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.

Прочтите также:

Устройства преобразования и обработки информации в системах подвижной радиосвязи
Цифровое представление речевого колебания, как следует из названия основано на сохранении формы колебания в процессе дискретизации и квантования. Способы представления речевого сигнала ...

Автоматизация безбашенной водокачки
Актуальность: Водоснабжение в сельском хозяйстве имеет очень большое значение при производстве продукции животноводства, птицеводства и растениеводства. На животноводческих фермах еж ...

Аргоновый лазер
Лазер представляет собой источник монохроматического когерентного света с высокой направленностью светового луча. Само слово «лазер» составлено из первых букв английского словосочетания ...