устройство для измерения разрешающей способности зрения по частоте световых мельканий

Формула изобретения

Устройство для измерения разрешающей способности зрения по частоте световых мельканий, содержащее генератор линейно изменяющегося напряжения, преобразователь напряжение-частота, источник световых импульсов, вычислитель и блок индикаторов, причем выход преобразователя напряжение-частота соединен с входами источника световых импульсов и вычислителя, выход вычислителя соединен с входом блока индикаторов, отличающееся тем, что в него дополнительно введены первый-одиннадцатый вентили, элемент НЕ, первый-третий одновибраторы, триггер, первый и второй переключатели режимов, элемент ИЛИ, второй генератор линейно изменяющегося напряжения, мультиплексор аналоговый, генератор секундных импульсов, счетчик, второй блок индикаторов, первый-шестой ключи и тумблер, причем выходы первого и второго ключей соединены с входами первого и второго переключателей режимов, выход третьего ключа соединен с первыми входами первого и второго вентилей, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго переключателей режимов, выход четвертого ключа соединен с первыми входами третьего и четвертого вентилей, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго переключателей режимов, выход пятого ключа соединен с первыми входами шестого и седьмого вентилей, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго переключателей режимов, выходы первого и второго переключателей режимов соединены соответственно с входами первого и второго генераторов линейно изменяющегося напряжения, выходы которых соединены с информационными входами мультиплексора аналогового, выход мультиплексора аналогового соединен с входом преобразователя напряжение-частота, выход которого соединен с первым входом одиннадцатого вентиля, выход шестого ключа соединен с первым входом пятого вентиля, второй вход которого соединен с нормально разомкнутым выходом тумблера, а выход - с входом включения триггера, выход триггера соединен с первыми входами восьмого и девятого вентилей, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ соединен с вторым входом вычислителя, второй выход которого соединен с входом выключения триггера, выход генератора секундных импульсов соединен с адресным входом мультиплексора аналогового, первым входом десятого вентиля, вторыми входами первого и третьего вентилей, входом элемента НЕ и входом первого одновибратора, второй вход десятого вентиля соединен с нормально замкнутым выходом тумблера, а выход - с вторым входом одиннадцатого вентиля и с входом третьего одновибратора, выход которого соединен с входом обнуления счетчика, выход одиннадцатого вентиля соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с входом второго блока индикаторов, выход элемента НЕ соединен с вторыми входами второго и четвертого вентилей и входом второго одновибратора, выход первого одновибратора соединен с вторыми входами шестого и восьмого вентилей, выход второго одновибратора соединен с вторыми входами седьмого и девятого вентилей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для измерения разрешающей способности зрения по частоте световых мельканий.

Известно устройство для измерения критической частоты слияния мельканий по а. с.№1007651, отличающееся тем, что с целью повышения достоверности определения степени утомления человека путем измерения дифференциального порога чувствительности глаза по частоте мельканий оно дополнительно содержит регулируемый делитель частоты, соединенный с генератором импульсов, и последовательно соединенные кнопку экспериментатора, элемент И, второй формирователь импульсов и второй источник света, причем второй вход элемента И соединен с выходом регулируемого делителя частоты (а. с.1333307, кл. А 61 В 5/16).

В устройстве в режиме определения дифференциального порога чувствительности глаза по частоте световых мельканий испытуемый сравнивает частоту мельканий первого источника света с эталонной частотой мельканий второго источника света, меняет частоту первого источника и добивается равенства частот мельканий обоих источников света.

