Пульсоксиметр - что это такое? Принцип действия и применение. Принцип действия это

Принцип действия.

Механическая мышь

Оптическая мышь

Имеют на «брюшке» светодиод (обычно красный), освещающий рабочую поверхность. Находящаяся рядом микрокамера «наблюдает» и непрерывно делает снимки с частотой несколько тысяч кадров в секунду. На основании различий между ними делается вывод о том, куда движется мышка.

В отличии от механических оптические мыши более надежны в эксплуатации и обеспечивают бОльшую точность позиционирования курсора. Поверхности зеркало, стекло –не подходят, т.к. изображения в этом случае мало чем отличаются друг от друга.

Лазерные мыши

Это усовершенствованный вариант оптических. Вместо светодиода в них используется полупроводниковый лазер, что обеспечивает более высокое разрешение съемки рабочей поверхности, благодаря чему увеличивается точность позиционирования курсора.

Мышь BlueTrack

Вместо красного светодиода в ней установлен синий- он позволяет получать более контрастное изображение рабочей поверхности. Кроме того, освещаемый участок в 4 раза шире, чем у оптических мышей первого поколения. Это эксклюзивная разработка Microsoft, претендующая на роль будущего стандарта.

В отличие от клавиатуры, мышь не является стандартным органом управления, и персональный компьютер не имеет для нее выделенного порта. Для мыши нет и постоянного выделенного прерывания, а базовые средства ввода и вывода (BIOS) компьютера, размещенные в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), не содержат программных средств для обработки прерываний мыши.

В связи с этим в первый момент после включения компьютера мышь не работает. Она нуждается в поддержке специальной системной программы – драйвера мыши. Драйвер устанавливается либо при первом подключении мыши, либо при установке операционной системы компьютера. Хотя мышь и не имеет выделенного порта на материнской плате, для работы с ней используют один из стандартных портов, средства для работы с которыми имеются в составе BIOS. Драйвер мыши предназначен для интерпретации сигналов, поступающих через порт. Кроме того, он обеспечивает механизм передачи информации о положении и состоянии мыши операционной системе и работающим программам.

Компьютером управляют перемещением мыши по плоскости и кратковременными нажатиями правой и левой кнопок. В отличие от клавиатуры мышь не может напрямую использоваться для ввода знаковой информации – ее принцип управления является событийным. Перемещения мыши и щелчки ее кнопок являются событиями с точки зрения ее программы-драйвера. Анализируя эти события, драйвер устанавливает, когда произошло событие и в каком месте экрана в этот момент находился указатель. Эти данные передаются в прикладную программу, с которой работает пользователь в данный момент. По ним программа может определить команду, которую имел в виду пользователь, и приступить к ее исполнению.

Комбинация монитора и мыши обеспечивает наиболее современный тип интерфейса пользователя, который называется графическим. Пользователь наблюдает на экране графические объекты и элементы управления. С помощью мыши он изменяет свойства объектов и приводит в действие элементы управления компьютерной системой, а с помощью монитора получает от нее отклик в графическом виде.

Стандартная мышь имеет только две кнопки, хотя существуют нестандартные мыши с тремя кнопками или с двумя кнопками и одним вращающимся регулятором. В последнее время все большее распространение получили мыши с колесиком прокрутки, расположенным между двумя кнопками и позволяющим выполнять прокрутку в любых приложениях Windows. Функции нестандартных органов управления определяются тем программным обеспечением, которое поставляется вместе с устройством.

studfiles.net

1. Назначение. Принцип действия

В системах автоматики одним из наиболее распространенных элементов является реле — устройство, в котором при плавном изменении входного (управляющего) сигнала осуществляется скачкообразное изменение (переключение) выходного сигнала.

В электромеханических реле изменение (переключение) выходного сигнала осуществляется посредством контактов, а усилие, перемещающее контакты, создается электромеханическим преобразователем электрической энергии в механическую. Простейшим из таких преобразователей является электромагнит. Поэтому из электромеханических реле наибольшее распространение получили электромагнитные реле.

Пусть входной сигнал хвх изменяется во времени непрерывно (т. е. может принимать любые значения) от нуля до некоторого значения, а затем также непрерывно уменьшается, как показано на рис. 1, а. Сначала при малых значениях хт выходной сигнал хвых равен нулю. Но когда входной сигнал увеличится до некоторого значения хвхср, выходной сигнал скачком примет значение хвыхср (рис. 1, б). При дальнейшем увеличении входного сигнала выходной сигнал не изменяется и остается равным хвыхср. При уменьшении сигнала хвх значение выходного сигнала не изменяется, но при уменьшении его до значения хвыхотп выходной сигнал скачком уменьшается до нуля. При дальнейшем уменьшении входного сигнала нулевое значение выходного сигнала сохраняется. Зависимость выходного сигнала от входного показана на рис. 1, в.

