CN201838243U - 数字脑电地形图示教仪 - Google Patents

Abstract

一种数字脑电地形图示教仪，属于教学仪器。数字脑电地形图示教仪包括有手提箱、实验电路板、信号处理器和展示板，在手提箱的上盖内连接有展示板，在展示板上有电路原理框图，实验电路板连接在手提箱的箱体内的上层，信号处理器位于手提箱的箱体内的下层，手提箱的盖板和箱体通过铰链连接。适用于高等院校、高等职业学校生物医学工程专业、医用电子仪器与维护专业等教学示教用；通过本仪器的教学示教，学生能从实践中学习数字脑电地形图仪的结构组成和基本工作原理，学习脑电地形图的产生原理，掌握数字脑电地形图仪的调试维护和检修技术，掌握常见故障的分析和排除方法。

Description

数字脑电地形图示教仪

技术领域

本实用新型涉及一种教学仪器，特别是一种数字脑电地形图示教仪。

背景技术

近几年来，国家大力发展高等职业教育，注重培养学生的实践动手能力。着重培养适应就业市场，从事生产、服务和管理第一线需要的实用型人才。当前，高等院校、高等职业学校生物医学工程专业、医用电子仪器与维护专业等教学使用的数字脑电地形图仪，都是使用医疗机构所用的数字脑电地形图仪。其物理结构主要由放大器、显示器、主机，台车等组成。其中，放大器和主机中的电路板被机壳遮盖住，不方便观察学习；且电路板上的集成电路、元器件采用高密度布局，不能直观看出电路结构，更不能调节修改元器件参数。在教学过程中，学生对电路结构和工作原理只能依靠想象，不能很好的理解和掌握电路结构和工作原理，不能观察调节修改元器件参数后仪器的工作状态。若将仪器打开，直接面对电路板和模块，显得繁琐和拥挤，不能调节电路参数，而且缺乏核心图纸资料，所以很难达到理想的教学和学习效果。同时，这也不适合当前不断发展的先进教学理念。

实用新型内容

本实用新型的目的是要提供一种：方便于教学的数字脑电地形图示教仪。为了克服医疗机构所用的数字脑电地形图仪用于高等教育的不足，更好的培养学生利用工程技术方法解决生物医学工程领域中的实践问题，加强理论的实际应用，更好的理解和掌握医学电子和信息技术理论。

本实用新型的目的解决其技术问题采用的技术方案是：数字脑电地形图示教仪包括有手提箱、实验电路板、信号处理器和展示板，在手提箱的上盖内连接有展示板，在展示板上有电路原理框图，实验电路板连接在手提箱的箱体内的上层，信号处理器位于手提箱的箱体内的下层，手提箱的盖板和箱体通过铰链连接。

所述的实验电路板包括前置差分放大器、工频滤波器、前置放大器、光电耦合隔离器、后置第一级放大器、第一级低通滤波器、第二级低通滤波器和后置第二级放大器，前置差分放大器、工频滤波器、前置放大器、光电耦合隔离器、后置第一级放大器、第一级低通滤波器、第二级低通滤波器和后置第二级放大器的输出端与输入端按顺序对应连接，前置差分放大器的输入端与脑电信号输入端连接，后置第二级放大器的输出端与信号处理器的输入端连接。

所述的信号处理器包括信号采集器、计算机、显示器、打印机、预处理器、脑电时域分析器、脑电功率谱分析器、压缩谱阵图和脑电地形图，信号采集器的输出端与计算机的输入端连接，计算机的输出端同时与显示器、打印机的预处理器连接，预处理器同时与脑电时域分析器和脑电功率谱分析器连接，脑电功率谱分析器同时与压缩谱阵图和脑电地形图连接。