Недостатком известного устройства является недостоверность определения дифференциального порога чувствительности глаза по частоте мельканий. В устройстве определяется разность частот мельканий регулируемого и эталонного источников света при субъективном равенстве их частот, т.е. неразличении испытуемым частот мельканий обоих источников. Однако для определения дифференциального порога чувствительности глаза по частоте световых мельканий необходимо определить минимальную разность предъявляемых частот при условии их различения, то есть порог различения предъявляемых частот, являющийся показателем разрешающей способности зрения по частоте световых мельканий.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для измерения разрешающей способности зрения по частоте световых мельканий, содержащее кнопку испытуемого, генератор линейно изменяющегося напряжения, преобразователь напряжение-частота, источник световых импульсов, вычислитель, блок индикаторов и формирователь импульса по спаду сигнала, причем выход генератора соединен с входом преобразователя напряжение-частота, выход которого соединен с входами источника световых импульсов и вычислителя, выход вычислителя соединен с входом блока индикаторов, вход формирователя импульса по спаду сигнала соединен с выходом кнопки испытуемого, а выход - с входом вычислителя, выход кнопки испытуемого соединен также с входом генератора (патент №2204933 РФ, А 61 В 3/00).

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения разрешающей способности зрения по частоте световых мельканий, так как она определяется при непрерывном увеличении или уменьшении начальной частоты. Тогда как известно, что глаз человека более чувствителен к восприятию дискретно изменяющейся частоты (а.с. 1346136 СССР, А 61 В 5/16).

В предлагаемом изобретении в устройство для измерения разрешающей способности зрения по частоте световых мельканий, содержащее генератор линейно изменяющегося напряжения, преобразователь напряжение-частота, источник световых импульсов, вычислитель и блок индикаторов, причем выход преобразователя напряжение-частота соединен с входами источника световых импульсов и вычислителя, выход вычислителя соединен с входом блока индикаторов, дополнительно введены первый-одиннадцатый вентили, элемент НЕ, первый-третий одновибраторы, триггер, первый и второй переключатели режимов, элемент ИЛИ, второй генератор линейно изменяющегося напряжения, мультиплексор аналоговый, генератор секундных импульсов, счетчик, второй блок индикаторов, первый-шестой ключи и тумблер, причем выходы первого и второго ключей соединены с входами первого и второго переключателей режимов, выход третьего ключа соединен с первыми входами первого и второго вентилей, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго переключателей режимов, выход четвертого ключа соединен с первыми входами третьего и четвертого вентилей, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго переключателей режимов, выход пятого ключа соединен с первыми входами шестого и седьмого вентилей, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго переключателей режимов, выходы первого и второго переключателей режимов соединены соответственно с входами первого и второго генераторов линейно изменяющегося напряжения, выходы которых соединены с информационными входами мультиплексора аналогового, выход мультиплексора аналогового соединен с входом преобразователя напряжение-частота, выход которого соединен с первым входом одиннадцатого вентиля, выход шестого ключа соединен с первым входом пятого вентиля, второй вход которого соединен с нормально разомкнутым выходом тумблера, а выход - с входом включения триггера, выход триггера соединен с первыми входами восьмого и девятого вентилей, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ соединен с вторым входом вычислителя, второй выход которого соединен с входом выключения триггера, выход генератора секундных импульсов соединен с адресным входом мультиплексора аналогового, первым входом десятого вентиля, вторыми входами первого и третьего вентилей, входом элемента НЕ и входом первого одновибратора, второй вход десятого вентиля соединен с нормально замкнутым выходом тумблера, а выход - с вторым входом одиннадцатого вентиля и с входом третьего одновибратора, выход которого соединен с входом обнуления счетчика, выход одиннадцатого вентиля соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с входом второго блока индикаторов, выход элемента НЕ соединен с вторыми входами второго и четвертого вентилей и входом второго одновибратора, выход первого одновибратора соединен с вторыми входами шестого и восьмого вентилей, выход второго одновибратора соединен с вторыми входами седьмого и девятого вентилей.

Заявляемое устройство благодаря введению первого-одиннадцатого вентилей, элемента НЕ, первого-третьего одновибраторов, триггера, первого и второго переключателей режимов, элемента ИЛИ, второго генератора линейно изменяющегося напряжения, мультиплексора аналогового, генератора секундных импульсов, счетчика, второго блока индикаторов, первого-шестого ключей и тумблера позволяет точнее измерить разрешающую способность зрения по частоте световых мельканий.

