучения пламени, применяются достаточно редко. Извещатели пламени реагируют на открытое пламя гораздо быстрее других видов пожарных извещателей, поэтому их применение наиболее целесообразно в тех случаях, когда пламенное горение возникает на начальных стадиях пожара (например, при горении жидкостей). В то же время, от пожарных извещателей пламени мало толка, если пожар начинается с тления. Датчики, реагирующее на ультрафиолетовую часть спектра излучения, малоэффективны, если горение сопровождается интенсивным дымообразованием, поскольку ультрафиолетовое излучение активно поглощается твердыми частицами дыма.

Инфракрасные извещатели пламени реагируют на часть светового спектра, наиболее характерную для пламени. Одновременно с улавливанием излучения, современные датчики пламени могут производить анализ частоты его мерцания, дабы исключить срабатывание в результате воздействия инфракрасного излучения, испускаемого иными источника [23].

Для появления дыма в подавляющем числе случаев достаточно некоторого тепла в горючей среде и не обязательно наличие огня - открытого пламени. Более того, во всех случаях с появлением открытого пламени выделяемое количество дыма уменьшается. В любом случае в начальной стадии появления и развития очага горения возникает соответствующей величины тепловой поток, а затем по мере увеличения теплоты очага горения, в зависимости от дымообразующей способности горючего материала, выделяется дым. Распространение дыма в закрытом помещении полностью подчиняется закономерностям движения в нем теплового потока. Следовательно, в целом ряде случаев тепловые дифференциальные извещатели способны обнаружить маломощный очаг загорания даже раньше, чем дымовые, т.е. могут быть более эффективными, чем дымовые.

Рассчитаем количество пожарных извещателей для данного помещения.

Нормами по размещению извещателей, изложенных в [24], являются:

при высоте помещения 3,5 м контролируемая площадь одним извещателем составляет 25 м2;

при высоте помещения 6 м контролируемая площадь одним извещателем составляет 20 м2;

при высоте помещения 9 м контролируемая площадь одним извещателем составляет 15 м2.

Так как данное помещение имеет высоту 3,75 м, а площадь 40 м2, то примем значение количества пожарных извещателей равным двум.

Рисунок 4.3 - Схема расположения пожарных извещателей

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

.1 Антикризисное управление предприятия

До сих пор в экономической литературе нет единого подхода к определению сущности, цели и задач антикризисного управления - этого важнейшего рычага предпринимательской активности. Часть специалистов сводит антикризисное управление в основном к чисто финансовому процессу, связанному с ликвидацией задолженностей предприятия. Другие фактически сводят антикризисное управление к деятельности менеджеров предприятия в условиях банкротства. Многие специалисты по антикризисному управлению ориентируют этот вид деятельности предприятий на быстрые финансовые мероприятия, обеспечивающие краткосрочную экономическую эффективность предприятия. Действительно, в одних случаях этот термин трактуют как управление фирмой в условиях общего кризиса экономики, в других - управление фирмой, попавшей в кризисную ситуацию в результате неудовлетворительного менеджмента, в третьих - управление, осуществляемое попавшей в тяжелое положение фирмой, оказавшейся на пороге банкротства.

Как считает Н. Алексеев, в качестве кризисной следует признать «любую ситуацию, в которой предприятие не успевает подготовиться к внешним изменениям и потеря рентабельности остается неизбежной».

Группа специалистов рассматривает «антикризисное управление как комплексный, многоплановый процесс, включающий специальные финансовые процедуры, особый маркетинговый план, чрезвычайные меры по мобилизации персонала. При этом согласно некоторым сложившимся подходам, антикризисное управление - это функция, или точнее, обязательная составляющая банкротства».

Э.А. Уткин под антикризисным управлением понимает такое управление, «которое нацелено на предотвращение возможных серьезных осложнений в рыночной деятельности российского предприятия, на обеспечение его стабильного, успешного хозяйствования с ориентацией расширенного воспроизводства на самой современной основе на собственные накопления».

Из приведенных определений антикризисного управления можно сделать вывод о том, что оно представляет собой комплекс инструментов внешних и внутренних воздействий на предприятие, проявляющее слабые признаки кризисного состояния или уже находящееся в кризисном состоянии [25].