有益效果，由于采用了上述方案，在仪器上盖的展示板表面有原理图，原理图与主面板上的模块相对应。在箱体内有面积放大的实验电路板，实验电路板有印刷电路板顶层，实验电路板顶层上安装有构成数字脑电地形图示教仪电路的集成电路、元器件和基本模块，印刷电路板顶层印制有对应电路的各个元器件的符号，模块区分框线。实验电路板顶层设置可调节的电位器，在实验电路板电路中设置发生线路故障的若干断点和与每个断点相对应的用于测试电路发生故障时仪器工作状态及其对应点波形的测试点。通过故障点的连通与断开以及调节相关电位器，在示波器或者是显示器上观察对应测试点波形的变化情况。通过顶盖内表面的原理框图，可以找到原理图对应元器件和模块在实验电路板上的位置和元器件实物。根据数字脑电地形图仪的工作原理，在电路中设置若干断点和可调电位器，断点为故障点，通过可调电位器进行测试，用于测试集成电路、元器件的电气特性和线路发生故障时电路工作状态。在示教过程中。通过控制断点的通断，以断点通过跳线方式实现，电路参数改变通过调节电位器实现，断点通断和电位器改变时每个部分工作状态可用示波器观察变化。在测试点连接示波器直接观察对应测试点的波形变化。通过调节电路板上的相关电位器，可以调节电路的工作状态，观察电路参数变化时，仪器的工作状态和相关波形。

手提箱的箱体和箱盖之间方便开合，箱盖打开角度从0度到90度可调，方便教学。

该教学示教仪，既能从仪器内盖表面的原理图符号及其实验板相互连接的器件直观识别出对应位置的集成电路、元器件和电气连接逻辑关系，又能设置可调电位器。帮助学生理解和掌握其整机结构组成，各个部分的工作原理；还能人为的设置故障点的连通与断开，在示波器或者是显示器上观察对应测试波形的变化，分析对所测脑电信号的影响。有利于教师指导学生学习脑地地形图仪，方便理论和实践相结合教学。学生能从实践中学习数字脑电地形图仪的结构组成和工作原理，掌握脑地地形图的产生方法，掌握脑电地形仪器的调试和检修技术，掌握脑地地形图仪的常见故障分析和排除方法。

优点：仪器结构简单，操作方便，便于携带。能直接让学生观察各种故障下的信号变化。放大器和主机中的电路板直接展示在外，方便观察学习。利用仪器内盖表面的原理图和实验电路板演示，可以把原理图和实际电子器件及其组成的电路对应起来，工作原理清晰，仪器结构一目了然。通过故障点设置，调节电位器，观察测试点波形，原理图和实际器件结合演示，学生能从实践中学习数字脑电地形图仪的电路工作原理，掌握数字脑电地形图仪的硬件调试和检修技术，掌握常见故障的分析和排除方法。有利于学生掌握仪器的结构原理和检修技术。也有利于教师指导学生学习脑地地形图仪，为实施理实一体化教学提供实践条件。

适用于高等院校、高等职业学校生物医学工程专业、医用电子仪器与维护专业等教学示教用；通过本仪器的教学示教，学生能从实践中学习数字脑电地形图仪的结构组成和基本工作原理，学习脑电地形图的产生原理，掌握数字脑电地形图仪的调试维护和检修技术，掌握常见故障的分析和排除方法。

附图说明

图1是数字脑电地形图示教仪整机原理框图。

图2是数字脑电地形图示教仪前置差分放大器电路原理示意图。

图3是数字脑电地形图示教仪工频滤波器电路原理示意图。

图4是数字脑电地形图示教仪前置放大器电路原理示意图。

图5是数字脑电地形图示教仪光电耦合隔离器电路原理示意图。

图6是数字脑电地形图示教仪后置第一级放大器电路原理示意图。

图7是数字脑电地形图示教仪第一级低通滤波器电路原理示意图。

图8是数字脑电地形图示教仪第二级低通滤波器电路原理示意图。

图9是数字脑电地形图示教仪后置第二级放大器电路原理示意图。

图10是数字脑电地形图示教仪外观示意图。

图11是图10的俯视图。

图12是图11的A-A剖视图。

图中：1、箱盖；2、原理图展示板层；3、箱体；4、实验电路板。

具体实施方式

实施例1：在图1中，数字脑电地形图示教仪包括有手提箱式外壳、实验电路板、信号处理器和展示板，在手提箱式外壳的上盖内连接有展示板，在展示板上有电路原理框图，实验电路板连接在手提箱式外壳底座内的上层，信号处理器位于手提箱式外壳底座内的下层，手提箱式外壳的盖板和底座通过铰链连接。