Рис. 1. Характеристики реле

Значение входного сигнала хвхср, при котором выходной сигнал скачком изменяется от 0 до хвыхср, называется сигналом срабатывания. Значение входного сигнала хвхотп, при котором выходной сигнал скачком изменяется от хвыхср до 0, называется сигналом отпускания. Как правило, сигнал срабатывания больше сигнала отпускания (хтср > хвхотп). Поэтому изменение хвых при увеличении хвх происходит по одному графику, а при уменьшении хвх — по другому (рис. 1, в). В этом случае можно сказать, что характеристика реле имеет петлю гистерезиса. В ряде случаев, когда значения сигналов срабатывания и отпускания близки, гистерезисом можно пренебречь. В этом случае зависимость показана на рис. 1,г. Теперь рассмотрим изменение выходного сигнала при изменении полярности входного сигнала. Если полярность выходного сигнала не влияет на полярность выходного сигнала, то при хвх = -хвхср выходной сигнал скачком изменяется от нуля до хвых.ср (рис 1, д). Такую характеристику имеют нейтральные реле. Если полярность выходного сигнала влияет на полярность выходного сигнала, то при хвх = -хвхср выходной сигнал скачком изменяется от нуля до -хвыхср (рис. 1, е). Такую характеристику и подобные ей имеют поляризованные реле.

По принципу действия различают электромеханические реле, магнитные бесконтактные реле, электронные, полупроводниковые и фотоэлектрические реле и др.

Рис. 2. Схема сигнализации с электромагнитным реле

Реле применяются в схемах автоматического управления, а также для сигнализации, защиты и блокировки.

Рассмотрим работу реле на примере схемы сигнализации, показанной на рис. 2, с использованием реле. Реле состоит из обмотки 1, размещенной на неподвижном сердечнике 2, подвижного якоря 3 и контактов 4, 5, 6. Сердечник с обмоткой и якорем представляет собой электромагнит. Когда под действием напряжения U по обмотке 1 проходит ток I, якорь 3 притягивается к сердечнику 2 и перемещает подвижный контакт 6 влево. При этом контакты 5 и 6 размыкаются, а контакты 6 и 4 замыкаются. Контакт 6 размещен на плоской пружине. Когда ток в обмотке 1 прекратится, сила притяжения якоря 3 к сердечнику 2 будет равна нулю и усилие сжатой пружины контакта 6 заставит якорь вернуться в прежнее положение. При этом снова замкнутся контакты 5, 6 и разомкнутся контакты 6 и 4. Таким образом, основными частями реле являются электромагнит, контактный узел и противодействующая пружина.

Сигнализация по схеме на рис. 2 работает следующим образом. Пока кнопка не нажата, ток в реле не поступает и горит лампа HL1 (зеленая), которая питается напряжением сети переменного тока U~ через замкнутые контакты 5 и 6. Лампа HL2 (красная) при этом не горит, поскольку контакты 6 и 4 разомкнуты. Если нажата кнопка, то ток идет в обмотку реле, оно срабатывает (т. е. в электромагните якорь 3 притягивается к сердечнику 2) и замыкаются контакты 6, 4, а контакты 5, 6 размыкаются. Загорается лампа HL2 (красная), получая питание через контакты 6, 4, а лампа HL1 гаснет. Так будет до тех пор, пока нажата кнопка. Если ее отпустить, то схема возвратится в исходное состояние.

На рис. 3 показана электрическая схема, соответствующая рис. 2, на которой использованы стандартные условные обозначения элементов. Обмотка реле обозначена прямоугольником. Контактные пары 5—6 и 6—4 показаны в том состоянии, в котором они находятся, когда ток по обмотке реле не проходит. Контакты 5—6 называются размыкающими, контакты 6—4 — замыкающими. Обратите внимание на то, что обмотка реле и его контакты обозначены одинаковыми буквами К. На электрической схеме они могут находиться в самых разных местах, хотя конструктивно относятся к одному и тому же устройству. Одно реле может иметь несколько замыкающих и размыкающих контактов, но все они должны обозначаться одинаковыми буквами (или буквами и цифрами, если в схеме используется несколько реле).

Рис. 3. Электрическая схема сигнализации (условное изображение)

Ток и мощность в цепи обмотки реле обычно значительно меньше, чем ток и мощность в цепи нагрузки, переключения в которой осуществляются с помощью контактов этого реле. Поэтому можно говорить об эффекте усиления, обеспечиваемом реле. Это значит, что кнопка в цепи обмотки реле может быть маломощной. Например, вместо нее можно применить путевой выключатель или микропереключатель. А контакты реле уже могут быть достаточно мощными, но они размещены в более благоприятных условиях, чем управляющие контакты путевого выключателя, находящегося непосредственно на производственном механизме. Само реле находится обычно в каком-либо шкафу управления, а в конструкции реле предусмотрены меры по защите контактов.

studfiles.net

Принцип наименьшего действия | Virtual Laboratory Wiki

Принцип наименьшего действия, точнее, принцип стационарности действия — способ получения уравнений движения физической системы при помощи поиска стационарного (часто — экстремального, обычно, в связи со сложившейся традицией определения знака действия, наименьшего) значения специального функционала — действия.

Принцип стационарности действия — наиболее важный среди семейства экстремальных принципов. Не все физические системы имеют уравнения движения, которые можно получить из этого принципа, однако все фундаментальные взаимодействия ему подчиняются, в связи с чем этот принцип является одним из ключевых положений современной физики. Получаемые с его помощью уравнения движения имеют название уравнений Эйлера — Лагранжа.

