Гидроминеральные ресурсы являются одними из основных природных лечебных факторов, используемых в санаторно-курортной практике. К ним относятся минеральные воды и лечебные грязи.
Минеральные воды
Минеральные воды– это сложные растворы, в которых компоненты находятся в виде ионов, недиссоциированных (несвязанных) молекул, коллоидных частиц (мелко раздробленных, смешанных в растворе) и растворенных газов. Их химический состав точно известен, однако искусственно подобранный состав той же самой воды неравноценен природному.Минеральные воды характеризуют следующие основные показатели.
Состав.В зависимости от состава анионов и катионов выделяют следующие виды минеральных вод:
а) по преобладающее аниону – хлоридные, гидрокарбонатные, сульфатные;
б) по преобладающему катиону –натриевые, кальциевые, магниевые;
в) по содержанию газов –сульфидные, углекислые, радоновые;
г) по содержанию биологически активных микрокомпонентов –железистые, мышьякосодержащие, йодо-бромные.
Состав минеральных вод обычно указывается на этикетках бутылок и на табло в водолечебницах.
Минерализация– это сумма растворенных в воде веществ без газов (измеряется в г/л, обозначается М).
В принципе все воды, в том числе и пресные, имеют ту или иную степень минерализации (кроме дистиллированной воды – H2O в чистом виде). Считается, что к минеральным водам относятся воды с минерализацией больше 2 г/л.
По степени минерализации различают воды питьевого и бальнеологического назначения («бальнео»– ванна).
Водыпитьевого назначения:
а) лечебно-столовые:
- слабоминерализованные, М < 2 г/л,
- маломинерализованные, М = 2-5 г/л;
б) лечебно-питьевые - среднеминерализованные, М = - 5,1-10 г/л.
Применять эти воды можно только по назначению врача. Причем надо знать, как принимать: до, после, во время еды; также очень важна их температура. Лечебное действие минеральных вод питьевого назначения проявляется по активности их ионного состава или по действию специфических биологически активных микрокомпонентов. Очень важно при их применении знать их кислотность (рН). Этот показатель учитывается при лечении конкретного больного.
Воды бальнеологического назначения (М>10,1 г/л) подразделяются на:
• высокоминерализованные, М = 10,1-35 г/л;
• рассольные, М =35,1-150 г/л,
• крепкие рассолы, М > 150 г/л;
• очень крепкие рассолы, М = 600 г/л (их обычно разбавляют пресной водой до нормальной минерализации).
Бальнеотерапия. При отпуске ванн на организм человека действуют химический состав воды, ее температура, механический фактор – гидростатическое давление воды, которое может быть усилено гидромассажем (подводный душ-массаж, виброустановки и каскады в бассейнах).
Лечебные ванны назначаются при заболеваниях сердечно-сосудистой и нервной систем, опорно-двигательного аппарата, эндокринной системы, кожи, гинекологических и др.
Температура воды имеет значение для сохранения в воде растворенных в ней газов (чем выше температура, тем быстрее газы улетучиваются). По температуре природные минеральные воды подразделяют на:
• холодные, t< 20°С;
• теплые, t = 21-36°С;
• горячие (термальные),t= 37-42°С;
• очень горячие (высокотермальные),t> 42 °С.
В природе встречаются выходы высокотермальных вод, температура которых достигает более 90 °С. В санаторной практике при отпуске ванн допускается температура не выше 38 °С.
Лечебные грязи
Лечебные грязи содержат вещества, подобные гормонам и витаминам, благодаря чему они являются биогенными стимуляторами (с одной стороны, имеют биологическое происхождение, с другой – стимулируют биологические процессы в организме человека). Формируются грязи в результате сложных биохимических процессов, происходящих под воздействием микроорганизмов.
Пресные грязи
• торфяные– разложившиеся органические вещества растительного происхождения, минеральных веществ в них мало. Широко распространены в зонах избыточного увлажнения, в лесной зоне (таежная), где образовались болота. Богатые месторождения – Тверская, Вологодская, Новгородская области; в Подмосковье – Татищево (Дмитровский район), Орешки (Рузский район);
• сапропель– продукты разложения животных и растительных остатков на дне пресных водоемов. Это органические вещества с малой примесью минеральных. Сапропелевые грязи широко распространены на северо-западе европейской территории России, где отмечается наибольшаязаозеренность территории.