Таким образом, заявляемое устройство отличается от известных новыми свойствами, обусловливающими получение положительного эффекта.

На фиг.1 представлена структурная схема заявляемого устройства, на фиг.2 - временная диаграмма, поясняющая его работу.

Заявляемое устройство содержит первый-шестой 1-6 ключи, тумблер 7, первый-одиннадцатый 8-18 вентили, элемент 19 НЕ, первый-третий 20-22 одновибраторы, триггер 23, первый 24 и второй 25 переключатели режимов, элемент 26 ИЛИ, первый 27 и второй 28 генераторы линейно изменяющегося напряжения, мультиплексор 29 аналоговый, преобразователь 30 напряжение-частота, источник 31 световых импульсов, генератор 32 секундных импульсов, вычислитель 33, первый 34 блок индикаторов, счетчик 35, второй 36 блок индикаторов.

Первый 1 ключ предназначен для установки первого 27 и второго 28 генераторов в режим генерации линейно нарастающего напряжения со скоростью, соответствующей изменению частоты на выходе преобразователя 30 напряжение-частота, равной 1 Гц/с.

Второй 2 ключ предназначен для установки первого 27 и второго 28 генераторов в режим генерации линейно падающего напряжения со скоростью, соответствующей изменению частоты на выходе преобразователя 30 напряжение-частота, равной 1 Гц/с.

Третий 3 ключ предназначен для установки первого 27 генератора в режим генерации линейно нарастающего напряжения и второго 28 генератора в режим генерации линейно падающего напряжения со скоростью, соответствующей изменению частоты на выходе преобразователя 30 напряжение-частота, равной 0,5 Гц/с.

Четвертый 4 ключ предназначен для установки первого 27 генератора в режим генерации линейно падающего напряжения и второго 28 генератора в режим генерации линейно нарастающего напряжения со скоростью, соответствующей изменению частоты на выходе преобразователя 30 напряжение-частота, равной 0,25 Гц/с.

Пятый 5 ключ предназначен для установки первого 27 генератора в режим генерации линейно нарастающего напряжения и второго 28 генератора в режим генерации линейно падающего напряжения со скоростью, соответствующей изменению частоты на выходе преобразователя 30 напряжение-частота, равной 10 Гц/с.

Шестой 6 ключ предназначен для фиксации результатов измерений.

Тумблер 7 предназначен для задания режимов установки начальной частоты и измерения.

Переключатели 24-25 режимов предназначены для коммутации резисторов на входах генераторов 27-28.

Вычислитель 33 предназначен для вычисления разности AF инкрементной и декрементной частот световых мельканий, зафиксированных испытуемым.

Назначение остальных узлов соответствует их названию.

Переключатели режимов 24-25 выполнены по патенту 2026008 РФ, А 61 В 5/16 (узел 8).

Генератор 28 линейно изменяющегося напряжения выполнен аналогично генератору 27. В качестве генераторов 27-28 линейно изменяющегося напряжения используется стандартный интегратор на операционном усилителе с резисторами на входе, коммутируемыми соответственно переключателями 24-25, чтобы получить различную скорость нарастания напряжения на выходе генераторов 27-28, а изменяя полярность входного напряжения - изменять направления интегрирования (нарастание или падение выходного напряжения).

Мультиплексор 29 аналоговый выполнен на микросхеме К561КП1 (Бирюков С.А. Применение цифровых микросхем серий ТТЛ и КМОП. - 2-е изд., стер. - М.: ДМК, 2000, рис.251. - С.194).

Ключи 1-6 представляют собой ручные переключатели на два положения для замыкания и размыкания электрических цепей управления и выполнены в виде кнопок управления.

Остальные узлы общеизвестны.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии тумблер 7 находится в положении “Установка начальной частоты”, как показано на фиг.1. При включении питания триггер 23 выключается, счетчик 35 обнуляется (цепи не показаны), десятый 17 вентиль открывается, первый 27 и второй 28 генераторы выдают одинаковое постоянное напряжение, соответствующее частоте световых мельканий, равной 25 Гц, то есть средней частоте принятого видимого диапазона световых мельканий от 0 до 50 Гц. Одинаковое постоянное напряжение с выходов генераторов 27-28 независимо от состояния выхода генератора 32 секундных импульсов через мультиплексор 29 поступает на преобразователь 30, где преобразуется в частоту, которая управляет источником 31.

