Схема работы анализаторов. Зрительная сенсорная система, её морфо-функциональная организация

Ощущения являются продуктом деятельности анализаторов человека. Анализатором называют взаимосвязанный комплекс нервных образований, который осуществляет прием сигналов, их трансформацию, настройку рецепторного аппарата, передачу информации к нервным центрам, ее обработку и расшифровку. И. П. Павлов считал, что анализатор состоит из трех элементов: органа чувств, проводящего пути и коркового отдела. Согласно современным представлениям в состав анализатора входит как минимум пять отделов:

1. рецепторный;
2. проводниковый;
3. блок настройки;
4. блок фильтрации;
5. блок анализа.

Так как проводниковый отдел, по сути, представляет собой всего лишь «электрический кабель», проводящий электрические импульсы, наиболее важную роль выполняют четыре отдела анализатора (рис. 5.2). Система обратной связи позволяет вносить корректировку в работу рецепторного отдела при изменении внешних условий (например, тонкую настройку анализатора при разной силе воздействия).

Рис. 5.2.

Если в качестве примера взять зрительный анализатор человека, через который поступает большая часть информации, то эти пять отделов представлены конкретными нервными центрами (табл. 5.1).

Таблица 5.1. Структурно-функциональные характеристики составных элементов зрительного анализатора

Помимо зрительного анализатора, с помощью которого человек получает значительную долю информации об окружающем мире, для составления целостной картины мира важны и иные анализаторы, воспринимающие химические, механические, температурные и иные изменения внешней и внутренней среды (рис. 5.3).

На практике применяются простые устройства, использующие метод последовательного спектрального анализа. К таким устройствам относятся панорамные радиоприемники, поисковые устройства обнаружения и измерения частоты сигналов, анализаторы спектра, измерители амплитудно- и фазо-частотных характеристик и т. д.

Основной принцип работы устройства данного типа заключается в том, что в смесителе 2 с помощью перестраиваемого по частоте гетеродина 8 происходит преобразование частоты сигнала, затем сигнал анализируется по промежуточной частоте избирательной системой 3. После детектирования и дополнительной фильтрации (4, 5) сигнал поступает на специальный решающий блок 6, который принимает решение о наличии сигнала.на входе устройства. Одновременно сигнал можно наблюдать на экране индикатора 7. Закон изменения частоты гетеродина может быть любым. Причем следует отметить, что нелинейный поиск может оказаться целесообразным только при неравномерном, распределении частоты сигнала внутри диапазона поиска. Кроме того, поиск может выполняться в виде однократной операции, производимой за заданное время, или в виде многократно повторяющихся циклов.

Общая структурная схема устройства последовательного спектрального анализа приведена на рисунке 7.

Структурная схема устройства последовательного спектрального анализа

1- Входное устройство; 2- Смеситель; 3- Избирательная система;

4- Амплитудный детектор; 5- Фильтр нижних частот; 6- Решающий блок;

7- Индикатор; 8- ЧМ гетеродин.

Для двухступенчатых поисковых устройств алгоритм поиска обычно выбирается таким образом, что превышение порога на первой ступени обнаружения вызывает остановку поиска на время t в течение которого происходит анализ во второй ступени обнаружения. Решение о наличии или отсутствии сигнала в данной точке диапазона принимается безошибочно второй ступенью обнаружения через время t. При отсутствии сигнала в точке остановки поиск или продолжается по истечении времени t в прежнем направлении, или происходит сброс в исходное состояние. Обнаружение сигнала может произойти как при первом просмотре диапазона поиска, так.и после некоторого случайного числа просмотров. Поскольку время Т, равное интервалу между началом поиска и моментом остановки поискового устройства в точке расположения сигнала, представляет собой случайную величину встает вопрос об отыскании закона распределения, математического ожидания и дисперсии этой случайной величины. В задаче о нахождении закона распределения времени поиска намечаются два подхода. Первый - это непосредственный анализ реальной, непрерывной системы. Второй подход заключается в разбиении всего диапазона на конечное число ячеек и замене непрерывного поиска дискретной процедурой.