Первую формулировку принципа дал П. Мопертюи (P. Maupertuis) в 1744 году, сразу же указав на его универсальную природу, считая его приложимым к оптике и механике. Из данного принципа он вывел законы отражения и преломления света.

Необходимо вначале, на примере физической системы с одной степенью свободы, напомнить, что действие, о котором идёт речь - это функционал, то есть правило, которое каждой функции $ q(t) $ сопоставляет некоторое число. Действие имеет вид: $ S[q] = \int \mathcal{L}(q(t),\dot{q}(t),t) dt $, где $ \mathcal{L}(q(t),\dot{q}(t),t) $ есть лагранжиан системы, зависящий от обобщённой координаты $ q $, её первой производной по времени $ \dot{q} $, а также, возможно, и явным образом от времени $ t $. Если система имеет большее число степеней свободы $ n $, то лагранжиан зависит от большего числа обобщённых координат $ q_i(t),\ i=1,2,\dots,n $ и их первых производных по времени. Таким образом, действие является функционалом, зависящим от траектории тела.

Действие можно вычислить для совершенно произвольной траектории $ q(t) $, какой бы «дикой» и «неестественной» она бы ни была. Однако в классической механике среди всего набора возможных траекторий существует одна-единственная, по которой тело действительно пойдёт. Принцип стационарности действия как раз и даёт ответ на вопрос, как действительно будет двигаться тело:

Это значит, что если задан лагранжиан системы, то мы с помощью вариационного исчисления можем установить, как именно будет двигаться тело, сначала получив уравнения движения — уравнения Эйлера — Лагранжа, а затем решив их.

Необходимо заметить, что если из условий задачи принципиально можно найти закон движения, то это автоматически не означает, что можно построить функционал, принимающий стационарное значение при истинном движении. Примером может служить совместное движение электрических зарядов и монополей — магнитных зарядов — в электромагнитном поле. Их уравнения движения невозможно вывести из принципа стационарности действия. Аналогично некоторые гамильтоновы системы имеют уравнения движения, не выводимые из этого принципа.

Аналогично вводится понятие действия в механике сплошной среды и классической теории поля. В них действие включает в себя интеграл от лагранжевой плотности, зависящей от параметров среды (поля) в каждой точке пространства и их производных по пространственным координатам и времени. Получаемые варьированием действия уравнения движения становятся уравнениями в частных производных.

Принцип стационарности действия оказался одним из самых простых способов обеспечить релятивистскую инвариантность уравнений движения — для этого достаточно, чтобы лагранжева плотность была скаляром (инвариантом) при преобразованиях системы референции, например, преобразованиях Лоренца. Из-за этого роль принципа существенно возросла в релятивистской физике.

Надо заметить, что применение принципа стационарности действия к теории поля (например, к электродинамике) иногда сталкивается с некоторыми специфическими проблемами, впрочем, разрешимыми.

В квантовой механике уже никто не требует от частицы двигаться одним образом и не двигаться другим. Мы просто честно говорим то, что диктуется законами квантовой механики. А именно:

Здесь $ \int [Dx] $ — это условная запись бесконечнократного функционального интегрирования по всем траекториям x(t), а $ \hbar $ — постоянная Планка. Подчеркнём, что в принципе действие в экспоненте появляется (или может появляться) само, при изучении оператора эволюции в квантовой механике, однако для систем, имеющих точный классический (неквантовый) аналог, оно в точности равно обычному классическому действию.

Математический анализ этого выражения в классическом пределе — при достаточно больших $ S/\hbar $, то есть при очень быстрых осцилляциях мнимой экспоненты — показывает, что подавляющее большинство всевозможных траекторий в этом интеграле взаимосокращаются при в этом пределе (формально при $ S/\hbar \rightarrow \infty $). Для почти любого пути найдется такой путь, на котором набег фазы будет в точности противоположным, и они в сумме дадут нулевой вклад. Не сокращаются лишь те траектории, для которых действие близко к экстремальному значению (для большинства систем — минимуму). Это — чисто математический факт из теории функций комплексного переменного; на нём, например, основан метод стационарной фазы.

В результате частица в полном согласии с законами квантовой механики движется одновременно по всем траекториям, но в обычных условиях в наблюдаемые значения дают вклад только траектории, близкие к стационарным (то есть классическим). Поскольку квантовая механика переходит в классическую в пределе больших энергий, то можно считать, что это — квантовомеханический вывод классического принципа стационарности действия.

Открытие формулировки квантования в терминах функциональных интегралов (часто также говорят: «интегралы по путям», «интегралы по траекториям» или «суммирование историй») принадлежит Ричарду Фейнману, как и установления ее связи с классическим пределом.

В квантовой теории поля принцип стационарности действия также успешно применяется. В лагранжеву плотность здесь входят операторы соответствующих квантовых полей. Хотя правильнее тут в сущности (за исключением классического предела и отчасти квазиклассики) говорить не о принципе стационарности действия, а о фейнмановском интегрировании — описанном в предыдущем параграфе — по траекториям в конфигурационном или фазовом пространстве этих полей — с использованием упомянутой только что лагранжевой плотности.

Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Теория поля. — Издание 7-е, исправленное. — М.: Наука, 1988. — 512 с. — («Теоретическая физика», том II). — ISBN 5-02-014420-7

Ланцош К. Вариационные принципы механики. М.: Физматгиз. 1965. — 408 с.
Полак Л. С. «В. Р. Гамильтон и принцип стационарности действия» Изд-во АН СССР, 1936. — 272 с.
Фейнман Р., Хибс А. Квантовая механика и интегралы по траекториям. Пер с англ. — М.: Мир, 1968. 384 с.
Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Том 6: Электродинамика. Перевод с английского (издание 3). — Эдиториал УРСС. — ISBN 5-354-00704-6

— глава 19: Принцип наименьшего действия. (Это простое введение).

Эта страница использует содержимое раздела Википедии на русском языке. Оригинальная статья находится по адресу: Принцип наименьшего действия. Список первоначальных авторов статьи можно посмотреть в истории правок. Эта статья так же, как и статья, размещённая в Википедии, доступна на условиях CC-BY-SA .

ru.vlab.wikia.com

что это такое? Принцип действия и применение

Пульсоксиметр портативный помогает измерить степень насыщения артериального гемоглобина кислородом. Применяемая технология достаточно сложная, однако подразумевает под собой два основных принципа. Прежде всего, поглощение гемоглобином света изменяется в зависимости от степени насыщения его кислородом. Помимо этого, световой поток, проходя через ткани, начинает пульсировать за счет изменения давления при каждом сокращении сердечной мышцы.

На работу этого прибора влияет множество различных факторов, которые обязательно нужно учитывать при проведении обследования и измерения. Все погрешности могут привести к неправильному результату.

Принципы современной пульсоксиметрии

Уже давно доказано, что количество кислорода в крови оказывает влияние на работоспособность человека и его общее самочувствие. Чтобы измерить и уточнить этот показатель, применяется такой метод проведения диагностики, как пульсоксиметрия.

Этот метод обследования помогает определить количество кислорода, содержащегося в артериальной крови. Это один из наиболее важных факторов, влияющих на метаболизм человека и, соответственно, на качество его жизни. Если наблюдается недостаток кислорода, то и ухудшается жизнедеятельность человека.

Пульсоксиметрия не подразумевает под собой определение изменения уровня кислорода, а обозначает его количество в гемоглобине. Для исследования применяется специальный аппарат – медицинский пульсоксиметр. Он представляет собой датчик, закрепляемый на мочке уха или пальце пациента и связанный с компьютером. Этот метод считается достаточно качественным и надежным, поэтому широко применяется для проведения обследования пациентов.

Что такое пульсоксиметр

Что это такое - пульсоксиметр и как его применяют, интересует очень многих пациентов, желающих самостоятельно контролировать состояние своего здоровья. Благодаря подобному современному диагностическому прибору есть возможность за несколько секунд определить содержание кислорода в артериальной крови.

Более усовершенствованные сложные модели приборов имеют дополнительные функции, однако основной принцип действия прибора остается без изменений. Оптимальным показателем считается на каждую молекулу гемоглобина - 4 молекулы воздуха. Эти данные в основном рассчитываются в процентном соотношении, и норма составляет 95-100%. Согласно классификации по ОКОФ пульсоксиметр относится к разряду медицинского и хирургического оборудования.

Подобные приборы применяются доктором при проведении терапии, а их показатели требуются для постановки точного диагноза. Помимо этого, они востребованы среди спортсменов, увлекающихся тяжелыми нагрузками. Благодаря такому прибору очень удобно осуществлять контроль за общим состоянием организма при проведении тренировки, что позволяет ее сделать более продуктивной.

Как применяется пульсоксиметр

Многие пациенты интересуются, что это такое пульсоксиметр и как правильно применять этот прибор. Стоит отметить, что он достаточно простой в обращении, но, работая с ним, нужно соблюдать определенные правила, чтобы получить наиболее достоверный результат.

Перед тем, как пользоваться прибором, нужно проверить уровень зарядки батареи. Если он низкий, то батарею нужно подзарядить. Нужно подождать на протяжении нескольких секунд, включив прибор, пока он проведет самотестирование.

Датчик закрепить на пальце таким образом, чтобы фиксация была надежной, но отсутствовало излишнее давление. Ноготь пальца, на котором закреплены датчики пульсоксиметра, должен быть полностью чистым, без лака, так как его наличие может искажать полученный результат.

Нужно подождать 5-20 секунд, пока прибор обработает полученные данные и выведет на дисплей полученные данные. В некоторых случаях пульсоксиметр может выдавать неправильный результат, как и любой другой электронный прибор, именно поэтому, нужно дополнительно проверить их клиническим способом.

Принцип действия прибора

Зная, что это такое пульсоксиметр и учитывая основной принцип действия этого прибора, можно подобрать для себя требуемое устройство, которое будет полностью соответствовать всем запросам. На первый взгляд такое небольшое устройство имеет достаточно сложный принцип работы. Состоит оно из нескольких основных частей, а именно:

датчика со светодиодами;
микропроцессора;
дисплея.

Датчики настроены определенным образом, так что при включении устройства они излучают свет, проходящий через ткани и поглощаемые внутренними органами. Степень поглощения излучения напрямую зависит от уровня насыщенности кислородом гемоглобина, содержащегося в крови.

