1

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

INSTYTUT INŻYNIERI BIOMEDCZNEJ I POMIAROWEJ

PL. GRUNWALDZKI 13, BUD. D1, POK. 026A

Laboratorium z Automatyki i robotyki

Typ dokumentu:

Sprawozdanie #1

Data

wykonania

ćwiczenia:

09.10.2013

Tytuł:

Ćwiczenie 2.
BADANIE ODRUCHU PLR.

Autor:

1. Cel ćwiczenia:

Zbadanie odruchu źrenicznego-PLR, które wynika z zachowania źrenicy oka na stymulowanie
pojedyńczym ipulsem światła lub serią impulsów świetlnych.

2. Stymulacja pojedyńczym impulsem światła:

I. Model PLR dla pobudzenia pojedyńczym impulsem światła.

Rysunek 1 Model PLR dla pobudzenia pojedyńczym impulsem światła.

II. Parametry opisujące charakterystyki czasowe odruchu PLR

Rysunek 2. Kształt charakterystyki czasowej odruchu PLR oraz parametry dla pojedynczego impulsu wejściowego

W oparciu o zależności przedstawione na Rysunku 2 dla każdej z charakterystyk umieszczonych na
Rysunku 3 oraz Rysunku 4 wyznaczono poniższe parametry:

2



T

0

- czas opóźnienia zwężenia źrenicy



AR – amplituda reakcji



TS.Tm- czas osiągnięcia maksymalnego zwężenia



T

zw

-czas zwężania źrenicy



T

roz

-czas rozszerzania źrenicy



III.

Odpowiedź PLR na pojedyńczy błysk światła dla zmiennej amplitudy (A) oraz
zmiennego czasu trwania impulsu (t

im

) .

Rysunek 2 Wykres odpowiedzi PLR na stymulację pojedynczym impulsem świetlnym dla zmienianej amplitudy.

Rysunek 3 Wykres odpowiedzi PLR na stymulację pojedynczym impulsem świetlnym dla zmiennego czasu trwania
impulsu.

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0

1

2

3

4

5

Śr

e

d

n

ic

a ź

re

n

ic

y [

m

m

]

czas [s]

Zmiana źrenicy po oświetleniu
jej pojedyńczym impulsem
świetlnym, A=1 mm; tim=1s

Zmiana źrenicy po oświetleniu
jej pojedyńczym impulsem
świetlnym, A=0.5 mm; tim=1s

Zmiana źrenicy po oświetleniu
jej pojedyńczym impulsem
świetlnym, A=0.75 mm; tim=1s

Zmiana źrenicy po oświetleniu
jej pojedyńczym impulsem
świetlnym, A=0.25 mm; tim=1s

-1,2

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0

1

2

3

4

5

Śr

e

d

n

ic

a ź

re

n

ic

y [

m

m

]

czas [s]

Zmiana źrenicy po oświetleniu jej
pojedyńczym impulsem świetlnym
A=1; tim=1

Zmiana źrenicy po oświetleniu jej
pojedyńczym impulsem świetlnym
A=0.5; tim=1

Zmiana źrenicy po oświetleniu jej
pojedyńczym impulsem świetlnym
A=0,75; tim=1

Zmiana źrenicy po oświetleniu jej
pojedyńczym impulsem świetlnym
A=0,25; tim=1

Zmiana źrenicy po oświetleniu jej
pojedyńczym impulsem świetlnym
A=1,5; tim=1

3

Tabela 1 Parametry charakterystyki odpowiedzi PLR w funkcji czasu na pojedynczy błysk światła.

A

t

im

[s]

T

0

[s]

TS.T

m

[s]

T

zw

[s]

T

roz

[s]

AR

1

1

0,15

1,16

1,01

1,4

0,93

0,75

0,18

1,16

0,98

1,4

0,69

0,5

0,12

1,16

1,04

1,4

0,46

0,25

0,15

1,16

1,01

1,4

0,23

1

2

0,15

2,16

2,01

2,4

0,99

1,5

0,15

1,66

1,51

1,9

0,99

0,75

0,15

0,91

0,76

1,15

0,83

0,5

0,15

0,74

0,59

0,9

0,67

0,25

0,15

0,57

0,42

0,73

0,39

3. Stymulacja serią impulsów świetlnych:

I. Model PLR dla pobudzenia serią impulsów świetlnych.

Rysunek 5 Model PLR dla pobudzenia serią impulsów świetlnych.

