4. 7. Die
Volumenbestimmung eines Probanden
Um das Volumen
der Kammer bei einsitzendem Probanden bestimmen zu können, wird das
Kammervolumen bestimmt und davon das Volumen des Probanden abgezogen. /2/ (=> Bedienungsanleitung SIREGNOST: Volumeneichung
)
Die Person muss
das eigene Körpergewicht angeben, um über das spezifische Gewicht eines
Menschen das Volumen berechnen zu können. Hierbei muss man sich auf die Angaben
des Probanden verlassen, was einen schlecht kalkulierbaren Fehler birgt.
Dieses
Verfahren soll durch ein anderes Konzept ersetzt werden. Es muss ein Verfahren
sein, welches sind in das Automatisierungskonzept einbeziehen lässt und
unabhängig von der Gewichtsangabe des Probanden ist.
·
Durch Wiegen der Personen könnte man genauere
Ergebnisse erzielen. Durch Anbringen von Kraftsensoren an der Kammer, ließe
sich die Gewichtsbestimmung realisieren. Dieses birgt, neben hohen Kosten für
die Sensoren, auch mechanische Probleme, verursacht durch die Bedingung, dass
nur die axialen Kräfte gemessen werden dürfen, wobei radiale Kräfte mechanisch
auszuschließen sind.
·
Statt dessen könnte man das Volumen der Kammer mit dem
Probanden, direkt über die Eichkurven des
Kammerdruckes gewinnen. Als erstes nimmt
man die Eichkurve des Kammerdrucks auf und
bekommt so ein Maß für das vorhandene Kammervolumen.
/2/ (
Bedienungsanleitung SIREGNOST: Kapitel 5.1.5 )
Wird das Kammervolumen verringert bei gleich bleibendem Kammerdruck, so ändert
sich die Amplitude der Eichkurve entsprechend.
Diese Tatsache
soll bei der Volumenbestimmung mit Proband ausgenutzt werden und bildet die
Grundlage für das neue Konzept.
Die
Volumeneichung des Manometers erfolgt bei einsitzendem Probanden.
Wenn die
Volumenänderung, die durch die in der Kammer befindliche Person hervorgerufen
wird, viel niederfrequenter ist als die sinusförmige Volumenänderung einer
Eichpumpe, kann man sie durch einen Hochpass heraus filtern.
Als Eichpumpe
soll ein Lautsprecher eingesetzt werden, der bei sinusförmiger Ansteuerung mit
bestimmter Amplitude, eine definierte sinusförmige Volumenänderung in der
Kammer erzeugen kann.
In dieser
Diplomarbeit wurde der Verstärker realisiert, der für die Messung notwendig
ist. Die erforderliche Frequenz und Amplitude soll in späteren Arbeiten genauer
untersucht werden. Als Eckdaten wurden für die Frequenz 10 Hz und für die
Verstärkung 3-4 Ω gewählt.
Folgendes
Schaltbild stellt den Verstärker dar. Es handelt sich dabei um einen NF-Leistungsverstärker-IS mit thermischer Sicherung
von der Firma Siemens. Er zeichnet sich durch einen großen
Betriebsspannungsbereich und dem Schutz vor thermischer Überbelastung aus. Die
Dimensionierung der Bauelemente wurde aus der Schaltungsapplikation von Siemens
bis auf C26 und C33 übernommen. Als Eingangsspannung wurden 18 V bei einem
Lautsprecher mit 8 Ω gewählt.
Bild 19: Verstärkerschaltung
für die Volumenbestimmung
Es wurden für
C26 = 1 μF und für C33 = 10000 μF gewählt. Damit ergibt sich für den Eingangshochpass
eine Grenzfrequenz von:
feingr = 1 / ( 2 * p *
R46 * C26 )
feingr = 1 / ( 2 * p *
100 kΩ * 1 μF ) = 1,6 Hz
Und für den Ausgangshochpass:
fausgr = 1 / ( 2 * p *
8 Ω * 10000 μF ) = 2 Hz
Ob diese
Grenzfrequenzen den Anforderungen an eine sinnvolle Volumenbestimmung
entsprechen, muss noch näher untersucht werden.