Полученные данные обрабатываются микропроцессором и поступают на дисплей в виде цифровых значений или в форме графиков. Прибор запоминает предыдущие значения, что дает возможность изучить историю болезни.

Какие бывают виды пульсоксиметров

Что это такое пульсоксиметр, и какие бывают виды приборов – многие пациенты задаются этим вопросом. Существуют такие виды устройств как:

стационарные;
поясные;
напалечные;
мониторы для сна.

Стационарные приборы применяются в больницах, они характеризуются значительным запасом памяти и есть возможность подключить к станции мониторинга. Они дополнены множеством различных датчиков, поэтому могут применяться для обследования пациентов разного возраста.

Самыми популярными моделями считаются напалечные или портативные варианты, которые имеют минимальный вес, но при этом по функциональности не уступают стационарным приборам.

Пульсоксиметр ТМ "Армед": основные характеристики

Большой востребованностью пользуется пульсоксиметр "Армед", предназначенный для осуществления единичных измерений. Этот прибор широко применяется в условиях стационара, а также дома для контроля пациентов, страдающих от хронических патологий сердечно-сосудистой системы и органов дыхания. Пульсоксиметр YX 300 "Армед" применяется в фитнес-центрах для контролирования физической нагрузки, так как в это время мышцы сжигают кислород.

Этот прибор характеризуется ярким дизайном, простотой управления, небольшим весом и габаритами.

Как правильно проводится замер

Приобрести пульсоксиметр в Москве можно в специализированных магазинах медицинской техники и аптеках. Прежде чем приступить к применению прибора, нужно изучить инструкцию. Важно помнить, что замеры желательно осуществлять в затемненных помещениях, а человек обязательно должен быть в статичном состоянии.

Чтобы устройство показывало наиболее точный результат, при проведении измерений обязательно должна быть полная зарядка аккумулятора, а при надобности прибор можно подключить к сети. Датчики преимущественно надеваются на палец, иногда прикрепляются за мочку уха. Результат можно получить буквально через несколько секунд.

Основные плюсы изделия

Пульсоксиметр имеет массу преимуществ, среди которых можно выделить такие как:

есть возможность проводить измерения без подключения внешних датчиков;
имеет компактные размеры и небольшой вес;
есть возможность оценить состояние нервной системы и сосудов.

Благодаря функции регулирования яркости дисплея есть возможность значительно сэкономить заряд батареи. Наличие нескольких режимов отображения получаемой информации на нем позволяет легко подстроить прибор для максимально возможного уровня удобства проведения измерений.

Благодаря наличию встроенного датчика есть возможность измерить уровень кислорода в крови при любых условиях. Так как имеется функция определения частоты сердечных сокращений, есть возможность обозначить предел физических нагрузок.

Ограничение пульсоксиметрии

У больных, находящихся в критическом состоянии, этот прибор не способен точно определить уровень содержания кислорода в гемоглобине. Существуют определенные недостатки этого изделия, среди которых можно выделить такие как:

наличие пульсовой волны;
неточность;
яркий свет и различные движения могут создавать помехи измерения.

Спровоцировать искажение полученных результатов может нарушение ритма сердца. Возраст, пол и состояние человека почти что не оказывают никакого влияния на проведение обследования.

Если при проведении измерений звучит тревожный сигнал, то нужно обязательно проверить сознание больного. Обязательно нужно проверить проходимость дыхательных путей и наличие пульса на центральной артерии.

Кроме того, дополнительно могут применяться и многие другие методы проведения обследования.

fb.ru

Что такое Принцип действия?

20.08.17 12:24:00	Принцип действия - это стержень действия.
08.01.17 03:09:14	Принцип действия - это физический принцип, который используется для увеличения (0,001 мм).

Принцип действия зануления это преобразование замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание для создания тока такой величины, при которой срабатывает защита и установка автоматически отключается от питательной сети. Принцип действия зануления это превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание, при котором срабатывает защита (плавкие предохранители, автоматы), и электроустановка отключается. Принцип действия понять это и правда десятки лет надо разбираться. Основной принцип действия это механическое ограничение движения и напряжения мимических мышц и разглаживание кожи над ними. Принцип действия или измерения это совокупность физических явлений, на которых основано действие используемых измерительных средств. Принцип действия гетеродинного частотомера это выделение разностной частоты между частотой измеряемого сигнала и известной частотой высокостабильного перестраиваемого генератора - гетеродина, и измерение ее при помощи ЭСЧ. Принцип действия защитного заземления это снижение величины напряжения прикосновения и уменьшения величины тока протекающего через человека. Принцип действия защитного заземления это снижение до безопасных значений напряжения прикосновения и шагового напряжения, возникающих при замыкании фазы на корпус. Макаренко - принцип параллельного действия это требование воздействовать на школьника не непосредственно, а опосредованно, через коллектив. Принцип действия топливного элемента это возобновляемый электролиз, сопровождаемый выделением теплоты. Принцип их действия может быть разным это и световые или электромагнитные импульсы, лазерное излучение, вибрация (массажное воздействие).

opredelim.com

Система контроля и управления доступом

Система СКУД (система контроля и управления доступом) – это совокупность технических средств под управлением специализированного программного обеспечения, которые функционируют в соответствии с разработанными организационно-методологическими мероприятиями. Область применения СКУД становится все более разнообразной. Если раньше ее использовали только на режимных объектах, то сейчас, с учетом доступности основных исполнительных и управляющих устройств, такие системы применяются в офисных строениях, школах, институтах, больницах и т.п. Некоторые упрощенные и доступные по цене готовые решения применяются в быту (домофоны, видеодомофоны).