Иловые сульфидные грязи– это отложения морских заливов, лиманов и соленых озер. Иногда имеют форму натечных образований вокруг источников минеральных вод (озерно-ключевые). Содержат сернистые соединения железа (Fe– биологически активный микрокомпонент). Распространение:Черное море (Одесские лиманы, Имеретинская бухта), Азовское море (Сиваш, Таганрогский и Темрюкским заливы), Белое море (Кандалакшская Губа), Японское море (Владивосток, залив Угловой); соленые озера: Кавказские Минеральные Воды (озеро Тамбукан), юг Красноярского края (озера Шира, Учум), Поволжье (озеро Эльтон) и др.; озерно-ключевые – Старая Русса (Новгородская обл.). Нижнее Ивкино,Усть-Качка(Предуралье).
Сопочные грязи– результат подземной разгрузки термальных вод. Образуются в районах с месторождениями нефти и газа (углеводорода), где имеются толщи глинистых пород. Под действием газов и глубинных напорных вод на поверхность выходит измельченная глина в виде разжиженной массы серого цвета. Сопочные грязи характеризуются незначительным содержанием органики, но повышенной концентрацией микроэлементов: йода, брома, бора. Кроме того, глина растворена в минеральных водах с гидрокарбонатным и хлоридно-натриевым составом, поэтому сопочные грязи являются минерализованными. Распространение: Керченский п-ов (курорт Булганакские сопки), Таманский, Апшеронский п-ва, Грузия (курорт Ахтала), Туркмения и Южный Сахалин.
Гидротермальные грязи характерны для районов с активной вулканической деятельностью. Проявляются на участках выхода на поверхность горячих газопаровых струй с углекислым газом и сероводородом. Струи бьют под сильным давлением и растворяют породу, в результате образуется жидкая грязевая масса. В грязевом растворе преобладают сульфаты и резкая кислая реакция. В настоящее время гидротермальные грязи не применяются.
На организм человека грязи оказывают следующее действие:
• тепловое– эффект более высокий, чем в минеральных водах, так как грязь отличается высокой теплоемкостью и дольше сохраняет температуру; прогревание способствует расширению сосудов, соответственно ускоряются ток крови и процессы обмена;
• механическое– благодаря пластичности слой грязи сдавливает ткани и способствует распространению тепла на большую глубину;
• химическое– воздействие неорганических и органических биологически активных микроэлементов (Fе, Y, Вг, сульфиды, органические кислоты и т. д.) на функции систем организма человека: улучшение обменных процессов, кровообращения, питания тканей, укрепление иммунной системы, противоаллергическое действие;
• местное– грязь обладает адсорбционными свойствами - удаление с кожи и слизистых болезнетворных микроорганизмов (противовоспалительное, рассасывающее, обезболивающее действие).
В грязехранилище грязь хранится под слоем соляного раствора РАППЫ. Пресные грязи после применения используют на удобрения, а иловые сульфидные закладывают в хранилища для регенерации. В течение полугода погибают все микробы, грязь очищается и снова готова к применению. Регенерацию обычно делают 1 раз.
Лекция №10 Транзисторные преобразователи частоты.
Вопросы:
1. Принцип построения и функционирования смесительной части преобразователей частоты.
2.Принцип построения и функционирования гетеродинов преобразователей частоты.
4. Балансные преобразователи частоты на транзисторах
Вопрос 1Принцип построения и функционирования смесительной части преобразователей частоты.
Рассмотрим процесс преобразования частоты.
На рис. 1.1 показана схема преобразователя частоты на полевом транзисторе с каналом n-типа,
на рисунке 1.2 — на биполярном транзисторе типа p—п—р с нагрузкой в виде двухконтурного полосового фильтра с индуктивной связью между контурами.
Рисунок 2.1-Принциальная схема ПЧ на полевом транзисторе с каналом n-типа
Оба преобразователя относятся к классу односеточных преобразователей (название сохранилось от электровакуумных триодов), в которых напряжения сигнала и гетеродина воздействуют на одни и те же электроды (исток — затвор, эмиттер — база).
