РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА Бражко Н. В. Волгоградский государственный технический университет E-mail: brazhko1993@yandex.ru Давно доказано, что электрокожное сопротивление очень чутко реагирует на физические и психологические изменения в организме человека. Любые локальные изменения и процессы в организме человека оказывают влияние на электрокожное сопротивление. Кожно-гальваническая реакция (КГР) – одна из разновидностей электродермальной активности (электрической активности кожи) и показатель электропроводимости кожи. КГР широко используется для изучения активности вегетативной нервной системы, определения особенностей психофизиологических реакций и исследования черт личности. Сопротивление тела человека можно условно считать состоящим из трех последовательно включенных сопротивлений: двух одинаковых сопротивлений наружного слоя кожи, т. е. эпидермиса (Rн) и одного внутреннего Rв (дерма). Рисунок 1 - Эквивалентная схема сопротивления тела человека Из схемы на рис.2 следует, что комплексное сопротивление тела человека определяется соотношением: 𝑍= 𝑈̇ 𝐼̇ = 2𝑅н + 𝑅в (1) где 𝑈̇ - напряжение, приложенное к электродам; 𝐼 ̇ - ток, протекающий через тело человека; 𝑅н - активное сопротивление эпидермиса; 𝐶н - емкость условного конденсатора; 𝜔 = 2𝜋𝑓, 𝑓– частота переменного тока. Однако параметры данной эквивалентной схемы не линейны и зависят от частоты переменного тока. В следующем методе предпринята попытка проанализировать физические процессы, протекающие в процессе контроля сопротивления тела человека и создание математических моделей этих процессов. Такие модели нужны не только для анализа и синтеза систем контроля сопротивления тела человека, но и, самое главное, для перехода от эмпирических методов градуировки и расчета этих систем к строгим и точным математическим. 1+𝑗𝜔𝐶н𝑅н Комплексная частотная характеристика сопротивления тела человека имеет вид: 𝑗 𝑅𝑖 𝑍(𝑗𝜔) = 𝑅0 − + ∑𝑖 , (2) а ее активная и реактивная части 𝑅(𝜔) = 𝑅0 + ∑𝑖 𝑅𝑖 𝜔𝐶0 , 𝑋(𝜔) = 2 1+(𝜔𝑅𝑖 𝐶𝑖 ) 1+𝑗𝜔𝑅𝑖 𝐶𝑖 1 𝜔𝐶0 + ∑𝑖 𝜔𝑅𝑖 2 𝐶𝑖 1+(𝜔𝑅𝑖 𝐶𝑖 )2 . (3) По данным экспериментальных исследований можно получить частотные характеристики сопротивления тела человека, которые аппроксимируются полиномами (4) и на основе полученных данных составляется схема замещения (рис. 2). Схема работает для различных частот. R0 R1 R2 Ri C1 C2 Ci C0 Рисунок 2 - Схема замещения сопротивления тела человека Тоже можно получить по экспериментально снятым переходным характеристикам участка кожи человека. Рисунок 3 - Схема экспериментальной установки Источником возмущающих воздействий является генератор прямоугольных импульсов, реализующий функцию Хевисайда. Прямоугольный импульс поступает на участок кожи, затем преобразованный электрический сигнал в виде переходной характеристики h(t) поступает в цифровой запоминающий осциллограф. Информация из осциллографа поступает в компьютер, который хранит все экспериментальные данные и по ним осуществляет аппроксимацию переходной характеристики датчика и синтез электрических схем замещения (рис. 4). Рисунок 4 - Схема последовательной реализации двухполюсников Таким образом, электрическая активность кожи находится в прямой зависимости от множества совершенно различных факторов. Этот факт позволяет рассматривать альтернативную эквивалентную схему замещения сопротивления тела человека не только для анализа и контроля за кожей, но и, самое главное, для перехода от эмпирических методов исследования к строгим и точным математическим. К тому же, реализация электрических схем замещения сопротивления тела может быть использована при тарировке и поверке измерительных преобразователей. В зависимости от принципа действия измерительного устройства и частоты используются соответствующие схемы замещения. Библиографический список 1. Манойлов В. Е. Основы электробезопасности. Л.: Энергоатомиздат, 1991. 2. Долин П. А. Основы техники безопасности в электроустановках. М.: Энергоатомиздат, 1984. 3. Охрана труда в электроустановках /Под ред. Б. А. Князевского. М.: Энергоатомиздат, 1983. С. 81 – 89. 4. Долин П. А. Основы техники безопасности в электроустановках: Учеб. пособие для вузов. М.: Знак, 2003. 5. Ахиезер, Н. И. Лекции по теории аппроксимации / Н. И. Ахиезер. – М.: Наука, 1965. – 407 с. 6. Балабанян, Н. Синтез электрических цепей : пер. с англ. / Н. Балабанян. – М.:Госэнергоиздат, 1961. – 416 с. 7. Вентцель, Е. С. Теория вероятностей / Е. С. Вентцель. – М.: Наука, 1969. – 576 с. 8. Кочанов, Н. С. Основы синтеза линейных электрических цепей во временной области / Н. С. Кочанов. – М. : Связь, 1967. – 200 с. 9. Левшина, Е. С. Электрические измерения физических величин. Измерительные преобразователи / Е. С. Левшина, П. В. Новицкий. – Л.: Энергоатомиздат, 1983. – 320 с. Сведения об авторах Бражко Никита Витальевич – студент, бакалавр, дата рождения: 07.05.1993г Вид доклада: (устный / стендовый)