4. 7. Die Volumenbestimmung eines Probanden

 

Um das Volumen der Kammer bei einsitzendem Probanden bestimmen zu können, wird das Kammervolumen bestimmt und davon das Volumen des Probanden abgezogen.  /2/  (=> Bedienungsanleitung SIREGNOST: Volumeneichung )

Die Person muss das eigene Körpergewicht angeben, um über das spezifische Gewicht eines Menschen das Volumen berechnen zu können. Hierbei muss man sich auf die Angaben des Probanden verlassen, was einen schlecht kalkulierbaren Fehler birgt.

 

Dieses Verfahren soll durch ein anderes Konzept ersetzt werden. Es muss ein Verfahren sein, welches sind in das Automatisierungskonzept einbeziehen lässt und unabhängig von der Gewichtsangabe des Probanden ist.

 

·        Durch Wiegen der Personen könnte man genauere Ergebnisse erzielen. Durch Anbringen von Kraftsensoren an der Kammer, ließe sich die Gewichts­bestimmung realisieren. Dieses birgt, neben hohen Kosten für die Sensoren, auch mechanische Probleme, verursacht durch die Bedingung, dass nur die axialen Kräfte gemessen werden dürfen, wobei radiale Kräfte mechanisch auszuschließen sind.

·        Statt dessen könnte man das Volumen der Kammer mit dem Probanden, direkt über die Eichkurven des Kammerdruckes gewinnen. Als erstes nimmt man die Eichkurve des Kammerdrucks auf und bekommt so ein Maß für das vorhandene Kammervolumen. /2/ ( Bedienungsanleitung SIREGNOST: Kapitel 5.1.5 )
Wird das Kammervolumen verringert bei gleich bleibendem Kammerdruck, so ändert sich die Amplitude der Eichkurve entsprechend.

 

Diese Tatsache soll bei der Volumenbestimmung mit Proband ausgenutzt werden und bildet die Grundlage für das neue Konzept.

 

Die Volumeneichung des Manometers erfolgt bei einsitzendem Probanden.

Wenn die Volumenänderung, die durch die in der Kammer befindliche Person hervorgerufen wird, viel niederfrequenter ist als die sinusförmige Volumen­änderung einer Eichpumpe, kann man sie durch einen Hochpass heraus filtern.

 

Als Eichpumpe soll ein Lautsprecher eingesetzt werden, der bei sinusförmiger Ansteuerung mit bestimmter Amplitude, eine definierte sinusförmige Volumen­änderung in der Kammer erzeugen kann.

 

In dieser Diplomarbeit wurde der Verstärker realisiert, der für die Messung notwendig ist. Die erforderliche Frequenz und Amplitude soll in späteren Arbeiten genauer untersucht werden. Als Eckdaten wurden für die Frequenz 10 Hz und für die Verstärkung 3-4 Ω gewählt.

 

Folgendes Schaltbild stellt den Verstärker dar. Es handelt sich dabei um einen NF-Leistungsverstärker-IS mit thermischer Sicherung von der Firma Siemens. Er zeichnet sich durch einen großen Betriebsspannungsbereich und dem Schutz vor thermischer Überbelastung aus. Die Dimensionierung der Bauelemente wurde aus der Schaltungsapplikation von Siemens bis auf C26 und C33 übernommen. Als Eingangsspannung wurden 18 V bei einem Lautsprecher mit 8 Ω gewählt.

 

 

Bild 19:   Verstärkerschaltung für die Volumenbestimmung

 

Es wurden für C26 = 1 μF und für C33 = 10000 μF gewählt. Damit ergibt sich für den Eingangshochpass eine Grenzfrequenz von:

 

 

feingr = 1 / ( 2 * p * R46 * C26 )

 

feingr = 1 / ( 2 * p * 100 kΩ * 1 μF ) = 1,6 Hz

 

Und für den Ausgangshochpass:

 

fausgr = 1 / ( 2 * p * 8 Ω * 10000 μF ) = 2 Hz

 

Ob diese Grenzfrequenzen den Anforderungen an eine sinnvolle Volumen­bestimmung entsprechen, muss noch näher untersucht werden.