所述的实验电路板包括前置差分放大器、工频滤波器、前置放大器、光电耦合隔离器、后置第一级放大器、第一级低通滤波器、第二级低通滤波器和后置第二级放大器，前置差分放大器、工频滤波器、前置放大器、光电耦合隔离器、后置第一级放大器、第一级低通滤波器、第二级低通滤波器和后置第二级放大器的输出端与输入端按顺序对应连接，前置差分放大器的输入端与脑电信号输入端连接，后置第二级放大器的输出端与信号处理器的输入端连接。

所述的信号处理器包括信号采集器、计算机、显示器、打印机、预处理器、脑电时域分析器、脑电功率谱分析器、压缩谱阵图和脑电地形图，信号采集器的输出端与计算机的输入端连接，计算机的输出端同时与显示器、打印机的预处理器连接，预处理器同时与脑电时域分析器和脑电功率谱分析器连接，脑电功率谱分析器同时与压缩谱阵图和脑电地形图连接。

所述的前置差分放大器A、工频滤波器B、前置放大器C、光电耦合隔离电路D、后置第一级放大器E、第一级低通滤波器F、第二级低通滤波器G、后置第二级放大器H和信号处理器均为现有技术。

图2中，前置差分放大器A电路主要由集成运算放大器OP07DP，二极管IN4148，可变电阻IR6，电阻，断点cd0和金属环状测试点test0组成。在前置差分放大器A中设置有断点cd0和测试点test0，通过跳线实现该点的通断，测试点test0用来连接示波器；若断开cd0，电路出现故障，示波器显示测试点test0无定标信号，当接入cd0，电路定标功能正常；该断点用来模拟定标信号传输故障。调节电位器IR6，可调节图4中test2点处的信号幅度。

图3中，工频滤波器B电路主要由集成运算放大器LM324N和0.1uf的电容，电阻，断点cd1和金属环状测试点test1组成。在工频滤波器B中设置有断点cd1和测试点test1，通过跳线实现该点的通断，测试点test1用来连接示波器；若断开cd1，电路出现故障，示波器显示测试点test1无信号，当接入cd1，电路功能正常；该断点用来模拟差分放大断路故障。

图4中，前置放大器C电路主要由集成运算放大器LM324N和1uf的电容，电阻，断点cd2和金属环状测试点test2组成。在前置放大器C中设置有断点cd2和测试点test2，通过跳线实现该点的通断，测试点test2用来连接示波器；若断开cd2，电路出现故障，示波器显示测试点test2无信号，当接入cd2，电路功能正常；该断点用来模拟前置放大器断路故障。

图5中，光电耦合隔离器D电路主要由集成运算放大器LM324N和光耦TLP521-2，电阻组成。光电耦合隔离器D实现了脑电信号的隔离传输。

图6中，后置第一级放大器E电路主要由集成运算放大器LM324N和0.01uf的电容，可变电阻IR9，电阻，断点cd3和金属环状测试点test3组成。在后置第一级放大器E中设置有断点cd3和测试点test3，通过跳线实现该点的通断，测试点test3用来连接示波器；若断开cd3，电路出现故障，示波器显示测试点test3无信号，当接入cd3，电路功能正常；该断点用来模拟后置第一级放大器断路故障。调节电位器IR9，可调节test3点处的信号基线位置。

