CC BY
4
с холодным катодом—декатронов типа ОГ-3 и ЕГ-2. Это позволило при значительном упрощении схемы не только резко сократить габариты, вес и мощность, потребляемую установкой от сети, но также получить заметный выигрыш по ряду параметров и эксплуатационных качеств прибора. Так, коэффициент пересчета установки равен миллиону. Это дало возможность освободиться от электромеханического нумератора, так как емкость памяти прибора составляет 999999 импульсов, что более чем достаточно для любых практических целей. На передней панели установки расположено 6 окон, на каждом из которых нанесены цифры от 0 до 9. Для того чтобы определить количество зарегистрированных установкой импульсов, необходимо просто прочесть шестизначное число, составленное из цифр, подсвеченных через окно декатронами. Для сброса показаний достаточно нажать специальную кнопку. Пуск и выключение пересчетной схемы происходят также автоматически при включении и выключении секундомера. Установка способна регистрировать до 3X10° импульсов в минуту. Помимо пересчетной схемы, в установке имеется измеритель скорости счета (интенси-метр) с автоматической коррекцией нуля и 10 диапазонами скоростей счета от 100 до 5X10" импульсов в минуту. Благодаря малой постоянной времени интенсиметра (15'секунд) можно существенно ускорить процесс измерения препаратов умеренной и значительной активности. Для проверки установки в ней предусмотрен генератор, имеющий четыре частоты следования импульсов.
Стабилизаторный источник высокого напряжения имеет четыре диапазона изменения напряжения: 0—450 V, 380—830 V, 760—1200 V, 1140—1600 V, что позволяет подключать к выносному блоку установки любой газоразрядный или сцинтилляционный счетчик. Время установления напряжения, питающего счетчик, не превышает 0,05 секунды. Вольтметр, измеряющий это напряжение, имеет растянутую шкалу, пределы которой равны пределам соответствующего диапазона, что значительно облегчает определение области плато счетчика. Этот же вольтметр в зависимости от положения специального переключателя может выполнять еще несколько функций: он служит отсчетным прибором интенсиметра, измеряет напряжение электрической сети, контролирует режим схемы стабилизации высокого напряжения и измеряет напряжение отрицательного смещения. Вместо дросселя в выпрямителе установка применена специальная схема с полупроводниковым триодом ПЗВ, обеспечивающая весьма хорошую фильтрацию напряжения. Потребляемая установкой мощность не превышает 35 габариты 320X195X135 мм.
В установке использованы следующие лампы: ОГ-3— 1, ЕГ-2 — 5, -6НЗП-7, СГ-7С —3, СГ-5Б — 3, М'ГХ-90 — 1, а также полупроводниковые диоды и триод.
Поступила 18,'V 1939 г.
О МЕТОДИКЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИИ В ГИГИЕНИЧЕСКОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Кандидат медицинских наук П. В. Рамзаев Из Военно-медицинской ордена Ленина академии имени С. М. Кирова
Известные преимущества метода термоэлектрических измерений привели к широкому применению его в практике гигиенических исследований при определении температуры тела, кожи и интенсивности
процессов теплоотдачи человека. Разработке и уточнению методики измерений посвящено большое количество работ (Н. А. Ремизов, П. М. Граменицкий, С. Я. Заржевский, М. Н. Логаткин, Н. К. Витте и др.), благодаря которым были выявлены многие особенности разбираемого метода и связанные с ними возможные ошибки.
Применяя термоэлектрический метод в течение ряда лет при изучении теплообмена человека, мы столкнулись с некоторыми особенностями измерений, которые могут привести к серьезным погрешностям и еще не нашли четкого определения в медицинской литературе.
Одним из главных этапов при налаживании методики является градуировка термопар (или повторная проверка ее), неточности которой в дальнейшем обесценивают результаты экспериментов, делают невозможным сравнение данных различных авторов и т. д. Рекомендации по градуировке, излагаемые в некоторых практических руководствах но гигиене, по нашему мнению, нуждаются в пересмотре.