Смесительный прибор по отношению к сигналу может быть включен по схеме с общим истоком (эмиттером) или общим затвором (базой).
Более предпочтительными являются схемы с ОИ (ОЭ), так как они обеспечивают лучшие шумовые показатели ПЧ (а значит, более высокую чувствительность РПУ и больший .
Рисунок 1.2-Принципиальная схема ПЧ на биполярном транзисторе типа
p-n-p типа с двухконтурным полосовым фильтром
Напряжение гетеродина может быть подано в цепь затвора (базы) или в цепь истока (эмиттера).
При подаче гетеродинного напряжения в цепь затвора (базы) (рисунке 1.1) удается реализовать больший , однако при подаче в цепь истока (эмиттера) получается лучшая стабильность и развязка между сигнальной цепью и гетеродином.
Рисунок 1.3-Структурная схема двухсеточного ПЧ на двухзатворном полевом транзисторе с изолированными затворами
Существенного ослабления (развязки) цепей сигнала и гетеродина можно добиться в двухсеточных преобразователях, создаваемых на многосеточных лампах (гексодах, гептодах и др.) или на двухзатворных полевых транзисторах. На (рисунке 1.3) приведен пример двухсеточного преобразователя на двухзатворном полевом транзисторе с изолированными затворами с каналом п-типа.
Вопрос 2. Принцип построения и функционирования гетеродинов преобразователей частоты.
Для преобразования частоты в супергетеродинных приемниках на вход преобразовательного прибора необходимо подать вспомогательное напряжение высокой частоты. Такое напряжение создается специальным устройством, называемым гетеродином. В качестве гетеродина в приемниках используются как простейшие автогенераторы, так и сложные системы формирования высокостабильных напряжений.
Требования, предъявляемые к гетеродинам:
· обеспечение напряжений с заданными частотами и амплитудами;
· возможность перестройки в заданном диапазоне частот;
· высокая стабильность частоты генерируемых колебаний;
· постоянство амплитуды выходного напряжения;
· минимальный уровень гармоник.
Важнейшей задачей гетеродина является обеспечение высокой стабильности частоты. Нестабильность частоты гетеродина оказывает существенное влияние на параметры радиоприемника. Так, при этом изменяется промежуточная частота, а следовательно, спектр сигнала смещается, что ухудшает избирательность и качество воспроизведения принимаемого сигнала.
Существуют различные способы повышения стабильности частоты гетеродинов. Параметрическая стабилизация осуществляется уменьшением влияния дестабилизирующих факторов (температуры, влажности, нестабильности источников питания и др.) на параметры элементов схемы гетеродина. Такой способ используется, но не обеспечивает достаточной стабильности. Более высокая стабильность частоты достигается с помощью- кварцевой стабилизации частоты.
Простейшие схемы гетеродина имеют относительную нестабильность частоты 10-3...10-4 с применением параметрической или кварцевой стабилизации—10-5...10-6. Для многих профессиональных приемников, где точность установки частоты гетеродина и ее высокая стабильность имеют важное значение для надежности связи, указанная стабильность оказывается недостаточной.
Поэтому применяют сложные схемы гетеродинов, например, специальные синтезаторы частот, генераторы с многократным умножением частоты, квантовые генераторы и т. д.
Схемы простейших гетеродинов.
Простейшие гетеродины представляют собой однокаскадные автогенераторы на транзисторах или других электронных приборах.
Схемы гетеродинов, применяемых в радиоприемниках, различаются в основном видом .положительной обратной связи между выходной и входной цепями усилительного прибора. Обратная связь может быть индуктивной, автотрансформаторной или емкостной. Очень часто применяют автогенераторы по трехточечной схеме, в которых колебательный контур соединен с усилительным, прибором в трех точках.
Схема гетеродина с индуктивной обратной связью приведена на рис. 5.8. Для самовозбуждения необходимо выполнение двух условий: баланса фаз и баланса амплитуд. Условие баланса фаз означает, что напряжение, поступающее с выходной цепи усилительного прибора на его вход должно совпадать по фазе с напряжением на входе, т. е. обратная связь должна быть положительной. Условие баланса амплитуд означает, что амплитуда напряжения обратной связи должна быть достаточной для того чтобы в контур вносилась энергия, восполняющая все потери в нем.