Характеризуя антикризисное управление, следует выделить черты, отличающие его от управления в обычных, стабильных условиях деятельности хозяйствующего субъекта. Как вытекает из анализа зарубежного опыта, эти отличия касаются специфики управленческой деятельности в условиях существенных изменений среды деятельности предприятий, непредсказуемости ситуации и возникновения новых управленческих проблем. В условиях кризиса приходится нередко на ходу менять организационную структуру управления в соответствии с изменениями внешней среды. В отличие от традиционного управления, применяемого в нормальных условиях окружающей среды, отличия касаются прежде всего цели управления.

Целью антикризисного управления является разработка и реализация мер, направленных на предотвращение возникновения негативных явлений, приводящих к кризисному состоянию предприятия, обеспечение его финансовой устойчивости и прочного положения на рынке при любых метаморфозах в стране. При этом следует подчеркнуть, что на различных этапах развития кризиса, кризисных тенденций и с учетом их последствий для деятельности предприятия цели антикризисного управления могут корректироваться.

Инструменты антикризисного управления приводятся в действие в условиях серьезных изменений во внешней среде (в налоговой системе, развитие инфляции, снижение спроса и др.), приводящих предприятие к финансовому банкротству, к кризису. По мнению И. Ансоффа, «когда изменение во внешней среде угрожает существованию фирмы, и она находится в жестком цейтноте, это значит, фирма попала в кризисные условия».

В качестве показателей, характеризующих кризисное положение предприятий, можно назвать:

снижение размеров прибыли и рентабельности, в результате чего ухудшается финансовое положение предприятия. В данном случае речь идет уже о кризисе в широком смысле;

убыточность предприятия, в результате которой уменьшаются либо полностью истощаются резервные фонды предприятия;

неплатежеспособность, которая может привести к остановке предприятия. При таких условиях можно говорить о наступлении банкротства предприятия. Ведь банкротство фактически начинается тогда, когда фирма из-за отсутствия финансовых ресурсов оказывается неспособной выполнять свои финансовые обязательства перед партнерами или она вскоре не будет в состоянии производить платежи. Исходя из принципа неплатежеспособности должник может быть признан банкротом, если он не расплачивается с кредитором в течение трех месяцев.

Причем банкротство встречается довольно часто и затрагивает как само обанкротившееся предприятие, так и его партнеров - поставщиков и кредиторов. Под банкротством предприятия или любого другого хозяйствующего субъекта понимается неспособность его удовлетворить требования кредиторов по оплате товаров (работ, услуг), включая невозможность обеспечить обязательные платежи в бюджет и внебюджетные фонды, в связи с превышением обязательств должника над его имуществом. Банкротство предприятий встречается наиболее часто именно в условиях нестабильной экономики, замедления платежного оборота, обострения конкуренции, недостаточной квалификации менеджеров и затрагивает как само обанкротившееся предприятие, так и его партнеров - поставщиков и кредиторов. На самом деле внешним признаком банкротства предприятия или организации является приостановление его текущих платежей, если хозяйствующий субъект не в состоянии обеспечить выполнение требование кредиторов в течение трех месяцев со дня наступления сроков их исполнения.

В антикризисном управлении на первый план нередко выходят непредсказуемость в действиях, отсутствуют четкое распределение функций между участниками на длительный период, поступает недостоверная или недостаточная информация [26].

Эффективность антикризисного управления обусловливается способностью фирмы конструктивно реагировать на изменения, угрожающие ее нормальному функционированию. Эта способность не зависит от того, осуществляется процедура банкротства или возникает лишь ее угроза. И в том, и в другом случае необходимо применение антикризисных решений, совокупность которых и представляет собой антикризисное управление.

Отличительной особенностью антикризисного управления является сочетание стратегического и тактического направлений, оперативная реакция на происходящие изменения во внешней среде, разработка и использование альтернативных вариантов, учитывающих возможные трансформации в экономической, политической, социальной и других сферах. Такой подход позволяет на всех стадиях развития кризисного состояния предприятия, фирмы, корпорации выявлять и регулировать взаимосвязь между риском и прибылью предприятия.

Для антикризисного управления характерны нестандартные, экстремальные условия функционирования предприятия, требующие срочных вынужденных мер, непредсказуемость ситуации, существенные изменения среды деятельности хозяйствующих субъектов, возникновение новых управленческих проблем, требующих принятия срочных решений. Ключевым моментом здесь является наступление или приближение банкротства, то есть неплатежеспособности предприятия, фирмы, компании. Именно эта ситуация и становится объектом антикризисного управления. Таким образом, антикризисная политика является частью общей финансово-хозяйственной политики предприятия и заключается в разработке системы методов диагностики платежеспособности и финансовой устойчивости предприятия, в реализации механизма его оздоровления.