II. Parametry opisujące charakterystyki czasowe odruchu PLR

Rysunek 6. Kształt charakterystyki czasowej odruchu PLR wraz z opisującymi ją parametrami dla serii impulsów

4

W oparciu o zależności przedstawione na Rysunku 6 dla każdej z charakterystyk umieszczonych na
Błąd! Nie można odnaleźć źródła odwołania. - Rysunek 13

wyznaczono poniższe parametry :



Tmax- czas osiągnięcia maksymalnej średnicy



Tmin- czas osiągnięcia minimalnej średnicy



Amax- maksymalna średnica źrenicy



Amin- maksymalna średnica źrenicy

III. Zależnosć zmiany średnicy źrenicy na działanie serią impulsów dla zmiennej

wartości czasu trwania impulsu (T).

Rysunek 4 Zmiana średnicy źrenicy w funcji czasu, A=1 oraz T=1.

Rysunek 5 Zmiana średnicy źrenicy w funcji czasu, A=1 oraz T=2.

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0

5

10

15

20

Śr

e

d

n

ic

a ź

re

n

ic

y [

m

m

]

czas [s]

Zmiana średnicy źrenicy w
funkcji czasu gdzie; A=1; T=1

Impuls światła, za pomocą
którego stymulujemy źrenicę

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

0

5

10

15

20

Śr

e

d

n

ic

a ź

re

n

ic

y [

m

m

]

czas [s]

Zmiana średnicy źrenicy w
funkcji czasu gdzie; A=1; T=2;
W=40%

Impuls światła, za pomocą
którego stymulujemy źrenicę

5

Rysunek 6 Zmiana średnicy źrenicy w funcji czasu, A=1 oraz T=4.

Rysunek 7 Zmiana średnicy źrenicy w funcji czasu, A=1 oraz T=5.

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

0

5

10

15

20

Śr

ed

n

ica

żr

en

icy [m

m

]

czas [s]

Zmiana średnicy źrenicy w
funkcji czasu gdzie; A=1; T=4;
W=40%

Impuls światła, za pomocą
którego stymulujemy źrenicę

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

0

5

10

15

20

Śr

e

d

n

ic

a ż

re

n

ic

y [

m

m

]

czas [s]

Zmiana średnicy źrenicy w
funkcji czasu gdzie; A=1; T=5;
W=40%

Impuls światła, za pomocą
którego stymulujemy źrenicę

6

Rysunek 8 Zależnosć zmiany średnicy źrenicy na działanie serią impulsów dla zmiennej wartości czasu trwania impulsu

III. Zależnosć zmiany średnicy źrenicy na działanie serią impulsów dla zmiennej

amplitudy (A).

Rysunek 9 Zależnosć zmiany średnicy źrenicy na działanie serią impulsów dla zmiennej amplitudy.

-1,1

-0,9

-0,7

-0,5

-0,3

-0,1

0,1

0

5

10

15

20

Śr

e

d

n

ic

a ź

re

n

ic

y [

m

m

]

czas [s]

Zmiana średnicy źrenicy w funkcji
czasu gdzie; A=1; T=1; W=40%

Zmiana średnicy źrenicy w funkcji
czasu gdzie; A=1; T=2; W=40%

Zmiana średnicy źrenicy w funkcji
czasu gdzie; A=1; T=4; W=40%

Zmiana średnicy źrenicy w funkcji
czasu gdzie; A=1; T=5; W=40%

-3,5

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

0

5

10

15

20

Śr

e

d

n

ic

a ź

re

n

ic

y [

m

m

]

czas[s]

Zmiana średnicy źrenicy w funkcji
czasu gdzie; A=1; T=1; W=40%

Zmiana średnicy źrenicy w funkcji
czasu gdzie; A=2; T=1; W=40%

Zmiana średnicy źrenicy w funkcji
czasu gdzie; A=4; T=1; W=40%

Zmiana średnicy źrenicy w funkcji
czasu gdzie; A=5; T=1; W=40%

7

IV. Zależność zmiany średnicy źrenicy na działanie serią impulsów dla zmiennej wartości

wypełnienia (W).

