Исследование межчелюстного давления на основе решеток Брэгга | Статья в сборнике международной научной конференции

Автор:

Рубрика: 2. Электроника, радиотехника и связь

Опубликовано в

IV международная научная конференция «Технические науки в России и за рубежом» (Москва, январь 2015)

Дата публикации: 03.12.2014

Статья просмотрена: 82 раза

Библиографическое описание:

Галимуллина Л. Р. Исследование межчелюстного давления на основе решеток Брэгга [Текст] // Технические науки в России и за рубежом: материалы IV Междунар. науч. конф. (г. Москва, январь 2015 г.). — М.: Буки-Веди, 2015. — С. 20-22. — URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/124/6853/ (дата обращения: 18.10.2018).

Важность разработки данного устройства обусловлена тем, что установленные на зубах волоконно-оптические датчики имеют малые габариты, отсутствие необходимости в электрической энергии, высокое быстродействие, нечувствительность к электромагнитным помехам, диэлектрические свойства. Таким образом, появляется возможность отслеживания деформации челюсти по датчикам через беспроводной канал передачи.

Недостатки имеющихся измерителей давления заключается в неточности измерений и опасности травмирования слизистых оболочек полости рта. [1]

Многие учёные работали над установлением постоянных величин для определения жевательного давления зубов. С этой целью применяли сравнительную методику измерения жевательного давления. Приняв жевательное давление самого слабого зуба, т. е. бокового резца, за единицу измерения, они сравнивали с ним жевательное давление остальных зубов. При этом получились величины, которые могут быть названы константами. [4]

Отдельными приёмами исправления неправильного положения зубов пользовались ещё в глубокой древности. Для этой цели применяли давление пальцами, лигатурное связывание, а также широкие металлические полоски с отверстиями, которые укреплялись во рту: своим давлением и тягой такие полосы воздействовали на неправильно стоящие зубы. [2]

С развитием науки и техники усовершенствовались старые ортодонтические аппараты и появился ряд новых, успешно применяемых ортодонтами при лечении зубочелюстных аномалий у взрослых пациентов и детей. [3]

Изобретение может быть использовано для повышения скорости и точности измерений деформации устройством на основе квазираспределенных волоконно-оптических датчиков на брэгговских решетках.

Этот вид датчиков не требует электропитания, чувствительная зона датчика по существу совмещена с волоконно-оптическими линиями передачи измерительной информации. Устройство измерения работает следующим образом.

Измерительное устройство, представленное на рис.1., на основе квазираспределённых волоконно-оптических датчиков на брэгговских решетках содержит непрерывный широкополосный источник излучения в виде суперлюминесцентного диода, оптически соединенный с циркулятором. Циркулятор направляет свет, входящий в порт 1 на порт 3 и свет, входящий в порт 3 на порт 4. В этом случае решетка отражает требуемую длину волны, которая потом попадает на порт 4. Выходы фотоприёмного устройства с помощью беспроводного канала связи соединен со входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП), который преобразовав данные отправляет на вычислительное устройство. отраженный от датчиков Брэгга.

Рис.1. Структурная схема устройства

 

Рис. 2. Оптическая схема датчика

 

В качестве источника излучения со спектром излучения, огибающая которого модулирована по амплитуде, может быть использован суперлюминесцентный диод (СЛД), грани кристалла которого имеют коэффициент отражения, обеспечивающий заданную глубину модуляции по амплитуде огибающей спектра излучения суперлюминесцентного диода.

Принцип работы такого устройства основан на измерении сдвига резонансных длин волн излучения, отраженного от набора датчиков Брэгга. То есть каждый датчик Брэгга отражает излучение в узком спектральном диапазоне в окрестности резонансной длины волны, значение которой линейно связано с оптической длиной решетки Брэгга. Измерение спектра производится путем сканирования спектра при помощи циркулятора. Фотоприемник регистрирует спектр отраженных сигналов от датчиков обоих решёток Брэгга. Оптическая схема датчика показана на рис.2.

Рис. 3. Принцип работы решёток Брэгга

 

Если все мышцы челюстей одновременно сокращаются, то сила сжатия зубов может достигать 25 кг для резцов или 90,7 кг для моляров (коренных зубов). Так как, само устройство находится на верхней челюсти и во время сжатия челюстей происходит постепенное увеличение величины деформирующего усилия в диапазоне от 0 до 50 кг силы на верхнюю челюсть.