Предлагаемые рекомендации в большей степени касаются выработки мер по предотвращению кризиса, механизма банкротства, а не лечения самого кризиса.

Антикризисному управлению присуща специфическая система контроля и раннего выявления признаков приближающегося кризиса. В этих условиях возникает необходимость в особых методах мотивации к более упорному и самоотверженному труду в целях преодоления временных трудностей, в новых, порой неординарных системах поощрения и стилях руководства.

Антикризисное управление отражает производственные отношения, складывающиеся на уровне предприятия в условиях его финансовой несостоятельности, и представляет собой совокупность форм и методов, применяемых при оздоровлении или ликвидации предприятия-должника. Это - категория микроэкономики, управляемый процесс [26].

Цель антикризисного управления на первом этапе - устранение или минимизация наиболее значимых для предприятия кризисных факторов, таких как:

снижение платежеспособности;

низкий уровень или отсутствие самофинансирования;

спад или стагнация производства;

рост расходов и снижение выручки по основным видам деятельности.

В рамках первого этапа антикризисного управления следует осуществить следующие меры:

разделение длительного производственного цикла на менее продолжитель-ные периоды с целью регулирования уровня незавершенного производства;

заключение договоров по производству продукции, предусматривающих оплату и признание выручки предприятия по этапам изготовления продукции с целью привлечения дополнительных финансовых ресурсов;

снижение кооперационных рисков при сотрудничестве с постоянным кругом поставщиков основных материалов и готовых изделий;

проведение тендеров на поставку основных комплектующих изделий и материалов.

Эффектом внедрения экономических мер на втором этапе является преодоление кризисного состояния предприятия в период текущего года: достижение нормативного уровня текущей ликвидности и планируемого уровня рентабельности продукции, улучшение инвестиционной привлекательности предприятия.

Экономический механизм реализации второго этапа состоит в следующем:

снижение конечной себестоимости продукции за счет отраслевой локализации отдельных специализированных производств общества;

сокращение расходов на содержание непроизводственной сферы;

перезаключение договоров с целью устранения влияния на экономику предприятия неблагоприятного изменения валютного курса;

тесная работа с потенциальными заказчиками самолетов для максимально точного определения уровня технических и эстетических требований к продукции;

предложение дополнительного гарантийного и послегарантийного сервиса выпускаемой продукции в конкурентной борьбе;

активная маркетинговая политика и расширение рынков сбыта.

Реализация третьего этапа антикризисного управления производится в течение 3-5 лет и направлена на рост эффективности производства, повышения конкурентоспособности предприятия, повышение капитализации бизнеса. Она включает комплекс мероприятий, направленных на совершенствование финансово-экономической политики, снижение затрат на основе лучшего использования материальных и трудовых ресурсов, внедрение современных информационных технологий.

Среднесрочными методами антикризисного управления для общества могут стать:

увеличение объема производства основного вида продукции и расширение ассортимента выпускаемой продукции;

выход на новые международные и внутренние рынки сбыта продукции и услуг.

Антикризисное управление базируется на системном подходе, который рассматривает организацию как систему, то есть как совокупность взаимосвязанных элементов, обладающих интегральными свойствами, образующих устойчивое единство и целостность. Основой системного подхода является определение цели функционирования системы, формулирование задачи ее достижения и обоснование путей и методов решения системной задачи. С помощью системного подхода вырабатываются адекватные представления о специфике управленческой деятельности, функциях подсистем и систем в целом; руководитель получает возможность уяснить для себя сущность сложных проблем, с которыми сталкивается предприятие, принять необходимое решение на основе имеющейся информации об изменениях во внешней среде.

Использование в практике антикризисного управления системного подхода позволяет учесть те факторы внутренней и внешней среды, которые оказывают на хозяйствующий субъект наибольшее воздействие (как негативное, так и позитивное), находить пути и методы эффективного воздействия на эти факторы. Преимущество системного подхода заключается также и в том, что он побуждает менеджеров при анализе ситуации в конкретной подсистеме (подразделении предприятия, фирмы, корпорации) и принятии в отношении ее решения учитывать последствия его реализации для взаимодействующих подсистем [25].

5.2 Пути увеличения прибыли предприятия

Достижение высоких результатов работы предприятия предполагает управление процессом формирования, распределения и использования прибыли. Управление включает анализ прибыли, ее планирование, и постоянный поиск возможностей увеличения прибыли.

