医用传感器

1、医用传感器的主要用途：提供信息、监护、生化检验、自动控制、参与治疗
2、医用传感器应具有以下特性：
尽可能高的信噪比，以便于在干扰和噪声的背景中提取有用的信息
良好的精确性，以保证检测出的信号准确、可靠
足够快的响应速度，能够跟随生物体信号量的变化
良好的稳定性，保持长时间检测飘移很小，输出稳定
较好的互换性，调试、维修方便
3、传感器的静态特性可以用：y=a0+a1x+a2x^2+a3x^3+……anx^n
静态特性指标：测量范围和灵敏度、线性度、迟滞、稳定性、环境特性
4、传感器的动态特性一般用常系数线性微分方程作为数学模型
5、传感器的动态响应：输入信号从某一状态到另一个稳定状态时输出信号也跟着变化。

输出信号到达新的稳定的稳定状态以前的响应特性叫做瞬态响应，当时间t趋于无穷大时传感器的输出状态叫做稳态响应。

6、传感器的误差：第一种误差源是把传感器放入测量位置的过程造成的。

第二种误差源是传感器的穿在引起的。

第三种误差源是传感器本身的特性引起的误差。

对传感器特性的两个基本要求：输入为零时输出也要为零；对某个确定的输入值，按照对应关系输出的值也是确定的。

7、电阻式传感器：把一些非电量的生物参数转换为具有一定函数关系的电阻变化，从而得到所需要的电量的传感器称为电阻式传感器。

8、应变效应：金属导体或者金属半导体在受到外力作用时其电阻也随之变化称为应变效应。

9、温度补偿：为了进一步补偿温度对测量带来的的影响，获得较高的输出精度，需要采取温度补偿线路，方法之一就是在电源回路用串联二极管进行补偿。

10、电容式传感器：将被测的非电量转换成电容变化的器件或装置，称为电容式传感器。

11、电容式传感器的误差分析：
减小环境温度、温度变化说产生的误差。

消除和减小边缘效应，适当减小极间距，可减小边缘效应减小的影响。

消除和减小寄生电容，如驱动电缆法和整体屏蔽法。

漏电阻的影响，防止和减小外界干扰或采用差动结构。

12、电容式传感器的医学应用：电容式压力传感器及血压测量、直流极化型电容传感器及呼吸测量、电容式位置传感器及心电图测量
13、电感式传感器：一种建立在电磁感应的基础上，利用线圈的自感L和互感M的变化来实现测量的一种装置。

14、自感式传感器由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。

差动式自感传感器（S=2L/θ）和单个的自感器（S=2L/θ）相比灵敏度提高了一倍。

15、电涡流效应：在通以高频电流的线圈会产生高频磁场，当直线位移上的导体接近该磁场时，会在表面产生电涡流，这种现象称为电涡流效应。

16、压电式传感器（一种有源传感器）
压电效应：某些物质沿一定的方向受到外力的作用而产生机械变形时，内部会产生极化现象，同时在其表面产生电荷，当撤去外力时，这些物质又重新回到不带电的状态，这种将机械能转换成电能的现象称为压电效应。

17、压电传感器是一种典型的力敏传感器，凡是最终能转换成为力的机械量，如位移、压力、冲击等，都可以用相应的压电传感器进行测量。

18、压电传感器的应用：压电陶瓷点火器、PVDF压电传感器、谐振式石英晶体温度传感器、石英晶振微天平传感器
19、在X轴方向上受到压力或者是拉力时，晶体在X轴方向出现电荷，而在Y轴和Z轴没有出现电荷。

在Y轴方向上受到压力或者拉力时，电荷出现在X轴方向上，而在Y轴和Z 轴没有电荷出现。

在Z轴方向施加外力时，晶体不会发生压电效应。

20、电畴：具有自发极化的晶体中存在一些自发极化取向一致的微小区域，称为电畴。

21、未经过极化处理的压电陶瓷的自发极化方向是随机的，故没有压电性。

当自发极化电畴在高压直流电场下，依外电场方向重新排列并在撤消外电场后陶瓷体仍保留着一定的总体剩余极化，故使陶瓷体有了压电性，成为压电陶瓷。

22、磁电式传感器：利用电磁感应原理将运动速度转换成线圈中的感应电动势输出的传感器。

23、霍尔效应：置于磁场中的导体（或半导体），当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向会产生电动势（霍尔电势），称为霍尔效应。

24、磁敏二极管和磁敏三极管
25、热电偶传感器是利用温差现象制成的热敏传感器。

具有测温范围宽、性能稳定、准确可靠等优点。

26、温差电现象：将两种不同材料的导体组成一个闭合回路，如果两个结点的温度不同，则回路将产生一定的电流（电势），其大小和材料性质及结点温度有关，这种现象为温差电现象。

27、热电偶的基本定则：均质回路定则、中间金属定则、中间温度定则、组成定则
热电偶式传感器的冷端补偿：冰浴法、补偿导线法、补正系数修正法、补偿电桥法
28、热电式传感器的医学应用：1、接触式温度测量：体温监测、局部温度测量、生理指标的测量。

2、非接触式温度测量
部分课后答案：
1、生物医学信号有那些特点？由此对医用传感器有那些要求？
答：生物医学信号的特点：非电量、信号微弱、信噪比低、频率低；对医用传感器的要求：高灵敏度、高信噪比、良好的精确性、足够快的响应速度、良好的稳定性和较好的互换性。

2、医用传感器有那些用途和分类方法？
3、答：医用传感器的主要用途：提供信息、监护、生化检验、自动控制、参与治疗。

根据工作原理分为：物理、生物、化学传感器；按照被测量的种类分为：位移、流量、温度、速度传感器等等；按照对人体器官功能分类：视觉、光学、听觉传感器等。

4、医用传感器主要是用于人体的，与一般传感器相比，还必须满足那些条件
答：生物相容性；物理适形性；电的安全性；使用方便性。