При прохождении света по оптоволокну происходит его частичное отражение от неоднородностей в сердечнике оптоволокна, т. е. от Брэгговской решетки.

В нашей работе использовано подключение двух клиентов в режиме точка-точка (Ad-hoc), когда точка доступа не используется, а клиенты соединяются посредством сетевых адаптеров «напрямую». Точка доступа передаёт свой идентификатор сети (SSID) с помощью специальных сигнальных пакетов на скорости 0,1 Мбит/с каждые 100 мс.

Сам модуль мы будем устанавливать на ФПУ и сразу как ФПУ зарегистрирует полученный сигнал, передаст по беспроводному каналу на АЦП, а тот, в свою очередь, на ПК ортодонта. Уже по результатам полученной информации ортодонт может судить об интенсивности оказания межчелюстного давления. Функциональная схема канала сбора информации представлена на рис.4.

Рис. 4. Функциональная схема канала сбора информации

 

Для любого типа беспроводной связи передаваемый сигнал рассеивается по мере его распространения в пространстве. Следовательно, мощность сигнала, принимаемого антенной, будет уменьшаться по мере удаления от передающей антенны. Данный тип затухания называют потерями в свободном пространстве и вычисляют через отношение мощности излученного сигнала к мощности полученного сигнала.

,

где Pt — мощность сигнала передающей антенны; Pr — мощность сигнала, поступающего на антенну приемника; λ — длина волны несущей; d — расстояние, пройденное сигналом между двумя антеннами; Gt — коэффициент усиления передающей антенны; Gr — коэффициент усиления антенны приемника.

Формула расчета дальности связи:

,

где FSL (Free Space Loss) — потери в свободном пространстве (дБ); F — центральная частота канала, на котором работает система связи (МГц); D — расстояние между двумя точками (км). FSL определяется суммарным усилением системы.

Учитывая возможные факторы, отрицательно влияющие на дальность связи, такие как:

-          температурный дрейф чувствительности приемника и выходной мощности передатчика;

-          всевозможные атмосферные явления: туман, снег, дождь;

-          рассогласование антенны, приемника, передатчика с антенно-фидерным трактом.

Полученные результаты расчётов приведены на рис.5.

Рис. 5. Данные расчёта беспроводного канала

 

Литература:

 

1.      Исследовано в России [Электронный ресурс] — Режим доступа: www.optolex.ru

2.      Бетельман, А. И. Ортопедическая стоматология/А. И. Бетельман. — Москва: Медицина, 1965.- 54–56 с.

3.      Копейкин В. Н., Демнер Л. М. Зубопротезная техника/ В. Н. Копейкин, Л. М. Демнер.-М.:Медицина,1985.- 343 с.

4.      [Электронный ресурс] — Режим доступа:http:// medbe.ru/materials

Основные термины (генерируются автоматически): FSL, передающая антенна, мощность сигнала, беспроводный канал, SSID, жевательное давление, свободное пространство, оптическая схема датчика, функциональная схема канала сбора информации, верхняя челюсть.

Похожие статьи

Одночастотные сети в цифровом стандарте DVB-T2

Общая схема обработки сигналов в системе DVB-T2 представлена на рисунке 1. Рис. 1. Схема передающей стороны в системе DVB-T2.

При этом используется всего один канал без взаимного влияния передатчиков друг на друга, что в свою очередь приводит к значительной...

Беспроводная передача информации в медицинском...

Слабые аналоговые сигналы датчика, проходящие эти несколько метров кабеля

В качестве беспроводного транспортного канала для сегмента полевой шины наиболее вероятно

Беспроводной датчик давления от компании «A», вероятнее всего, не спроектирован для...

Анализ эффективности беспроводных сетей WiMAX

Не менее чем раз в 10 секунд в БС передает список профилей пакетов (список параметров пакетов, включающий вид модуляции, схему кодирования, значение отношения сигнал/шум) в виде специальных

и оптическим каналам. Сравнение версий Ethernet. Стандарт [1].

OFDM-сигналы в телекоммуникационных системах...