В схеме с индуктивной обратной связью условие баланса фаз достигается соответствующим включением концов катушки обратной связи, условие баланса амплитуд — подбором коэффициента обратной связи. Частота генерируемых колебаний определяется параметрами колебательного контура LKCK. Настройка гетеродина на нужную частоту осуществляется конденсатором переменной емкости Ск. Постоянное напряжение смещения между базой и эмиттером снимается с делителя R1R2. Конденсатор Сс обеспечивает сопряжение настроек контуров гетеродина и преселектора. Конденсатор Ссобеспечивает сопряжение настроек контуров.
Конденсатор Сф и резистор Rфобразуют фильтр, устраняющий связи с другими каскадами через общий источник питания Е.
Принцип работы гетеродина состоит в следующем. Колебания возникают в контуре LKCKпри включении источников питания. Часть напряжения на контуре поступает на базу транзистора VT и вызывает изменение тока коллектора с частотой колебаний контура. Ток коллектора, проходя по катушке связи, наводит в катушке контура LKЭДС. При этом в контур будет вноситься энергия источника питания, поддерживающая колебания заданной амплитуды в контуре.
рис. 5.8.Схема гетеродина с индуктивной обратной связью.
Схема гетеродина с автотрансформаторной обратной связью, приведенная на рис. 5.9, называется также индуктивной трехточечной схемой. Напряжение обратной связи снимается с части контура в точках 1—2 и подается во входную цепь транзистора. Колебательный контур транзистора включен в выходную цепь в точках 2—3. Назначение элементов схемы, а также принцип действия те же, что и в схеме с индуктивной связью.
рис. 5.9 Схема гетеродина с автотрансформаторной обратной связью.
Емкостная трехточечная схема автогенератора, используемого в качестве гетеродина, приведена на рис. 5.10. Напряжение обратной связи в этой схеме снимается с емкостной ветви контура. Назначение элементов схемы и принцип ее действия такие же, как в схеме, собранной по индуктивной трехточке.
Вопрос 3 Типовые схемы построения транзисторных преобразователей частоты .
Принципиальная схема (преобразователя частоты с отдельным гетеродином приведена на рис. 3.1. В ней гетеродин собран по схеме автогенератора с индуктивной обратной связью на транзисторе VT2, а преобразователь — на транзисторе VT1. Назначение элементов схемы и принцип работы преобразователя частоты описаны выше. Созданное гетеродином напряжение выделяется на колебательном (контуре LкгСкг. Часть этого напряжения подается во входную цепь транзистора VT1 с катушки Lкг через конденсатор Сэ на резистор Rэ. На нем выделяется напряжение с частотой гетеродина. Оно оказывается приложенным к переходу эмиттер — база транзистора VT1 через катушку связи LCB1 и конденсатор Ср. Под действием большого напряжения гетеродина изменяется коллекторный ток транзистора iк и крутизна характеристики. Одновременно с этим на базу транзистора VT1 подается напряжение сигнала. В результате перемножения двух напряжений в выходном токе преобразователя появляются комбинационные частоты. На одну из них, например fг—fc, настроен выходной контур LKCK, на котором создается напряжение промежуточной частоты.
При переключении приемника с одной станции на другую промежуточная частота должна оставаться постоянной. Чтобы разность частот fг—fс = fпр была постоянной, контур гетеродина должен перестраиваться одновременно с контуром преселектора (входного устройства и У'РЧ). Одновременная настройка контуров достигается тем, что изменение емкостей конденсаторов выполняется с помощью одной ручки настройки. Такое конструктивное выполнение конденсаторов переменной емкости упрощает настройку приемника и при включении в контур гетеродина дополнительных конденсаторов сопряжения Спосл и Спар обеспечивает постоянство разности частот fг—fс = fпр при перестройке приемника с одной частоты сигнала на другую в пределах рабочего поддиапазона частот.