Задачи СКУД

Контроль доступа СКУД призван решать сразу несколько разноплановых задач. Основной является обеспечение безопасности сотрудников в их ежедневной деятельности. Вторая немаловажна задача оптимизация расходов на охрану.

Современные СКУД – гибкие системы, которые можно успешно интегрировать с большинством офисных приложений по контролю рабочего времени, мониторингу занятости персонала и т.п. Это существенно поднимает трудовую дисциплину.

Состав

В состав СКУД входят контроллеры, считыватели, идентификаторы и охранные исполнительные модули. Особое внимание следует уделить программному обеспечению, которое позволяет управлять всеми устройствами и осуществлять общий мониторинг системы.

Контроллеры и охранные модули

На контроллер записывается вся информация о конфигурации системы, правах и зонах с ограничением доступа и режимах работы. Основные эксплуатационные характеристики:

Объем памяти для содержания базы карт и системных оповещений;
Максимальное количество контролируемых считывателей;
Возможность дистанционного управления или программирования с внешних компьютеров;
Возможность администрирования и разделения полномочий операторов, администраторов и пользователей системой;
Тип используемых линий связи;
Возможность работы СКУД с системами пожарной или тревожной сигнализации;
Возможность масштабирования системы – наращивания или уменьшения количества исполнительных устройств и карт идентификаторов.

Охранные модули — это приспособления, через которые производится интеграция в СКУД систем пожарной охраны или тревожной сигнализации. К этим модулям подключаются шлейфы извещателей. В дальнейшем эти системы работают автономно. Полноценно функционируя и выполняя поставленные задачи.

Исполнительные устройства

К исполнительным устройствам относятся:

Электромеханические защелки — в зависимости от типа механизма открывание может осуществляться от подачи или снятия напряжения.

Большинство защелок, используемых в закрытых помещениях офисов открываются после прекращения подачи электроэнергии. Это связано с требованиями пожарной безопасности, после аварийного отключения электричества в строении все двери должны быть разблокированы.
Электромагнитные замки – имеют высокую механическую прочность, открываются подачей напряжения на ригельную защелку. При их установке необходимо использовать гибкие кабельные переходы в подвижных частях дверного полотна.
Турникеты – основные устройства ограничения доступа на охраняемую территорию. Различают следующие разновидности:
- Триподы простые и тумбовые;
- Роторные полуростовые и ростовые.
Считыватели – устройства, получающие информацию с карты идентификатора и передающие ее контроллеру. Основными эксплуатационными параметрами считывателей являются:

Принцип действия

Каждый пользователь системы получает электронный ключ, выполненный в виде брелока, пластиковой магнитной или чипованой карты и т.п. Информация о пользователе – ФИО и другие паспортные данные, фотокарточка, занимаемая должность, привязывается к уникальному коду записанному на карту идентификатор.

У входа в здание или помещения с ограниченным доступом устанавливаются считывающие и блокирующие устройства. Информация, поступающая от карты через считыватель к контроллеру, сверяется с имеющейся записью, определяя уровень доступа пользователя. В зависимости от уровня дается команда исполнительным устройствам на открытие или блокировку двери.

Проектирование СУКД должно учитывать размещение точек ограничения доступа:

Проходных – используются турникеты или шлюзы, предназначаются для контроля времени прибытия персонала и контроль доступа посетителей;
Внутренние помещения офиса – как правило, если необходимо ограничить доступ к обычному офису используются магнитные защелки со считывателями, имеющими большой радиус действия, чтобы работники могли открывать дверь, не вынимая каждый раз пропуск из кармана.
Помещения со строгим ограничением доступа – серверные, дата центры, кассовые узлы, кроме магнитных замков, имеющих автономную систему бесперебойной подачи питания, оснащаются камерами слежения с определителями лиц, биометрическими считывателями или кодовыми замками.
Автомобильные въезды – применяются устройства, которые могут функционировать в открытой среде и имеют большой радиус считывания. Размещаются возле шлагбаума или под полотном дороги. Идентификаторами служат брелоки, генерирующие радиочастотные сигналы.

СКУД – крайне полезная система, которая даст положительную отдачу как в больших, так и в средних офисах и производственных компаниях. Ее внедрение позволит поднять дисциплину, нарастить производство, обеспечить безопасность персонала и посетителей.

ohranivdome.net

Действие (механика) - это... Что такое Действие (механика)?

В физике при́нцип де́йствия является утверждением о природе движения, из которого может быть определена траектория объекта, на который действуют внешние силы. Траектория объекта — та, которая приводит к постоянному значению для физической величины, названной действием. Таким образом, вместо того, чтобы думать об объекте, ускоряющемся в ответ на приложенные силы, можно было думать о силах, которые выделяют траектории со стационарным действием. Принцип также называют принципом стационарного действия и также принцип Гамильтона-Остроградского. Другая формулировка принципа как принцип наименьшего действия менее общая и фактически неправильная.

