Моделирование эквивалентной нагрузки для высокочастотного электрохирургического аппарата

Работа посвящена разработке принципиальной схемы эквивалентной нагрузки (магазина сопротивлений) с учетом технических, метрологических и энергетических параметров. Экспериментально определены параметры эквивалентной схемы мощного резистор. Оценено его влияние на выходную мощность аппарата электрохирургии.

Обозначения и сокращения ………………………………………………………………………….. 13
1 Научно-производственное объединение «НИКОР» ……………………………………. 17
1.1 История предприятия ………………………………………………………………………….. 17
1.2 Электрохирургические высокочастотные коагуляторы ………………………… 18
1.3 Обзор производителей в мире и в России …………………………………………….. 20
2 Паразитные параметры резистора и методы их выявления ………………………… 23
2.1 Паразитные параметры резисторов. ……………………………………………………… 26
2.2 Измерения двухполюсника резонансным методом ……………………………….. 27
2.3 Мостовой метод измерения параметров линейных компонентов ………….. 28
2.4 Измерения емкости и индуктивности RLC-метром ………………………………. 29
2.5 Эквивалентные схемы замещения резисторов………………………………………. 30
3 Планирование эксперимента ……………………………………………………………………… 32
3.1 Планирование и проведение эксперимента по определению паразитных
параметров ……………………………………………………………………………………………….. 32
3.1.1 Технические характеристики оборудования……………………………………. 34
3.1.2 Порядок проведения эксперимента ………………………………………………… 39
3.1.3 Анализ результатов эксперимента по паразитным параметрам ……….. 40
3.2 Моделирование паразитных параметров в программе Multisim. …………… 43
3.2.1 Проектирование в Multisim …………………………………………………………….. 44
3.2.2 Сравнение осциллограмм натурного эксперимента и в программе
Multisim …………………………………………………………………………………………………. 49
3.3 Оценка влияния эквивалентной нагрузки на измерения мощности ……….. 50
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ……. 52
4.1 Потенциальные потребители результатов исследования ………………………. 52
4.2 Анализ конкурентных технических решений ……………………………………….. 53
4.3 Структура работ в рамках научного исследования ……………………………….. 54
4.4 Определение трудоемкости выполнения работ …………………………………….. 55
4.5 Разработка графика проведения научного исследования ………………………. 56
4.6 Бюджет научно-технического исследования ………………………………………… 57
4.6.1 Расчет материальных затрат ……………………………………………………………… 57
4.6.2 Основная заработная плата исполнителей …………………………………………. 58
4.6.3 Дополнительная заработная плата исполнителей ………………………………. 60
4.6.4 Отчисления во внебюджетные фонды ……………………………………………….. 60
4.6.5Расчет накладных расходов ……………………………………………………………….. 61
4.6.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта …. 61
4.7 Определение ресурсной и экономической эффективности исследования 62
4.7.1 Интегральный финансовый показатель ……………………………………………… 62
4.7.2 Интегральный показатель ресурсоэффективности……………………………… 63
4.7.3 Сравнительная эффективность проекта …………………………………………….. 64
5 Социальная ответственность……………………………………………………………………… 66
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ………. 66
5.2 Производственная безопасность ………………………………………………………….. 67
5.2.1 Отклонение показателей микроклимата………………………………………….. 68
5.2.2 Психофизиологические нагрузки ……………………………………………………. 70
5.2.3 Недостаточная освещенность рабочей зоны Отсутствие или недостаток
естественного света ……………………………………………………………………………….. 71
5.2.4 Воздействия связанные с электромагнитными полями,
неионизирующими ткани тела человека …………………………………………………. 72
5.2.5 Повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание
которой может произойти через тело человека ……………………………………….. 73
5.3 Экологическая безопасность………………………………………………………………… 74
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………….. 75
Заключение …………………………………………………………………………………………………. 78
Список публикаций ……………………………………………………………………………………… 80
Список использованных источников ……………………………………………………………. 81
Приложение А Анализ конкурентных технических решений ……………………….. 83
Приложение Б Временные показатели проведения научного исследования ….. 84
Приложение В Календарный план-график ……………………………………………………. 85
Приложение Г Экспериментальные данные …………………………………………………. 86
Приложение Д Расчет коэффициента передачи…………………………………………….. 88
Обозначения и сокращения

В данном разделе приведены следующие обозначения и сокращения:
АО «НПО «НИКОР» – Акционерное общество Научно-производственное
объединение «НИКОР»;
ЭХВЧ – электрохирургический высокочастотный;
ПСИ – приемосдаточные испытания;
СИ – средство измерения.