Испытуемый замыканием ключей 1 или 2 устанавливает заданную начальную F_H частоту, относительно которой необходимо определить разрешающую способность зрения по частоте световых мельканий. При замыкании ключа 1 генераторы 27-28 через соответствующие переключатели 24-25 устанавливаются в режим генерации линейно нарастающего напряжения с заданной скоростью, при замыкании ключа 2 - в режим генерации линейно падающего напряжения с той же скоростью.

Сигнал логической единицы длительностью 1 с с генератора 32 секундных импульсов через открытый десятый 17 вентиль поступает на третий 22 одновибратор и одиннадцатый 18 вентиль. По переднему фронту импульса с выхода генератора 32 третий 22 одновибратор вырабатывает короткий импульс, который обнуляет счетчик 35. Частота с выхода преобразователя 30 через открытый одиннадцатый 18 вентиль поступает на счетчик 35, результат счета выводится на второй 36 блок индикаторов. Установленная заданная начальная F_H частота управляет источником 31 световых импульсов (фиг.2, интервал времени 0-Т₀).

Испытуемый устанавливает тумблер 7 в положение “Измерение”, пятый 12 вентиль открывается, десятый 17 и одиннадцатый 18 вентили закрываются, состояние счетчика 35 не меняется, значение установленной начальной F_H частоты выводится на второй 36 блок индикаторов.

Испытуемый замыкает ключ 3 (фиг.2, момент времени Т₀). При сигнале логической единицы на выходе генератора 32 секундных импульсов открывается первый 8 вентиль. Сигнал с выхода ключа 3 через открытый первый 8 вентиль и первый 24 переключатель устанавливает первый 27 генератор в режим генерации линейно нарастающего напряжения с заданной скоростью. Напряжение с выхода первого 27 генератора через мультиплексор 29 поступает на преобразователь 30, где преобразуется в частоту, которая управляет источником 31. При сигнале логического нуля на выходе генератора 32 секундных импульсов на выходе элемента 19 НЕ устанавливается сигнал логической единицы, открывается второй 9 вентиль. Сигнал с выхода ключа 3 через открытый второй 9 вентиль и второй 25 переключатель устанавливает второй 28 генератор в режим генерации линейно падающего напряжения с заданной скоростью. Напряжение с выхода второго 28 генератора через мультиплексор 29 поступает на преобразователь 30, где преобразуется в частоту, которая управляет источником 31 (фиг.2, интервал времени T₀-T₁).

На интервале времени T₀-T₁ испытуемый определяет момент, когда предъявляемые поочередно инкрементная и декрементная частоты световых мельканий различаются, и размыкает ключ 3 (фиг.2, момент времени T₁). Генераторы 27-28 сохраняют на выходах постоянное напряжение, соответствующее частотам F_И1 и F_Д1 световых мельканий, которые источником 31 поочередно предъявляются испытуемому (фиг.2, интервал времени T₁-Т₂).

Испытуемый замыкает ключ 4 (фиг.2, момент времени Т₂). При сигнале логической единицы на выходе генератора 32 секундных импульсов открывается третий 10 вентиль. Сигнал с выхода ключа 4 через открытый третий 10 вентиль и первый 24 переключатель устанавливает первый 27 генератор в режим генерации линейно падающего напряжения с заданной скоростью. Напряжение с выхода первого 27 генератора через мультиплексор 29 поступает на преобразователь 30, где преобразуется в частоту, которая управляет источником 31. При сигнале логического нуля на выходе генератора 32 секундных импульсов на выходе элемента 19 НЕ устанавливается сигнал логической единицы, открывается четвертый 11 вентиль. Сигнал с выхода ключа 4 через открытый четвертый 11 вентиль и второй 25 переключатель устанавливает второй 28 генератор в режим генерации линейно нарастающего напряжения с заданной скоростью. Напряжение с выхода второго 28 генератора через мультиплексор 29 поступает на преобразователь 30, где преобразуется в частоту, которая управляет источником 31 (фиг.2, интервал времени T₂-Т₃).