Обычно техника градуировки предусматривает помещение холодного спая в термос (или сосуд Дюара) с тающим льдом (нулевая температура), а рабочего спая — в термос с водой, температура которой меняется несколько раз по усмотрению экспериментатора, с тем чтобы на градуировочном графике получить возможно большее число точек. Последнее стремление кажется вполне резонным и исходит из опасности построения неверного графика по «случайным» точкам. Работая по изложенной методике, исследователь почти всегда получает неточный график. Вместо известной из теплотехники прямолинейной зависимости (для медно-константановых термопар) строится или кривая линия, или прямая с большими отступлениями от многих точек. Использование подобных графиков, по нашим наблюдениям, связано с риском ошибиться на 2—3°. Причина ошибочности описанной градуировки заключается в нестабильности и неодинаковости температур стенок термоса, воды в нем, термометра и градуируемой термопары. Разная тепловая инерция этих элементов системы в условиях, когда окружающая температура воздуха отличается от температуры воды и термоса (а последняя хотя и медленно, но непрерывно изменяется), приводит к разбросу точек и затушевыванию прямолинейной зависимости.
Правомерность высказанного соображения легко может быть доказана градуировкой, при которой соблюдается обязательное условие равенства температуры термоса с водой и температуры окружающей среды. При соблюдении этого условия все без исключения точки графика располагаются строго на прямой линии (с точностью до 0,1—0,2°) и любая из точек имеет такой же «вес», как и все остальные вместе взятые. Сказанное дает возможность значительно упростить и вместе с тем уточнить методику градуировки. Для построения точного графика достаточно получить одну достоверную точку (вторая точка соответствует температуре холодного спая термопары, которую легко найти, если в термосе будет использоваться вода с температурой окружающей среды (комнатная температура), не изменяющейся в течение часа. Для предупреждения случайного отсчета его производят 10 раз согласно инструкции № 162-54 по проверке медно-констановых термопар.
Другим не менее важным условием для достоверности термоэлектрических измерений является правильный выбор прибора, регистрирующего показания термоэлементов, тепломеров и т. п. В практике гигиенических исследований чаще всего рекомендуются и применяются различные типы низкоомных гальванометров и лишь изредка встречаются сообщения об использовании потенциометров. Такое положение требует коренного пересмотра.
Применение гальванометров дает серьезные ошибки, устранение которых в большинстве случаев является крайне трудным. Гальванометр любого типа фактически регистрирует величину термотока, кото-
"л Гигиена и санитария. № 7
65
рая зависит как от разности температур спаев термопары (от термос-электродвижущей силы — т. э. д. е.), так и от сопротивления проводов: термопары и внутреннего сопротивления гальванометра. Последний фактор (сопротивление цепи) меняется с изменением окружающей температуры и не поддается точному учету в опытах, особенно проводимых в полевых условиях. Температура отдельных участков цепи разная и в опытах ее не удается определить.
Следовательно, поправки, приводимые в руководствах по теплотех ническим измерениям, на изменение температуры цепи по сравнению' с температурными условиями градуировки оказываются неприемлемыми в гигиенических экспериментах. Величина погрешности за счет этого фактора, по нашим наблюдениям, а также по данным П. Н. Кур-пита, Р. М. Кнежевича, В. П. Бычкова, может достигать 5°. К сожалению, подобного рода ошибка имела место в одной из наших работ по-исследованию обуви, в которой температуру и теплоотдачу ног измеряли при помощи гальванометра. В этой работе мы часто наблюдали, что при выходе из комнаты с температурой воздуха 19—20° на открытый воздух при минусовой температуре температура ножи ног, измеренная гальванометром, имела подъем с последующим падением. Не зная тогда' «капризов» гальванометра, мы объеняли этот факт физиологическими реакциями. И лишь прямые физические опыты, когда термопара была вынесена на улицу в термосе с водой и термометром (а не на коже), а гальванометр показал подъем температуры на 5° (при фактическом' снижении ее в термосе), вскрыли истинную причину «физиологической» реакции.