图7中，第一级低通滤波器F电路主要由集成运算放大器LM324N和0.1uf的电容，电阻组成。第一级低通滤波器F实现了对低频信号第一级滤波。

图8中，第二级低通滤波器G电路主要由集成运算放大器LM324N和0.1uf的电容，电阻组成。第二级低通滤波器G实现了对低频信号第再次滤波。

图9中，后置第二级放大器H电路主要由集成运算放大器LM324N和电容，可变电阻IR41，电阻，断点cd4和金属环状测试点test4组成。在后置第二级放大器H中设置有断点cd4和测试点test4，通过跳线实现该点的通断，测试点test4用来连接示波器；若断开cd4，电路出现故障，示波器显示测试点test4无信号，当接入cd4，电路功能正常；该断点用来模拟后置第二级放大器断路故障。调节电位器IR41，可调节test4点处的信号幅度。

上述各断点通过跳线方式实现。接通或断开cd0、cd1、cd2、cd3、cd4中任意一个断点都可以模拟故障现象。可调电位器采用线绕电位器。电路信号幅度和基线位置改变是通过调节电位器IR6、IR9、IR41来实现，可以模拟电路在不同电参数下的工作特点。

实验电路板装配连接顺序具体是：前置差分放大器的J1输入脑电信号，前置差分放大器中CD1与工频滤波器中CD1相连接，工频滤波器中的8号插头与前置放大器中的8号插座相连接，前置放大器中的9号插头与光电耦合隔离器中9号插座相连接，光电耦合隔离器中TLP521-2-6号插头与后置第一级放大器中TLP521-2-6号插座相连接，后置第一级放大器中11号插头与第一级低通滤波器中11号插座相连接，第一级低通滤波器中12号插头与第二级低通滤波器中12号插座相连接，第二级低通滤波器中13号插头与后置第二级放大器中13号插座相连接，后置第二级放大器中输出端连接到信号处理器k输入端。

在图10、图11和图12中，数字脑电地形图示教仪整机采用手提箱式，便于携带。手提箱由箱体3和方便开合的箱盖1组成。箱体内安装有实验电路板4，用螺丝把实验电路板固定在箱体内框架上，实验电路板可以开合一定角度。在实验电路板表层绘制有元件分布图和分割线，所有元件都安装在实验电路板上表面。在箱盖上覆盖有原理图展示板层2，原理框图绘制在原理图展示板层2表面。根据数字脑电地形图仪的工作原理，在电路中设置若干断点和可调电位器，用于测试电路发生线路故障和电路参数发生变化时仪器的工作状态。断点通过跳线方式实现，电路参数改变通过调节电位器实现，断点通断和电位器改变时每个部分工作状态可用示波器观察变化。箱盖打开角度从0度到90度可调，方便教学。

Claims (3)

1.一种数字脑电地形图示教仪，其特征是：数字脑电地形图示教仪包括有手提箱、实验电路板、信号处理器和展示板，在手提箱的上盖内连接有展示板，在展示板上有电路原理框图，实验电路板连接在手提箱的箱体内的上层，信号处理器位于手提箱的箱体内的下层，手提箱的盖板和箱体通过铰链连接。

2.根据权利要求1所述的数字脑电地形图示教仪，其特征是：所述的实验电路板包括前置差分放大器、工频滤波器、前置放大器、光电耦合隔离器、后置第一级放大器、第一级低通滤波器、第二级低通滤波器和后置第二级放大器，前置差分放大器、工频滤波器、前置放大器、光电耦合隔离器、后置第一级放大器、第一级低通滤波器、第二级低通滤波器和后置第二级放大器的输出端与输入端按顺序对应连接，前置差分放大器的输入端与脑电信号输入端连接，后置第二级放大器的输出端与信号处理器的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的数字脑电地形图示教仪，其特征是：所述的信号处理器包括信号采集器、计算机、显示器、打印机、预处理器、脑电时域分析器、脑电功率谱分析器、压缩谱阵图和脑电地形图，信号采集器的输出端与计算机的输入端连接，计算机的输出端同时与显示器、打印机的预处理器连接，预处理器同时与脑电时域分析器和脑电功率谱分析器连接，脑电功率谱分析器同时与压缩谱阵图和脑电地形图连接。

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