Абсорбційний капнометр. Недоліки абсорбційних Капнографії






    Головна сторінка


:)



Дата конвертації08.05.2018
Розмір5.39 Kb.
ТипСтаття
:)

Більшість сучасних капнометров за принципом роботи є абсорбційними спектрометрами і використовують основну лінію поглинання 4.3 мкм. Друга лінія поглинання лежить близько 2.15 мкм, але вона приблизно в 10 "раз слабкіше основний. Лінія поглинання С02, як і всіх комплексних разноатомних молекул, дуже порізана, причому локальні максимуми і мінімуми лінії схильні до флуктуацій від температури, тиску і наявності домішок інших газів. слід зазначити, що присутність в суміші закису азоту через міжмолекулярної взаємодії помітно спотворює форму обвідної лінії поглинання С02 і може бути причиною помилок вимірювання.

Важливо відзначити, що поблизу лінії поглинання С02 немає спектральних ліній інших газів. Щодо близько розташована тільки лінії поглинання СО і N20, причому спектральні лінії С02 і N20 частково перекриваються. Цей факт дозволяє відносно просто вирішити проблему крос-чутливості спектральних вимірювань (взаємовпливу різних газів) за допомогою використання спеціальних фільтрів.

За величиною поглинання світла розраховується парціальний тиск С02 і його концентрація. Але капнометр, який використовує лінію поглинання 4.3 мкм, є приладом середнього інфрачервоного діапазону. Тому для нього характерні загальні проблеми приладів цього діапазону:

- порівняно низька якість приймачів випромінювання, в тому числі, сильна залежність їх спектральних і енергетичних характеристик від температури;
- порівняно великий час релаксації приймача;
- складність технології виробництва і вразливість вузькосмугових фільтрів;
- низька якість вузькосмугових випромінювачів, нестабільність характеристик у часі і залежність їх від температури.

Перші капнограф мали в якості випромінювача нагріту спіраль, яка дає широкий спектр випромінювання. Застосовувані пізніше спеціальні лампи розжарювання також мали широкий спектр і великі постійні часу включення / вимикання. Максимальна частота модуляції випромінювання ламп розжарювання не може бути більше одиниць герц. Для медичного капнографи така частота модуляції недостатня, тому найчастіше використовується спеціальний модулятор потоку, наприклад, у вигляді секторного диска, що обертається мініатюрним електродвигуном.

капнометр

Для виділення світловий потужності в смузі поглинання С02 на обертовий диск закріплюється кілька інтерференційних світлофільтрів. Один світлофільтр має смугу пропускання в діапазоні 4.3 мкм, другий, опорного каналу, близько 4 мкм. Опорний канал використовується для компенсації нестабільності потужності випромінювача, чутливості приймача і впливу фонової теплової засвічення. Ця, загалом надійна вимірювальна система, задовільно забезпечувала тривалий моніторинг. Недоліками приладів, побудованих за цим принципом, є порівняно велику вагу, висока споживана потужність, наявність обертових механічних деталей, а також необхідність періодичного калібрування еталонними газами.
Останнім часом з'явилися повідомлення про створення спеціальних мікроламп, що мають частоту модуляції до 30 Гц, при коефіцієнті модуляції світлового потоку близько 50%. Такі лампи вже використовуються в ряді приладів.

Важливим етапом подальшого вдосконалення капнометров стала поява вузькосмугових газових випромінювачів, світіння в яких викликалося електричним розрядом. Вони мають порівняно малу інерційність і дозволяють отримати імпульсний інфрачервоне світло без застосування механічно обертаються модуляторів. Метод вимагає застосування вимірювального і опорного каналів, тому що спектр випромінювача все одно багато ширше, ніж лінія спектра поглинання С02.
Вибірковість по довжині хвилі забезпечується вузькосмуговими інфрачервоними фільтрами. Сучасні фільтри мають смугу пропускання шириною від 50 до 200 нм.

Вузькосмуговий інфрачервоний фільтр являє собою складний виріб. Він складається з корундовою пластинки, на яку методом напилення наноситься до десятка шарів з різною оптичною щільністю, які завдяки інтерференції світла забезпечують пропускання світла тільки певної довжини хвилі.

Як приймачів в сучасних капнометра використовуються піроелектрики, пакети термопар (TPU) і фоторезистори. Всі ці прилади в діапазоні середнього інфрачервоного спектра мають порівняно високим рівнем «шуму» і вимагають для поліпшення характеристик спеціального охолодження.

Однією з модифікацій абсорбційного принципу побудови капнометра є оптико-акустичний принцип, добре відомий в вимірювальній техніці. Його особливість полягає в тому, що поглинання енергії зондуючого пучка світла трансформується в звукові сигнали, які уловлюються спеціальним мікрофоном. Для цього випромінювання джерела модулюється сигналом звукової частоти. Переваги цього принципу капнометріі:
• лінійна залежність інтенсивності акустичної хвилі від концентрації газу, що спрощує формування алгоритму обробки сигналу;
• досить висока точність, чутливість, простота і дешевизна приймача звукових коливань.

Недоліки методу:
• необхідність потужного і швидкодіючого джерела випромінювання;
• чутливість методу до зміни характеристик випромінювача.

Слід зазначити, що поява нових видів лазерних джерел інфрачервоного діапазону може привести до створення сучасного покоління Капнографії, що працюють на оптико-акустичному принципі.

-

:)

  • Вибірковість
  • Однією з модифікацій абсорбційного принципу
  • Недоліки методу