На интервале времени Т₂-Т₃ испытуемый определяет момент, когда предъявляемые поочередно инкрементная и декрементная частоты световых мельканий не различаются, и размыкает ключ 4 (фиг.2, момент времени Т₃). Генераторы 27-28 сохраняют на выходах постоянное напряжение, соответствующее частотам F_И2 и F_Д2 световых мельканий, которые источником 31 поочередно предъявляются испытуемому (фиг.2, интервал времени Т₃-Т₄).

Испытуемый замыкает ключ 5 (фиг.2, момент времени Т₄). По переднему фронту сигнала логической единицы на выходе генератора 32 секундных импульсов первый 20 одновибратор вырабатывает импульс, во время действия которого сигнал с выхода ключа 5 через шестой 13 вентиль и первый 24 переключатель устанавливает первый 27 генератор в режим генерации линейно нарастающего напряжения. Напряжение с выхода первого 27 генератора через мультиплексор 29 поступает на преобразователь 30, где преобразуется в частоту, которая управляет источником 31. Длительность импульса, вырабатываемого первым 20 одновибратором, соответствует увеличению частоты на выходе преобразователя 30 на 0,1 Гц. При сигнале логического нуля на выходе генератора 32 секундных импульсов на выходе элемента 19 НЕ устанавливается сигнал логической единицы. По его переднему фронту второй 21 одновибратор вырабатывает импульс, во время действия которого сигнал с выхода ключа 5 через седьмой 14 вентиль и второй 25 переключатель устанавливает второй 28 генератор в режим генерации линейно падающего напряжения. Напряжение с выхода второго 28 генератора через мультиплексор 29 поступает на преобразователь 30, где преобразуется в частоту, которая управляет источником 31 (фиг.2, интервал времени Т₄-Т₅). Длительность импульса, вырабатываемого вторым 21 одновибратором, соответствует уменьшению частоты на выходе преобразователя 30 на 0,1 Гц.

На интервале времени Т₄-Т₅ испытуемый определяет момент, когда предъявляемые поочередно инкрементная и декрементная частоты световых мельканий различаются, и размыкает ключ 5 (фиг.2, момент времени Т₅). Генераторы 27-28 сохраняют на выходах постоянное напряжение, соответствующее частотам F_И3 и F_Д3 световых мельканий, которые источником 31 поочередно предъявляются испытуемому (фиг.2, интервал времени Т₅-Т₆).

Испытуемый кратковременно замыкает ключ 6 (фиг.2, момент времени Т₆), импульс с ключа 6 через открытый пятый 12 вентиль включает триггер 23, восьмой 15 и девятый 16 вентили открываются. При сигнале логической единицы на выходе генератора 32 первый 20 одновибратор вырабатывает импульс, который через открытый восьмой 15 вентиль и элемент 26 ИЛИ поступает на вычислитель 33, в который записывается значение инкрементной F_ИЗ частоты световых мельканий. При сигнале логического нуля на выходе генератора 32 на выходе элемента 19 НЕ устанавливается сигнал логической единицы. По его переднему фронту второй 21 одновибратор вырабатывает импульс, который через открытый девятый 16 вентиль и элемент 26 ИЛИ поступает на вычислитель 33, в который записывается значение декрементной F_Д3 частоты световых мельканий.

Вычислитель 33 определяет разность инкрементной и декрементной частот F=F_И3-F_Д3, равную разрешающей способности зрения по частоте световых мельканий, и выводит результат на первый 34 блок индикаторов, после чего вырабатывает импульс, выключающий триггер 23 и устанавливающий устройство в исходное состояние (цепи не показаны).

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет точнее определить разрешающую способность зрения по частоте световых мельканий.