На многих предприятиях существует подразделение экономических служб, которые занимаются постоянным анализом себестоимости, изыскивают пути ее снижения, чтобы получить прирост прибыли. Но в значительной мере эта работа обеспечивается инфляцией и ростом цен на исходное сырье и топливно-энергетические ресурсы. В условиях резкого роста цен и недостатка собственных оборотных средств у предприятий возможность прироста прибыли в результате снижения себестоимости исключена.

Увеличение объема реализации продукции в натуральном выражении при прочих равных условиях ведет к росту прибыли. Возрастающие объемы производства, пользующейся спросом, могут достигаться с помощью капитальных вложений, что требует направления прибыли на покупку более производительного оборудования, освоение новых технологий, расширение производства. Этот путь сейчас для многих предприятий затруднен или почти невозможен по причине инфляции, роста цен и недоступности долгосрочного кредита. Предприятие, располагающее средствами и возможностями для проведения капитальных вложений, реально увеличивают свою прибыль, если обеспечивают рентабельность инвестиций выше темпов инфляции [27].

Не требует капитальных затрат ускорение оборачиваемости оборотных средств, которое также ведет к росту объемов производства и реализации продукции. Однако инфляция достаточно быстро обесценивает оборотные средства, предприятиями на приобретение сырья и топливно-энергетических ресурсов направляется все большая их часть, неплатежи покупателей и требуемая предоплата отвлекают значительную часть средств из оборота покупателей.

В целом для предприятий Украины характерно снижение объемов производства в течение последних лет. В этой ситуации, казалось бы, логично предположить резкое падение массы прибыли. Но статистические данные свидетельствуют об обратном. При росте затрат на производство продукции и снижения объемов ее выпуска прибыль растет вследствие постоянно повышающихся цен.

Увеличение цены само по себе не является негативным фактором. Оно вполне обосновано, если связано с повышением спроса на продукцию, улучшением технико-экономических параметров и потребительских свойств выпускаемой продукции.

Поскольку прибыль от реализации продукции занимает наибольший удельный вес в структуре балансовой прибыли, то анализ факторов, ее определяющих, имеет значение для выявления резервов роста всей балансовой прибыли.

При стабильных экономических условиях хозяйствования основной путь увеличения прибыли от реализации продукции состоит в снижении себестоимости затрат. Особенно важно это для предприятий обрабатывающих отраслей, на которых удельный вес стоимости сырья в себестоимости существенно выше, чем на аналогичных предприятиях развитых стран, значителен вес отходов. В частности, в машиностроении удельный вес металлоотходов в общем, потреблении черных металлов на протяжении многих лет стабильно занимает более 20% , а удельный вес стружки в общем образовании металлоотходов - 45%. Это свидетельствует и о применении морально устаревшего оборудования

В добывающих отраслях прирост прибыли достаточно сложно обеспечить в результате снижения себестоимости добычи полезных ископаемых из-за естественно-природных причин. В основном это может достигаться вследствие увеличения объемов добычи [28].

В отраслях, ориентированных на конечного потребителя решающее значение имеют объемы производства и реализации продукции, определяемые спросом, уровень себестоимости, но без ущерба для качества потребительских товаров. На величину прибыли от реализации продукции влияют состав, и размер нереализованных остатков на начало, и конец периода. Значительная величина остатков приводит к неполному поступлению выручки и недополучению прибыли.

Резервом увеличения балансовой прибыли, может быть, прибыль, полученная от реализации основных фондов и иного имущества предприятия. Если раньше операции, связанные с выбытием основных фондов, не оказывали заметного влияния на финансовые результаты, то теперь, когда предприятия вправе распоряжаться своим имуществом, имеет смысл освободиться от излишнего и не установленного оборудования, предварительно взвесив, что выгоднее - продать его или сдать в аренду.

Другие операции, например безвозмездная передача основных средств предприятию, не относятся на балансовую прибыль, а возмещаются из чистой прибыли, предназначенной на накопление.

Прибыль может быть получена от реализации нематериальных активов, имеющих спрос на рынке. Их продажная цена определяется способностью приносить доход. Для исчисления прибыли из продажной цены исключаются затраты, связанные с созданием или покупкой нематериальных активов с учетом расходов по их доведению до состояния, в котором они способны приносить доход.