Достоинства схемы:
· простота регулировки;
· независимость режимов работы усилительных приборов преобразователя частоты и гетеродина, что позволяет подобрать оптимальные режимы;
· возможность использования усилительных приборов с меньшей граничной частотой;
· устойчивая работа приемника вследствие малого влияния перестройки преселектора на частоту гетеродина.
Недостатки схемы:
· сложность (необходимо применение двух усилительных приборов);
· увеличение потребления энергии и габаритных размеров;
· проникновение в антенну через контур входной цепи колебаний гетеродина;
· невозможность полного устранения взаимного влияния контуров гетеродина и входной цепи.
Схема с отдельным гетеродином применяется в радиовещательных приемниках, а также в профессиональных и специального назначения.
Рис. 3.1. Принципиальная схема преобразователя частоты с отдельным гетеродином
Принципиальная схема преобразователя частоты с совмещенным гетеродином приведена на рис. 3.2.
В ней функции преобразователя частоты и гетеродина выполняет один и тот же транзистор VT1. Контур гетеродина образуется индуктивностью Lкг и конденсатором переменной емкости Скг. В колебательный контур гетеродина включены конденсаторы сопряжения Спосл и Спар. Гетеродин выполнен по схеме с индуктивной обратной связью. Колебательный контур LкгСкгвключен в цепь эмиттер — база транзистора VT1. Обратная связь между выходной и входной цепями транзистора осуществляется с помощью катушки связи Lсв.г.
Напряжение сигнала с контура входной цепи (или УРЧ) .подается на базу транзистора VT1.
В результате перемножения напряжений с частотой сигнала и гетеродина в контуре L2 C2 будет выделяться напряжение промежуточной частоты fг-fс=fпр поскольку контур настроен на промежуточную частоту.
рис.3.2 Принципиальная схема преобразователя частоты с совмещенным гетеродином
Достоинствами схемы преобразователя частоты с совмещенным гетеродином являются:
· трудность обеспечения оптимального режима работы одновременно для преобразователя частоты и гетеродина,
· низкая стабильность работы,
· сложность регулировки,
· высокий уровень нелинейных искажений.
Применяется эта схема в простых приемниках длинных и средних волн.
4. Балансные преобразователи частоты на транзисторах
Схема балансного преобразователя частоты на полевых транзисторах приведена на рис. 4.1. В этой схеме транзисторы VT2 и VT3 образуют два плеча. В балансных схемах одно из двух напряжений Uс или Uг должно действовать на оба (плеча синфазно, а другое — противофазно. В схеме на рис. 4.1 синфазно на истоки транзисторов VT2 и VT3 подается напряжение гетеродина Uг, а противофазно с выходов фазоинверсного каскада на транзисторе VT1 через конденсаторы CP1 и СР2 на затворы транзисторов VT2 и VT3 — напряжение сигнала. Напряжение питания на стоки транзисторов VT2 и VT3 подается через среднюю точку катушки L1. При балансе плеч токи источника питания I1и I2 взаимно компенсируются, и напряжение на выходе будет равно нулю. Токи с частотой гетеродина в транзисторах имеют одинаковые фазы. Протекая через катушку L1 в противоположных направ-, лениях, они взаимно компенсируются, и напряжение с частотой гетеродина в выходном контуре L2C2 равно нулю. Рабочая точка выбирается на нелинейном участке стоко-затворной характеристики резисторами R6 и R7. Под действием напряжения гетеродина Uг крутизна характеристики обоих транзисторов будет изменяться одинаково, так как Uг действует на оба транзистора в фазе. Поскольку напряжения поступают на затворы транзисторов в противофазе, то составляющие тока промежуточной частоты fnp=fг—fc или fnp =fc—fг будут также в противофазе. В результате вычитания токов в нагрузке преобразователя L2C2 будет выделена разностная составляющая, т. е. промежуточная частота.
В балансном преобразователе частоты, как и в двухтактном
усилителе, четные гармоники преобразуемого сигнала взаимно компенсируются, что сильно снижает нелинейные искажения. Кроме того, достигается компенсация составляющих промежуточной частоты, обусловленных помехами.
Рис. 4.1. Схема балансного преобразователя частоты на транзисторах
.
, однако при подаче 
в цепь истока (эмиттера) получается лучшая стабильность 
и развязка между сигнальной цепью и гетеродином.