21. Цифровой анализатор спектра: структурная схема, принцип действия.

Анализаторы спектра можно классифицировать по способу анализа :

с последовательным, одновременным или смешанным анализом; по схемному решению : одноканальные, многоканальные; по типу индикаторного или регистрирующего устройства : осциллографические, с самописцем; по диапазону частот : низкочастотные, высокочастотные, сверхвысокочастотные, широкодиапазонные.

Анализаторы спектра – выполняются по обобщённой схеме вида входное устройство – преобразователь – показывающее или регистрирующее устройство. Конкретные схемы и конструкции приборов, осуществляющих анализ методом фильтрации разнообразны, но основным узлом является узкополосная система, выделяющая спектральные составляющие или участки спектра.

Современный цифровой анализатор спектра представляет собой качественно новый тип аппаратуры, в которой специфические функции многочисленных приборов моделируют с помощью набора компьютерных программ: для изменения характера функционирования достаточно вызвать соответствующую программу обработки без аппаратурной перестройки устройств. Комплекс программ цифрового анализатора спектра позволяет сочетать в одном приборе практически все функциональные возможности, необходимые для всестороннего исследования различных сигналов и процессов. Принцип действия цифрового анализатора спектра основан на вычислительных процедурах определения параметров и характеристик различных процессов.

Исследуемые сигналы по одному (А) или двум (А,Б) каналам подают на соответствующие усилители с переменным коэффициентом усиления, которые приводят различные уровни входных сигналов (от 0,01 до 10 В) к значению, необходимому для нормальной работы последующих трактов. Затем сигналы поступают на ФНЧ, который выделяет подлежащую анализу полосу частот.

Исследователь может включать и выключать фильтры. С выхода которых сигналы поступают на АЦП, где они преобразуются в параллельный 10-разрядный двоичный код. Может работать как один, так и оба канала одновременно. В последнем случае выборки сигнала проходят параллельно по обоим каналам, что позволяет сохранить в цифровом коде информацию о фазовых соотношениях сигналов, необходимую для измерения взаимных характеристик. Частота выборки задается встроенным кварцевым генератором и может изменяться исследователем в пределах 0,2 – 100 кГц. Эта частота определяет отсчетный масштаб анализатора спектра сигналов во временной и частотной областях.

Тракты прохождения сигналов от входов усилителей до выхода АЦП имеет калиброванные значения коэффициента передачи во всем диапазоне частот и уровней напряжений. Информация о значении коэффициента передачи и частота выборки АЦП вводятся в вычислительное устройство (микропроцессор) и учитывается при формировании конечного результата исследований. Микропроцессор работает в соответствии с заложенной в его память программой. Программа состоит из ряда подпрограмм, организующих ту или иную вычислительную операцию (вычисление спектра или корреляционной функции, определение вероятностных характеристик, построение гистограммы и т. д.). Результаты вычислений выводят на индикаторное или регистрирующее устройство, в качестве которого могут быть использованы цифровой магнитофон, дисковый накопитель, осциллограф или самописец. Последние два подключают через ЦАП. Все результаты сопровождают масштабным коэффициентом для перевода их в физические единицы.

Рис.4. Структурная схема цифрового анализатора спектра.

При анализе сигналов, представленных в цифровом виде, данные вводятся непосредственно в вычислительное устройство с помощью устройства ввода цифровых данных с наборного табло пульта управления в десятичном коде.

Основные режимы работы цифрового анализатора спектра; спектральный, цифровая фильтрация, статистический и корреляционный анализ; измерение спектра мощности, взаимного спектра двух сигналов.