Помимо факторов увеличения объема производства продукции, повышения цен продвижения продукции на незаполненные рынки, неумолимо выдвигается проблема снижения затрат на производство и реализацию этой продукции, снижения издержек производства.

В традиционном представлении важнейшими путями снижения затрат является экономия всех видов ресурсов, потребляемых в производстве: трудовых и материальных. Так значительную роль в структуре издержек производства занимает оплата труда. Поэтому актуальна задача снижения трудоемкости выпускаемой продукции, роста производительности труда, сокращения численности административно-обслуживающего персонала.

Снижения трудоемкости продукции, роста производительности труда можно достичь различными способами. Наиболее эффективные из них - механизация и автоматизация производства, разработка и применение прогрессивных, высокопроизводительных технологий. Однако одни мероприятия по совершенствованию применяемой техники и технологии не дадут должной отдачи без улучшения организации производства и труда. Материальные ресурсы занимают до 3/5 в структуре затрат на производство продукции. Отсюда понятно значение экономии этих ресурсов, рационального их использования. На первый план здесь выступает применение ресурсосберегающих технологических процессов. Немаловажно и повышение требовательности и повсеместное применение входного контроля за качеством поступающих от поставщиков сырья и материалов, комплектующих изделий и полуфабрикатов [27].

Сокращение расходов по амортизации основных производственных фондов можно достичь путем лучшего использования этих фондов, максимальной их загрузки. На зарубежных предприятиях рассматриваются также такие факторы снижения затрат на производство продукции, как определение и соблюдение оптимальной величины партии закупаемых материалов, оптимальной величины серии закупаемой в производство продукции, решение вопроса о том, производить самим или закупать у других производителей отдельные компоненты или комплектующие изделий.

Известно, что чем больше партия закупаемого сырья, материалов, тем больше величина среднегодового запаса и больше размер издержек, связанных со складированием этого сырья, материалов. Вместе с тем приобретение сырья и материалов крупными партиями имеет свои преимущества. Снижаются расходы связанные с размещение заказа на приобретаемые товары, с приемкой этих товаров, контролем за прохождением счетов и др. Таким образом, возникает задача определения оптимальной величины закупаемых сырье и материалов, чтобы избежать лишних затрат и увеличить прибыль. Те же правила действуют при определении оптимальной величины серии запускаемой продукции. При производстве продукции значительным числом мелких серий издержки по складированию готовой продукции будут минимальными, за счет чего возрастет прибыль.

В сочетании с традиционными путями снижения затрат на производство продукции вновь возникшие факторы позволят в комплексе довести величину издержек производства до оптимального уровня, следовательно увеличить прибыль.

Прибыль может возрасти в результате увеличения производства продукции, повышения удельного веса изделий с более высокой рентабельностью, снижения себестоимости продукции, роста оптовых цен, при повышении качества выпускаемой продукции.

Ассортимент выпускаемой продукции оказывает непосредственное влияние на прибыль. При изменении структуры ассортимента в направлении повышения удельного веса изделий с более высокой рентабельностью обеспечивается дополнительный прирост прибыли. Среди факторов, влияющих на прирост прибыли, ведущая роль принадлежит снижению стоимости продукции. Выбор путей сокращения текущих издержек производства основывается на анализе структуры себестоимости. Для материальных отраслей промышленности наиболее характерным путем является экономия материальных ресурсов, для трудоемких - улучшение использования основного капитала, для энергоемких - экономия топлива и электроэнергии.

При производстве продукции повышенного качества текущие издержки чаще всего возрастают. Однако в результате реализации этой продукции по повышенным ценам прибыль также возрастает.

Важнейшим вопросом управления процессом планирования прибыли является планирование прибыли и других финансовых результатов.

Главной целью при планировании является максимизация доходов, что позволяет обеспечивать финансирование большего объема потребностей предприятия в его развитии. При этом важно исходить из величины чистой прибыли. Задача максимизации чистой прибыли предприятия тесно связана с оптимизацией величины уплачиваемых налогов в рамках действующего законодательства, предотвращением непроизводительных выплат.

Объектом планирования являются планируемые элементы балансовой прибыли, главным образом прибыль от реализации продукции выполнения работ, оказания услуг. Основой для расчета является объем производственной программы, который базируется на заказы потребителей и хозяйственных договорах.

Планирование прибыли - составная часть финансового планирования и важный участок финансово-экономической работы на предприятии. Планирование прибыли производится раздельно по всем видам деятельности предприятия. Это не только облегчает планирование, но и имеет значение для предполагаемой величины налога на прибыль, так как некоторые виды деятельности не облагаются налогом на прибыль, а другие облагаются по повышенным ставкам.