В этих же опытах мы убедились в неоспоримых и хорошо известных теплотехникам преимуществах потенциометра, который показывал действительную температуру. Большие погрешности гальванометра в таких опытах можно легко установить расчетным способом. Так, при использовании низкоомного прибора, сопротивление которого вместе-с проводами термопары составляет 20 £2 при комнатной температуре (20°), на морозе — 30° это сопротивление составит уже 16 й (при температурном коэффициенте сопротивления ^ ). Т. э. д. с. медно-кон-
стантановой термопары (конец которой находится, например, в прямой кишке) при 37° составит 1550 цУ. При градуировке системы в комнате (20°) т. э. д. с. 1550 |хУ дает на гальванометре показания (по закону Ома) 78 цА. Та же т. э. д. е., но при измерениях на морозе дает силу тока уже 97 ¡лА, что означало бы температуру 46° (при фактиче ской температуре 37°).
Потенциометр измеряет т. э. д. е., зависящую только от температуры спаев термопары. Его показания практически не зависят от меняющегося сопротивления цепи.
Наиболее удобным для проведения полевых гигиенических измерений мы считаем переносный потенциометр ПП, выпускаемый серийно-отечественной промышленностью. Недостаточная чувствительность этого потенциометра (50 цУ) может быть при необходимости легко повышена в 10 раз. Для этого измеряется суммарное сопротивление реохорда и секционированного переключателя по мостиковой схеме с точностью до 0,001 й. Указанное в паспорте сопротивление не всегда совпадает с действительным. Далее по формуле расчета эквивалентного-сопротивления двух параллельных сопротивлений находится сопротивление шунта, включение которого параллельно измерительной цепи потенциометра снижает сопротивление последней в 10 раз и соответственно увеличивает чувствительность. При этом сила рабочего тока потенциометра устанавливается на прежнем уровне (3 цА), характерном для этого прибора, за счет увеличения сопротивления реостата.
С6
Установочное сопротивление в цепи нормального элемента не изменяется.
д =
+
где И, — эквивалентное сопротивление после включения шунта ), равное Ую ИР ; ^р— сумма сопротивлений реохорда и секционированного переключателя.
Для включения и выключения шунта, рассчитанного по данной формуле, на панели прибора пристраивают тумблер на два положения. Параллельно нульгальванометру потенциометра подключают любой наружный гальванометр с чувствительностью около 5 цУ на деление и используемый лишь как нуль-прибор. Таким нульприбором может служить гальванометр со световой стрелкой.
Описанная перестройка потенциометра отличается крайней простотой и вполне доступна специалисту, знающему основы электрических измерений.
Использование потенциометра, особенно в полевых условиях, требует соблюдения ряда предосторожностей, знание которых обязательно при проведении экспериментов. Нормальный элемент прибора нельзя переворачивать, с ним следует обращаться бережно. Использование его возможно при температуре окружающей среды не ниже 5°. При других температурах нормальный элемент изымают из ящика прибора и помещают в кармане экспериментатора под верхнюю одежду. К полюсам элемента подсоединяют отводящие провода, оканчивающиеся вилкой, которую при измерениях подключают к розетке, размещенной на боковой стенке ящика прибора. Гнезда розетки соединяют с установочным сопротивлением потенциометра, т. е. с точками подключения нормального элемента внутри прибора. Необходимо избегать случайного короткого замыкания нормального элемента, для чего в период между измерениями вилку нормального элемента следует помещать в изолирующий футляр. Применение потенциометра при минусовых температурах возможно лишь при наличии в нем хладостойких или универсальных батарей. Обычные батареи на холоде требуют такой же защиты, как и нормальный элемент.
Выводы
1. Существующая практика градуировки термопар, игнорирующая погрешности, связанные с неравномерностью температурного поля в сосуде Дюара и наличием у гальванометров значительного температурного коэффициента, может приводить к существенному искажению результатов исследований.
2. В целях повышения точности измерений при помощи термопар (в особенности в полевых условиях) следует применять предложенный метод градуировки датчиков, а также избегать использования гальванометров (чувствительных к температуре наружного воздуха), заменяя их потенциометрами.
3. Рекомендованный модернизированный серийный потенциометр повышенной чувствительности типа ПП позволяет добиться наиболее точных измерений температур в полевых условиях.
Поступила 6/Х1 1958 г..
т5г "¿г
а*