Многие не прочь дополнить приятный звук интересными визуальными эффектами. Для этого и предназначена данная приставка, которая представляет из себя своеобразный многополосный эквалайзер, который разделяет спектр мелодии по частотам и выводит их на индикатор в виде прыгающих столбиков. К этому анализатору спектра подключено пять кнопок, которыми можно регулировать яркость подсветки дисплея, чувствительность, и менять эффекты (стойки, полосы, линии, овал, или лестница). Кроме того, анализатор сохраняет настройки в памяти, и ещё можно выбрать частоту преобразователя с помощью перемычки.

Схема анализатора спектра

Регулировка подсветки была основана на аппаратном ШИМ, на выходе OC2. В архиве доступны программы для дисплеев 16х2, 20х2, 24х2, и 20х4. В принципе, прошивку можно приспособить практически для любого экрана (с контроллером HD44780), так что если у вас есть дисплей которого анализатор не поддерживает, не трудно переделать имеющиеся.

1. Масса сигнала до точки „Agnd” на плате, тогда массы анализатора и устройства не могут быть связаны друг с другом.
2. Анализатор можно пополнить симметрично, +-2.5 V, „Agnd” станет массой и можно его соединить с массой устройства.
3. Если массы анализатора и устройства должны быть соединены, и не имеет возможности пополнения анализатора симметрично, следует добавить постоянную составляющую сигнала, чтобы поднять его до уровня 2,5 В. Массы соединяем и сигнал увеличиваем делителем R/R (резисторы порядка 100 кОм), соединяя его по шине питания. Сигнал на делитель подаем через конденсатор (порядка 1 мкФ).

Как настроить анализатор для работы с компьютером. Помните, что если вы хотите встроить его в усилителе или другом устройстве, примите во внимание тот факт, что там могут появиться другие уровни сигнала. Если у вас есть возможность подачи сигнала с генератора (с компьютера через line-in) - это упростит настройку.

Подключите и запустите схему, подсоедините выход звуковой карты компьютера, массу к Agnd. Массы системы и компьютера не могут быть связаны! Генератор функции установите на синус, частота 400 Гц, усиление примерно на 80%.

Левый потенциометр установите так, чтобы была отклонена только одна сегмент. Измените частоту генератора на 10 кГц, правый потенциометр установите таким же образом.

Для точной калибровки понадобятся две программы - „генератор” и „осциллограф”. Настройте что сигнал не искажался. Элементы, использованные для сборки входного фильтра, должны быть идентичны тем, как на схеме, это касается в первую очередь конденсаторов. На приведённых далее рисунках сверху искажённый сигнал, а под ним чистый, чего необходимо достичь.

Видео работы

Представляет собой совокупность структур, воспринимающих световую энергию и формирующих зрительные ощущения. Согласно современным представлениям, 80-90% всей информации об окружающем мире человек получает благодаря . С помощью зрительного анализатора воспринимаются размеры предметов, степень их освещённости, цвет, форма, направление и скорость передвижения, расстояние, на которое они удалены от глаза и друг от друга. Всё это позволяет оценивать пространство, ориентироваться в окружающем мире, выполнять различные виды целенаправленной деятельности.

Описание полей схемы:

Схема строения зрительного анализатора: 1 - сетчатка, 2 - неперекрещенные волокна зрительного нерва, 3 - перекрещенные волокна зрительного нерва, 4 - зрительный тракт, 5 - наружнее коленчатое тело, 6 - латеральный корешок, 7 - зрительные доли

Выходя из глаза, зрительный нерв делится на две половины. Внутренняя половина перекрещивается с такой же половиной другого глаза и вместе с наружной половиной противоположной стороны направляется к метаталамусу, где расположен следующий нейрон, заканчивающийся на клетках зрительной зоны в затылочной доле . Часть волокон зрительного тракта направлена к клеткам четверохолмия , от которых начинается тектоспинальный путь рефлекторных ориентировочных движений, связанных со зрением. Кроме того, в четверохолмии имеются связи с парасимпатическим ядром Якубовича, от которого начинаются волокна глазодвигательного нерва, обеспечивающие сужение зрачка и аккомодацию глаза.