Rysunek 10 Zależnosć zmiany średnicy źrenicy na działanie serią impulsów dla zmiennej wartości wypełnienia.

Tabela 2 Parametry charakterystyki odpowiedzi PLR w funkcji czasu na działanie serią impulsów.

A

T

W [%]

Tmax

Tmin

Amax

Amin

1

1

40

1,21

0,61

-0,19

-0,55

2

2,00

1,01

-0,04

-0,85

1

4

40

3,55

1,60

0,01

-1,00

5

3,97

1,98

0,01

-1,00

2

1,20

0,61

-0,38

-1,10

4

1

40

1,20

0,62

-0,76

-2,21

5

1,20

0,61

-0,95

-2,76

10

1,10

0,52

-0,04

-0,15

1

1

50

1,22

0,71

-0,28

-0,66

90

1,40

1,90

-0,81

-0,94

-1,2

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0

5

10

15

20

Śr

e

d

n

ic

a ź

re

n

ic

y [

m

m

]

czas [s]

Zmiana średnicy źrenicy w funkcji
czasu gdzie; A=1; T=1; W=40%

Zmiana średnicy źrenicy w funkcji
czasu gdzie; A=1; T=1; W=10%

Zmiana średnicy źrenicy w funkcji
czasu gdzie; A=1; T=1; W=50%

Zmiana średnicy źrenicy w funkcji
czasu gdzie; A=1; T=1; W=90%

8

4. Wnioski oraz obserwacje:

Na podstawie Rysunku 3 oraz Tabeli 1 można powiedzieć, iż zmiana wartości amplitudy nie
wpływa na czas osiągnięcia maksymalnego zwężenia oraz czasu rozszerzenia, wartości
zbliżone są do tych osiągniętych przy pomiarze dla amplitudy równej 1. Dla zwiększającej
się wartości amplitudy można zauważyć wzrost wartości maksymalnej średnicy co oznacza,
że im natężenie wiązki padającej jest większe, tym mocniej zwęża się źrenica, jednocześnie
czas jaki potrzebuje ona do osiągnięcia danego stanu jest identyczny dla każdego przypadku.

Analizując Rysunku 4 oraz Tabeli 1 można stwierdzić, że zmienna wartość czasu trwania
impulsu nie wpływa tylko i wyłącznie na czas opóźnienia zwężenia, pozostałe parametry
zostają znacząco zmienione. Wzrost wartości czasu trwania impulsu pozoduje wzrost średnicy
maksymalnej oraz czasu osiągnięcia tej wartości, rośnie również czas zwężenia. Jednak od
wartości róznej 1.5 nie można zaobserwować dalszego wzrostu średnicy, świadczy to o tym,
że czas trwania impulsu ma swoją wartość graniczną dla którego można zauważyć jaką
największą

wartość

graniczną

ma

impuls.

Po analizie można stwierdzić , że i dłużej oko jest oświetlane tym więcej czasu potrzebuje na
powrót do stanu pierwotnego.

Po analizie Rysunków 7-11 oraz Tabeli 2 można powiedzieć, iż wzrost czasu trwania
impulsów powoduje wzrost minimalnej wartości średnicy źrenicy oraz wartości czasu
potrzebnego na osiągnięcie tej wartości. Po osiągnięciu wartości równej 4 nie można
stwierdzić dlaszego wzrostu minimalnej średnicy źrenicy świadczy to o tym, że czas trwania
impulsu ma swoją wartość graniczną dla którego można zauważyć jaką największą wartość
graniczną ma seria impulsów.

Porównując dane z Rysunku 12 oraz Tabeli 2 można stwierdzić, że wzrost wartości amplitudy
sygnału wejściowego powoduje wzrost maksymalnej oraz minimalnej średnicy źrenicy
jednocześnie czas niezbędny dla osiągnięcia tych wartości nie ulaga zmianie.

Na podstawie Rysunku 13 oraz Tabeli 2 można powiedzieć, że wzrost wartości wypełnienia
sygnału powoduje wzrost minimalnej wartości średnicy źrenicy w trakcie zwężenia oraz
czasu jaki jest potrzebny do osiągniecia tej wartości, rośnie również wartość maksymalnej
średnicy oraz czas niezbędny do jej osiagniecia.