Действие — скаляр (число) с единицей измерения «Действия» как «Энергия» умножить на «Время». Принцип — простое, общее и мощное средство для того, чтобы предсказать движение в классической механике. Расширения принципа действия описывают релятивистскую механику, квантовую механику, электричество и магнетизм.

Некоторые применения принципа действия

Хотя принцип эквивалентен законам Ньютона в классической механике, но принцип действия лучше подходит для обобщений и играет важную роль в современной физике. Действительно, этот принцип — одно из больших обобщений в физике. В частности, это полностью оценено и лучше всего понято в пределах квантовой механики. Формулировка квантовой механики Ричардом Фейнманом с помощью интегралов по траекториям основана на принципе стационарного действия в качестве классического (т.е. неквантового) предела (иными словами, принцип стационарного действия дает классический предел для фейнмановского интеграла по траекториям). Используя интегралы по траекториям, уравнения Максвелла могут быть получены как условия стационарного действия.

Много проблем в физике могут быть представлены и решены в форме принципа действия, типа обнаружения самого быстрого пути спуска к берегу, чтобы достичь тонущего человека. Текущая вода ищет самый крутой спуск, самый быстрый путь вниз, и вода, сталкивающаяся с бассейном, распределяет себя так, чтобы его поверхность была настолько низка, насколько возможно. Свет находит самый быстрый путь через оптическую систему (принцип Ферма). Траектория тела в поле тяготения (то есть свободное падение в пространстве-времени, так называемая геодезическая) может быть найдена, используя принцип действия.

Симметрии в физической ситуации можно лучше понять, используя принцип действия, вместе с уравнениями Эйлера-Лагранжа, которые получены из принципа действия. Например, теорема Нётер, которая гласит, что каждой непрерывной симметрии в физической ситуации соответствует закон сохранения (верно и обратное). Эта глубокая связь, однако, требует, чтобы принцип действия был принят.

В классической механике правильный выбор действия может быть доказан из законов движения Ньютона. И наоборот, из принципа действия доказываются уравнения движения Ньютона, при правильном выборе действия. Так, в классической механике принцип действия является эквивалентным уравнениям движения Ньютона. Использование принципа действия часто проще, чем прямое решение уравнений движения Ньютона. Принцип действия — скалярная теория, с производными и применениями, которые используют элементарное исчисление.

История

Принцип наименьшего действия был сначала сформулирован Мопертюи [1] в 1746 году и далее развивался (после 1748 года) математиками Эйлером, Лагранжем и Гамильтоном.

Мопертюи пришёл к этому принципу из ощущения, что совершенство вселенной требует определенной экономии в природе и противоречит любым бесполезным расходам энергии. Естественное движение должно быть таким, чтобы сделать некоторую величину минимальной. Нужно было только найти эту величину, что он и продолжал делать. Она являлась произведением продолжительности (время) движения в пределах системы на удвоенную величину, которую мы теперь называем кинетической энергией системы.

Эйлер (в «Reflexions sur quelques loix generales de la nature», 1748) принимает принцип наименьшего количества действия, называя его «усилием». Его выражение соответствует тому, что мы теперь назвали бы потенциальной энергией, так что его утверждение наименьшего количества действия в статике эквивалентно принципу, что система тел в покое примет конфигурацию, которая минимизирует полную потенциальную энергию.

Принцип действия в классической механике

Уравнения движения Ньютона можно получить многими способами, т.е. Ньютонова механика может быть аксиоматически сформулирована по-разному. Один из них с помощью лагранжева формализма, также называемого лагранжевой механикой. Если обозначить траекторию движения частицы, как функцию времени t как x(t), со скоростью , тогда лагранжиан — функция от этих величин и возможно, времени в явном виде:

Действие S — интеграл от лагранжиана по времени между заданной начальной точкой x(t1) в момент времени t1 и заданной конечной точкой x(t2) в момент времени t2

В лагранжевой механике траектория объекта находится при помощи пути, для которого интеграл действия «S» является стационарным (минимум или седловая точка). Интеграл действия — функционал (функция, которая принимает значения на пространстве функций, в этом случае «x» («t»)). Для системы с консервативными силами (силы, которые могут быть описаны в терминах потенциала, как гравитационная сила, в отличие от сил трения) выбор функции Лагранжа в виде: кинетическая энергия минус потенциальная энергия, приводит к правильным законам механики Ньютона (отметим, что сумма кинетической и потенциальной энергии — т.е. комбинация тех же величин со знаком плюс - это полная энергия системы).

То, что действие является скаляром, позволяет легко записать его не только в декартовых, но и в любых других (именуемых в этом смысле обобщенными координатами), главное только, чтобы положение (конфигурация) системы однозначно ими характеризовалось (например, вместо декартовых это могут быть полярные координаты, расстояния межлу точками системы, углы или их функции итд итд). И затем из стационарности действия простыми методами вариационное исчисление автоматически получить уравнения движения в любых обобщенных координатах, в принципе - какими бы сложными они ни были (см.следующий параграф). А это позволяет не только серьезно обобщить формулировку механики, но и выбирать наиболее удобные координаты для каждой определенной задачи, не ограничиваясь декартовыми, что может быть очень полезно для получения наиболее простых и легко решаемых уравнений.