В магистерской работе были достигнуты следующие результаты:
1. Выявлены недостатки имеющегося оборудования – магазина
сопротивления, использующегося для измерения выходной
мощности с ЭХВЧ аппарата, заключающиеся в отсутствии
автоматизации измерений и низкой надежности.
2. Проанализирована имеющаяся элементная база и был выбран
мощный резистор ПЭВ-50 Вт для данного исследования как
наиболее соответствующий по рассеиваемой мощности.
3. Изучены литературные источники по паразитным параметрам
резистора, а так же выбрана эквивалентная схема замещения
резистора.
4. Спланирован эксперимент по определению паразитных параметров
резистора в лабораторных условиях.
5. Спроектирован и проведен эксперимент в программе Multisim по
определению паразитной емкости (Сп=250 пФ) и паразитной
индуктивности (Lп=0,045 мГн) мощного резистора.
6. Оценено влияние эквивалентной нагрузки на измерения выходной
мощности аппарата ЭХВЧ. Полученноы значения сигналов
отличаются от номинальных на γ = 27%.
Получив результат, γ = 27%, следует сказать, что разработка
эквивалентной нагрузки на резисторах ПЭВ-50 Вт не приемлема, поскольку не
обеспечивает необходимую точность измерения при проведении
приемосдаточных испытаний медицинской техники.
В дальнейших исследованиях необходимо рассмотреть другие пути
создания эквивалентной нагрузки аппарата ЭХВЧ. Одно из возможных
решений подбор новой элементной базы с меньшими геометрическими
размерами, что позволит уменьшить частотную зависимость сопротивления и
позволит создать эквивалентную нагрузку, обеспечивающую требуемое
значение точности. Вторым возможным решением является сопротивление на
полевом транзисторе. Такой способ более удобен по габаритам для
последующей разработки измерителя мощности, однако приведет к
значительному удорожанию изделия.
Список публикаций
1 Брашеван Н. -. Минимизация систематической амплитудной погрешности
при осциллографическом наблюдении сигнала // Молодежь и
современные информационные технологии: сборник трудов XV
Международной научно- практической конференции студентов,
аспирантов и молодых ученых , Томск, 4-7 Декабря 2017. – Томск: ТПУ,
2018 – C. 29-30

1. Электрохирургические аппараты: сайт производителя / Томск,
производственная компания – АО «НПО «НИКОР», 2019. – режим доступа:
http://npo-nikor.ru/kompaniya/istoriya-kompanii/
2. Драбкин Р. Л., Левинсон А. Р. Электрохирургия и вопросы
безопасности. М. – 1977. – 51 с.
3. Долецкий С. Я., Драбкин Р. Л., Лёнишкин А. И. Высокочастотная
электрохирургия // М. – 1980. – 199 с.
4.АксеновА.И.,НефедовА.В.Элементысхембытовой
радиоаппаратуры. Конденсаторы. Резисторы: Справочник. — М.: Радио и связь,
1995. — 272 с. — (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1203).
5. Справочник по элементам радиоэлектронных устройств / под ред.
В. Н. Дулина, М. С. Жука — М.: Энергия, 1978
6. Москатов Е. А. Теория расчётов импульсных трансформаторов
двухтактных ИИП и её подтверждение практикой/ Москатов Е. А. – г. Та-
ганрог Ростовской обл., 2010 г. – 21 с.
7. Волович Резонансные преобразователи напряжения / Волович //
Схемотехника. – 2003. – № 9.
8. Ю. Ф. Скрипников. «Радиаторы для полупроводниковых приборов»/
Ю. Ф. Скрипников: изд-во «Энергия», М. – 1973. – 48 с.
9. Волович Расчёт трансформатора двухтактного мостового источника
питания / Волович // Схемотехника. – 2005. – № 1.
10. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники / Хоровиц П., Хилл У.:
Пер. с англ. – Изд. 2-е – М.: Издательство БИНОМ. – 2014. – 704 с.
11. Федоров И. В. Электрохирургия в лапароскопии / И. В. Федоров, В. Я.
Попов. М.: Триада-Х, 2003. – 70 с.
12. Вдовин С. С. Проектирование импульсных трансформаторов./Вдовин
С.С. – 2-е изд. перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение,
1991 г. – 208 с.: ил.
13.СемёновБ.Ю.Силоваяэлектроникадлялюбителейи
профессионалов/ Семёнов Б. Ю. – изд. «СОЛОН-Р», Москва, 2001 г. – 321 с.
14. ГОСТ 4.485-87. Система показателей качества продукции. Аппараты
электрохирургические высокочастотные. Номенклатура показателей – Москва:
Министерство здравоохранения СССР, 1989. – 11 с.
15. ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования
к воздуху рабочей зоны.
16. ГОСТ Р 50923-96. Дисплеи. Рабочее место оператора. Общие
эргономические требования и требования к производственной среде. Методы
измерения.
17. СанПиН 2.2.2/2.4.1340–03. Гигиенические требования к персональным
электронно-вычислительным машинам и организации работы.
18. ГОСТ 30494-2011. Здания жилые и общественные. Параметры
микроклимата в помещениях.
19. ГОСТ 12.0.003-74 ССБТ. Опасные и вредные производственные
факторы. Классификация.
20.СанПиН2.2.1/2.1.1.567-96Проектирование,строительство,
реконструкцияиэксплуатацияпредприятий.планировкаизастройка
населенных мест.
21. ГОСТ Р 55102-2012 Ресурсосбережение. Обращение с отходами.
Руководство по безопасному сбору, хранению, транспортированию и разборке
отработавшегоэлектротехническогоиэлектронногооборудования,за
исключением ртутьсодержащих устройств и приборов.
22. ОСТ Р 12.1.019-2009 Система стандартов безопасности труда (ССБТ).
Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты.