物理第��卷实验第期用非平衡电桥测电阻抗在医学上的应用黄慰怀!桂林医学院∀通常用平衡交流电桥测量确定的电阻抗值,但在医学上常会遇到随时间变化的电阻抗,测量这种变化电阻抗可用非平衡交流电桥#这种变化的电阻抗可以给出许多医学信息,因而使得用电桥测电阻抗这一非常普通的物理方法,在医学上得到实际应用#一、用非平衡电桥洲空化的电阻抗如图�所示,设∃%、∃&、∃&、∃‘为交流电桥桥臂的电阻抗#恒定的高频交变电压犷。加于电桥的∋、(端,)、∗端的输出电压犷。施于负载+。上。由克希霍夫定律不难求出通过+。的电流为,。二!∃&∃。一&∀厂。−〔∃&∃&!�.∃‘∀./‘!∃一.∃,∀.!∃&.∃&∀!∃&.∃‘∀+。」!�∀当电桥平衡时,,。二0,此时)、∗间无输出电压,桥臂上各阻抗满足为∃&.△∃!△∃为一微变量∀,设+。之值远大于桥臂上各阻抗值,则由以上两式可得出输出电压近似为1乍,23∃‘△∃&,#夕。4,。+。二、一3一尹多冬共乒一。、厂。·5一5名、“一!6&」一∃&∀!∃&.∃‘∀‘亡!�∀!�∀式表明输出电压厂。与电阻抗变化△∃有·线性关系,可根据输出电压犷。确定阻抗变化△∃。如果�二+�,74+7为纯电阻,令+&−+‘户。4∃,−∃&二5,则!�∀式可化为4兰奕粼典契%厂,一&8杯。!7∀气�.5∀“式中。二△∃−∃为电阻抗的相对变化,845−!�.5∀“#为了在给定。、厂。情况下有较大的输出电压9。应当使8有尽可能较大的值#令:8−:5二�一5∃!�.5∀心40图�∃&7一∃&�4;!∀如果电桥开始时平衡,而后桥件阻抗∃,变故当。二<时,8有极值,且不难验证该值为极大,所以为了提高电桥的灵敏度,常取+&4+一。测量整体装置的方框图如图所示。,荀频电发生器产生的高频电压加于电桥#当桥臂阻抗发生变化时,电桥输出电压犷。的幅度将随阻抗的变化而变化,即为按△∃变化规律调制的调幅电压#它经高频放大后,再经检波器检波,印可得出阻抗变化信号△艺,<山舀‘�口,二=吧们><万灿指示器抗∃的简化示意图#容积导体的容积变化时,其阻抗也发生变化#例如,电阻率为?,长为≅,截面为Α的一段导体,其电阻为=叫蛟后送入记录装置。高频放大器采月Β调谐放大方式,只放大电桥输出的高频调幅电压,可提高抗干扰能力。测量前,利用电桥平衡指示器,通过调节桥臂阻抗使电桥平衡#为了知道△∃的变化幅度,可利用定标系统,给出已知的阻抗变化,在输出波形中打出一列定标方波。≅刀4Χ洲几苏Δ口乙艺4尸厂!/∀式中厂二≅Α为导体的容积。如呆户、≅不变,只截面Α变化引起容积厂变化,当容积变化△厂不大时,山!/∀式可得≅凸�订二一户汀叹凸厂厂一二、非平衡电桥洲电阻抗在医学上的应用�。阵杭血流图川人体是一个复杂的导体,不同组织或脏器的电阻率可以有很大的差异。血浆、脑脊液、尿等电阻率最小,血液的稍大,皮肤、皮下组织与肌肉的又大一些,骨组织的更大,而脂肪组织几乎类似于绝缘体#将高频电压用电极加于人体体表某两个部位,人休作为一个容积导体,电流并不是在两电极之间经人体沿直线通过,而是要流经皮下较深的部位。这时电极片与皮下组织、肌肉间构成电容器,导电性能较差的皮肤和皮下脂肪则相当于电容器的介质,在皮下组织和肌肉内部,仅呈现电阻性质。因此,在两电极之间,将呈现由容抗和电阻组成的电阻抗。图�是人体某一节段电阻+和容抗Ε。构成阻二3丝全上犷!Φ∀Γ交��式中负号表示随着容积增大电阻变小。在人体中,由于心脏有节律地收缩和舒张周期性地向主动脉射血,血液发生搏动性流动,血管!主要是动脉∀也有搏动,产生血管容积的变化,相应也引起某一节段电阻抗的变化#心脏收缩使某一节段血管充盈时,容积增大,阻抗变小,心脏舒张血管回缩时,容积减小,阻抗将增大#这种阻抗变化与血流状态的变化紧密相关,%收将描记下来的反映阻抗变化的波形称为阻抗血流图#可以用电极将人体的被检部位引入到电桥的一臂,从而可检测两电极间的器官组织电阻抗的综合变化#在人体的不同节段,由于血流动力学变化的情况不同,描记下来的阻抗血流图有不同的特征。在人体的同一部位,与正常状态相比,当一些生理或病理变化对血液流动产生影响时,阻抗血流图也将产生相应的变化#因此,利用阻抗血流图可以判断某些病理变化,为疾病诊断提供某些依据。我国应用阻...