Уравнения Эйлера-Лагранжа для интеграла действия

Стационарная точка интеграла вдоль пути эквивалентна системе дифференциальных уравнений, названных уравнениями Эйлера-Лагранжа. Это может быть замечено следующим образом (ограничимся одномерным случаем). Обобщение на многомерный случай тривиально.

Предположим, имеется интеграл действия S с подинтегральной функцией L, который зависит от координат x(t) и их производных dx(t)/dt, по времени t:

Рассмотрим вторую кривую x1(t), которая начинается и заканчивается в тех же точках, что и первая кривая, и предположим, что расстояние между двумя кривыми мало: ε(t) = x1(t) — x(t). В начальной и конечной точках мы имеем ε(t1) = ε(t2) = 0.

Разница между интегралами по пути 1 и по пути 2 равна

где мы использовали разложение L до первого порядка по ε и ε′. Теперь используя интегрирование по частям для последнего слагаемого и используя условия ε(t1) = ε(t2) = 0 найдём

S достигает стационарной точки, то есть δ S = 0 для каждого ε. Заметим, что точка может быть как минимумом, так и седловой точкой, и даже максимумом, если говорить формально. δ S = 0 для каждого ε если и только если

Где мы заменили xa, a = 0,1,2,3 на x, поскольку это выполняется для всех координат.

Эта система уравнений называется уравнениями Эйлера-Лагранжа для вариационной задачи. Простое следствие этих уравнений, что если L не зависит явно от x, то есть

Тогда координата x называется циклической координатой, и называется сопряжённым импульсом, который сохраняется.

Например, если L не зависит явно от времени, то соответствующий интеграл движения (сопряжённый импульс) называется энергией. При использовании сферических координат t, r, φ, θ если L не зависит от φ, сохраняющийся сопряжённый импульс — угловой момент.

Для тех, кто знаком с функциональным анализом заметим, что уравнения упрощаются

Пример: свободная частица в полярных координатах

Тривиальные примеры помогают оценивать использование принципа действия через уравнения Эйлера-Лагранжа. Свободная частица (масса m и скорость v) в Евклидовом пространстве перемещается по прямой линии. Используя уравнения Эйлера-Лагранжа, это можно показать в полярных координатах следующим образом. В отсутствие потенциала функция Лагранжа просто равна кинетической энергии

в ортогональной системе координат (x, y).

В полярных координатах (r, φ) кинетическая энергия, и следовательно, функция Лагранжа становится

Радиальная компонента r и φ' уравнений становятся, соответственно

Решение этих двух уравнений

ряд констант «a, b, c, d» задаётся начальными условиями. Таким образом, действительно, «решение — прямая линия», заданная в полярных координатах.

Формализм, приведённый выше, действителен в классической механике в очень ограничительном смысле. Более широко, действие — функционал, задающий отображение из конфигурационного пространства на множество вещественных чисел и, в общем, оно не обязано быть интегралом, потому что нелокальные действия в принципе возможны, по крайней мере, теоретически.

Смотрите также

Литература на русском языке

Литература

Для библиографии с аннотацией смотрите Edwin F. Taylor [2] Среди библиографического списка есть следующие книги

Cornelius Lanczos, The Variational Principles of Mechanics (Dover Publications, New York, 1986). ISBN 0-486-65067-7. Наиболее цитируемый источник в этой области.
L. D. Landau and E. M. Lifshitz, Mechanics, Course of Theoretical Physics (Butterworth-Heinenann, 1976), 3rd ed., Vol. 1. ISBN 0-7506-2896-0. Начинается с принципа наименьшего действия.
Thomas A. Moore «Least-Action Principle» in Macmillan Encyclopedia of Physics (Simon & Schuster Macmillan, 1996), Volume 2, ISBN 0-0286457-1, pages 840—842.
David Morin знакомит с уравнениями Лагранжа в главе 5 его книги. Включает 27 задач с решениями. Черновой вариант доступен [3]
Gerald Jay Sussman and Jack Wisdom, Structure and Interpretation of Classical Mechanics (MIT Press, 2001). Начинается с принципа наименьшего действия, использует современные обозначения.
Dare A. Wells, Lagrangian Dynamics, Schaum’s Outline Series (McGraw-Hill, 1967) ISBN 0-07-069258-0.
Robert Weinstock, Calculus of Variations, with Applications to Physics and Engineering (Dover Publications, 1974). ISBN 0-486-63069-2. Старая добротная книга, где формализм определяется до использования.
Stephen Wolfram, A New Kind of Science. May 2002. ISBN 1-57955-008-8.

Внешние ссылки

Edwin F. Taylor’s страница [4]
Исторические записи:
1. Статьи Гамильтона в форматах TeX, DVI, PDF, и PostScript доступны [5]
2. Статьи Гамильтона, посвящённые принципу действия, доступны по адресу [6]

Wikimedia Foundation. 2010.

dic.academic.ru