Существует много разнообразных налоговых льгот, среди которых следует отметить выведение из под налогообложения затрат предприятий на финансирование капитальных вложений производственного и непроизводственного назначения, затрат на погашение кредитов банков, полученных и использованных на эти цели, а также суммы взносов на благотворительные цели [28].

В процессе разработки планов по прибыли важно не только учесть все факторы, влияющие на величину прибыли, но и, рассмотрев варианты производственной программы, выбрать обеспечивающий максимальную прибыль.


Таким образом, в данной работе рассмотрены физические основы электрокардиографии, структурная схема электрокардиографа, виды помех и их устранение.

Разработан имитатор сигналов для поверки электрокардиографа и блок питания, рассчитаны основные узлы, показаны электрические принципиальные схемы устройств.

Рассмотрена методика поверки с помощью разработанного имитатора и даны рекомендации по устранению выявленных погрешностей.

Также в работе проанализированы потенциально опасные и вредные факторы в помещении по ремонту медицинской техники. Рассмотрены основные требования к помещению и меры по снижению опасных факторов.

В экономической части рассмотрены основные определения прибыли и ее пути увеличения на предприятии. Также показаны основные механизмы антикризисного управления предприятия.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.  Биофизика: Учеб. / В.В. Ревин, Г.В. Максимов, О.Р. Кольс / Под ред. проф. А.Б. Рубина. - Саранск: Изд-во мордов. Ун-та, 2002. - 156 с.

2.       2 Дошицин В.Л. Практическая электрокардиография. - М.: Радио и связь, 1987. - 321 с.

.         3 Орлов В.Н. Руководство по электрокардиографии. - М.: Радио и связь, 1984. - 346 с.

.         Налетова А.М. Электрокардиографы и их поверка. - М.: АСМС, 2006. - 56 с.

.         Яковлев В.Л. Клиническая электрокардиография: Учебное пособие. - М.: Феникс, 2007. - 256 с.

.         Исаков И.И., Кушаковский М.С., Журавлева Н.Б., Клиническая электрокардиография. - Л.: Мир, 1974. - 379 с.

.         Электрокардиография. http://medarticle17.moslek.ru/articles/47110.htm

.         В.В. Мурашко Электрокардиография. - М.: МедПресс, 2006. - 320 с.

.         Агаханян Т.М. Интегральные микросхемы. - М.: Высшая школа, 1983. - 360 с.

.         Бондар С.И. Трехвыводные стабилизаторы напряжения // Радиоаматор. - 2000, №1. - С. 31-32.

.         Успенский Б.Л. Интегральные компараторы напряжения // В помощь радиолюбителю. - 1987, №97. - С. 49-68.

.         Нечаев И.А. Светодиодный индикатор напряжения // Радио. - 2004, №8. - С. 55-56.

.         Терещук Р.М., Терещук К.М. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства. - К.: Наукова думка, 1982. - 671 с.

.         Крылов В.Н., Бызеев В.Р. Стабилизаторы напряжения на К142ЕН // Радио. - 1978, №10. - С. 31-33.

.         Крылов В.Н. Выбор схемы стабилизатора напряжения // Радио. - 1978, №4. - С. 42-44.

.         ДСН 3.3.6.042-99. Санитарные нормы микроклимата производственных помещений. - К.: МОЗ Украины, 1999 - 10 с.

.         ДБН В.2.5.-28-2006. Естественное и искусственное освещение. - К.: «Укрархбудінформ», 2006 - 78 с.

.         ДСН 3.3.6.037-99. Санитарные нормы производственного шума, ультразвуку и инфразвуку. - К.: МОЗ Украины, 1999 - 29 с.

.         ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление. - М.: изд-во стандартов, 1987 - 71 с.

.         НПБ 88-2001. Нормы по размещению пожарных извещателей. Общие требования. - М.: Изд-во стандартов, 1985 - 72с.

.         Кирсанов А.И. Антикризисное управление. - М.: Мир, 2000. - 376 с.

.         Грузинов В.П. Экономика предприятий. - М.: Банки и биржи, 1996. - 496 с.

.         Кодацкий В.П. Анализ прибыли предприятия // Финансы. - 1986, №12. - С. 16-19.

Похожие работы на - Разработка имитатора сигналов для электрокардиографов

 

Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу
Без плагиата!