Электромагнитные поля в биосфере. Том 1 - Красногорская Н.
Скачать (прямая ссылка):
Блок-схема установки приведена на рис. 68. Другая модификация этого метода предполагает использование на входе усилителя электродинамического преобразователя (с частотой преобразования 200-300 Гц), что позволяет расширить полосу пропускания устройства и применить более низкоомные (10® Ом) усилители. Схема датчика представлена на рис. 69.
Принципиально, другой метод регистрации ИНЧ-полей, хотя и не получил к настоящему времени широкого применения, однако заслуживает внимания /17/. Основной принцип действия прибора, разработанного на основе расчетов Дб7,состоит в следующем. Датчик поля (пластина или стержень) подключается к накопительному конденсатору. Через промежуток времени, соответствующий полупериоду измеряемого сигнала, происходит переполюсовка датчика, причем выбор формы переключающего напряжения позволяет добиться значительного подавления высших гармоник. Чувствительность предложенного метода составляет 10~^ В, дрейф нуля не более
Рис. 70. Блок-схема установки для измерения МП сердца человека I - электронный усилитель, 2 - регистратор, 3 - индукционный датчик поля
2 мВ/ч, амплитудная характеристика в интервале от 0,3 до 10 мВ линейна, ширина полосы пропускания при частоте переключения 8 Гц составляет 0,4 Гц. После накопления сигнал поступает на вход электрометрического усилителя с входным сопротивлением 10^ Ом и регистрируется измерительным прибором. Подавление внешней помехи осуществляется вычитанием сигналов, наведённых в двух идентичных каналах, причем один из них принимает только помеху. Принципиальная схема накопительных цепей и фильтров приведена на рис. 70.
Для регистрации внешних электрических полей живых организмов в проводящей среде, например ЭП у водных организмов (рыб), практически пригодны методы классической электрофизиологии, обеспечивающие дистантное измерение "биопотенциалов", генерируемых электрогенными структурами и органами. Для индикации таких полей используется высокочувствительная измерительная аппаратура (10“^ - 1СГ® В) с достаточно высоким входным сопротивлением (.10® - 10^ 0м). В качестве датчиков поля используются шариковые хлорсеребряные и серебряные электроды, возможно использование электродов и другой конфигурации /18,19/. Регистрация сигналов осуществляется прямым фотографированием с экрана электронно-лучевой трубки или на бумажной ленте самописца.
Методы измерения магнитных полей
Поскольку в спектрах биопотенциалов были обнаружены высокочастотные компоненты /20/, была предпринята попытка бесконтактной их регистрации радиотехническими методами. Измерительная установка, использованная в /21/, назначалась дан регистрации ЭМП по магнитной компоненте и состояла из антенн-датчиков поля и малощумящих усилителей, питание которых в целях лучшей помехозащищенности осуществлялось от аккумуляторов. Входные каскады усилителей были наотрсены по данным /19/ на 3 и 150 кГц и имели чувствительность порядка 0,1 - 0,2 мкВ. Измерения прово-
дили в экранированной камере, однако такой метод оказался неперспективным, так как уровень сигнала на этих частотах был сравним с уровнем шума. Внимание исследователей было привлечено к регистрации ЭМП организмов в более низкочастотном диапазоне.
В настоящее время методы индикации магнитного поля возбужденных изолированных структур (нерва, сердца) и целостных организмов подразделяются на два основных класса: индуктивные методы и методы, основанные на использовании эффекта сверхпроводимости.
Регистрация электромагнитного поля возбужденных изолированных структур при помощи многовитковых индукционных катушек осуществлена рядом экспериментаторов /22-297. Индукционные катушки, использованные ими, отличались наличием или отсутствием ферритовых сердечников, электростатических экранов и числом витков. В опытах /29/ по регистрации полей нерва использовались катушки размером 2x6x3 мм, содеркащие по 3 ООО витков каждая. Сигналы, поступающие с датчиков, усиливались высокочувствительными (порядка ТО-6 В) усилителями и регистрировались на экране осциллографа,однако параметры использованного усилителя не были рассчитаны на индикацию импульсного сигнала (потенциала действия нерва). Методика, предложенная в работах /27,28/, позволяла осуществлять индикацию импульсной ЭДС (порядка 0-0,02 мкВ). наведенной в индукционной катушке в экранированной камере с высокой степенью защиты от внешних помех. Более совершенные индукционные методы применялись для индикации полей целостного организма (порядка 0,1-1 нТд)по градиентометрическому принципу о использованием одной индукционной катушки в камере при высокой степени экранировки /24-32/.
Для повышения чувствительности индукционных методов необходимо увеличить число витков катушки, что приведет к резкому возрастанию размеров датчиков и к уменьшению разрешавшей способности установки. Попытки повысить чувствительность установки путем введения ферритовых сердечников и массивных наконечников не дали желаемого результата, так как сами по себе искажали распределение магнитного поля /30-32/. Однако однокатушечный метод позволяет обеспечить большую чувствительность, чем двухкатушечный. Примером мажет служить индикация магнитного поля головного мозга человека - магнитоэнцефалограмма /Ъ\/.