Эта динамика непосредственным образом влияет на требования к защите информации в беспроводных сетях.

OFDM — ортогональное частотное мультиплексирование — это схема модуляции, которая позволяет быстро и эффективно передавать данные даже в каналах с...

Обзор приёмника и передатчика для подводной оптической связи

Акустические системы передают информацию на достаточно большие расстояния, но все же отстают по времени передачи из-за относительно малой

Функциональная схема устройства и блок-схема оптического приемопередатчика приведены в ранее опубликованной статье.

Выявление электронных устройств перехвата акустической...

Сигнал тестовой ПСП генерируется анализатором и поступает в исследуемый канал связи.

Беспроводная передача информации в медицинском... В медицине необходимо также, чтобы связь с данными устройствами была свободной от ошибок.

Позиционирование и взаимодействие в беспроводных сенсорных...

Функционально сенсорные датчики включают три вида узлов: функциональные, которые

Образуется вопрос, как датчикам одновременно начать работать и передать информацию и потом

На точность влияет отражение и затенение сигнала. TOA. В открытом пространстве.

Формирование и обработка OFDM сигналов | Статья в журнале...

Рис. 2. Структурная схема приёмника OFDM сигналов. Рис. 3. Схема блока канального кодирования.

Симуляция канала распространения представляет собой наложение белого гауссовского шума на передаваемый сигнал.

Выбор оптимальных технических параметров передающей...

Основные термины (генерируются автоматически): передающая антенна, свободное пространство, высотная отметка

, где FSL (Free Space Loss) — потери в свободном пространстве (дБ); F — центральная частота канала, на котором работает система связи...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Одночастотные сети в цифровом стандарте DVB-T2

Общая схема обработки сигналов в системе DVB-T2 представлена на рисунке 1. Рис. 1. Схема передающей стороны в системе DVB-T2.

При этом используется всего один канал без взаимного влияния передатчиков друг на друга, что в свою очередь приводит к значительной...

Беспроводная передача информации в медицинском...

Слабые аналоговые сигналы датчика, проходящие эти несколько метров кабеля

В качестве беспроводного транспортного канала для сегмента полевой шины наиболее вероятно

Беспроводной датчик давления от компании «A», вероятнее всего, не спроектирован для...

Анализ эффективности беспроводных сетей WiMAX

Не менее чем раз в 10 секунд в БС передает список профилей пакетов (список параметров пакетов, включающий вид модуляции, схему кодирования, значение отношения сигнал/шум) в виде специальных

и оптическим каналам. Сравнение версий Ethernet. Стандарт [1].

OFDM-сигналы в телекоммуникационных системах...

Эта динамика непосредственным образом влияет на требования к защите информации в беспроводных сетях.

OFDM — ортогональное частотное мультиплексирование — это схема модуляции, которая позволяет быстро и эффективно передавать данные даже в каналах с...

Обзор приёмника и передатчика для подводной оптической связи

Акустические системы передают информацию на достаточно большие расстояния, но все же отстают по времени передачи из-за относительно малой

Функциональная схема устройства и блок-схема оптического приемопередатчика приведены в ранее опубликованной статье.

Выявление электронных устройств перехвата акустической...

Сигнал тестовой ПСП генерируется анализатором и поступает в исследуемый канал связи.

Беспроводная передача информации в медицинском... В медицине необходимо также, чтобы связь с данными устройствами была свободной от ошибок.

Позиционирование и взаимодействие в беспроводных сенсорных...

Функционально сенсорные датчики включают три вида узлов: функциональные, которые

Образуется вопрос, как датчикам одновременно начать работать и передать информацию и потом

На точность влияет отражение и затенение сигнала. TOA. В открытом пространстве.

Формирование и обработка OFDM сигналов | Статья в журнале...

Рис. 2. Структурная схема приёмника OFDM сигналов. Рис. 3. Схема блока канального кодирования.

Симуляция канала распространения представляет собой наложение белого гауссовского шума на передаваемый сигнал.

Выбор оптимальных технических параметров передающей...

Основные термины (генерируются автоматически): передающая антенна, свободное пространство, высотная отметка

, где FSL (Free Space Loss) — потери в свободном пространстве (дБ); F — центральная частота канала, на котором работает система связи...

Задать вопрос