医学传感器复习题目答案电子教案

医学传感器复习题目

答案

1.传感器定义，重要性P1-P2 +PPT

传感器的定义：能感受或响应规定的测量并按照一定规律转换成可用信号输出的器件或装置。

重要性:各个学科的发展与传感器技术有十分密切的关系。例如：工业自动化、农业现代比、航天技术、军事工程、机器人技术、资源开发、海洋探测、环境监测、安全保卫、医疗诊断、交通运输、家用电器等方面都与传感器技术密切相关。这些技术领域的发展都离不开传感器技术的支持，同时也是传感器技术发展的强大动力。离开传感器就没有我们今天的生活。

2.医用传感器定义。PPT

能够感知多数为非电量的生物信息并将其转换成电学量的器件或装置。

3.为何转换成电信号P2 +PPT

反映生命的信息绝大多数属于非电量，其放大和处理是十分困难的。而医学传感器把生物信号换成电信号，经放大器及预处理器进行信号放大和预处理，然后经A/D转换器进行采样，将模拟信号转变为数字信号，输入计算机，然后通过各种数字信号处理算法进行信号分析处理，得到有意义的结果

4.传感器，换能器，执行器的关系

传感器：这种装置用来感知被监测系统的参数，它能把特定的被测参数的信息（包括物理量、化学量和生物量等）按一定规律转换为某种便于处理，易于传输的信号（如电信号、光信号等）。换能器：它是一种装置，这种装置可将能量从一个域（如电能）变换到另一个域（如超声波），反之亦然。推广来讲，它可将能量从一种类型转变成另一种类型。

因此对transducer确切翻译应为换能器。

执行器：它也是一种装置，这种装置接收电能后可对系统状态施加影响，如电机（它可施加扭矩）、水泵（它施加压力或改变流体速度）、电动移动工作台等。

5.医疗哪三个环节需要传感器，举例

诊断（心音、血压、脉搏、呼吸、体温等信息）、治疗（自动呼吸机、电子价值）、监护（监视体温、脉搏、动脉压、静脉压、呼吸和心电等一系列参数的而变化情况），三个环节都离不开传感器。

6.传感器的基本分类

一.传感器按其敏感的工作原理，可以分为物理型、化学型和生物型三大类。

二.按功能分类：电传感器、磁传感器、位移传感器、压力传感器、振动传感器、声传感器、速度传感器、加速度传感器、流量传感器、流速传感器、真空度传感器、温度传感器、湿度传感器、光传感器、射线传感器、分析传感器、仿生传感器、气体传感器和离子传感器等。

三.按行业：工业、环保、军用、宇航、医用

7.医用传感器的分类、举例

答：医用传感器按其敏感的工作原理，可以分为物理型、化学型和生物型三大类。物理传感器是利用物理性质和物理效应制成的传感器；化学传感器是利用化学性质和化学效应制成的传感器；生物传感器是利用生物活性物质作为分子识别系统的传感器。

例如，物理传感器有半导体压阻式传感器，压电效应传感器，光电效应传感器等。化学传感器有湿度传感器，不同种类的离子敏感电极，离子敏场效应管等。生物传感器有酶传感器，微生物传感器，免疫传感器等。

8.被测医学量特点

答：1.被测量生理参数均为低频或超低频信息．频率分布范围在直流一300Hz。

2.生理参数的信号微弱，测量范围分布在μv—mv数量级。

3.被测量的信噪比低．且噪声来源可能是多方面的。人体是一导电体，体外的电场、磁场感应都会在人体内形成测量噪声，干扰生理信息的检测。

4.人体是一有机整体，各器官功能密切相关，传感器所拾取信息往往是由多种参数综合而形成的。

5.随机性信号较多----不确定性因素

9.医用传感器发展方向趋势

答：1.微系统2.智能化3.多参数4.光传感器5.无创检测6.新材料、新原理

10.静态特性和动态特性定义及区别，传感器何种情况下需要评价动态特性

区别：静态特性：输入量为常量，或者变化极慢。动态特性：输入量随时间较快地变化。

输入信号随着时间变化较快的时候需要评价动态特性。

11.静态数学模型，主要指标

指标：线性度，迟滞，重复性，灵敏度，灵敏度误差，分辨力，阈值，稳定性，温度稳定性，抗干扰稳定性，静态误差。

传感器的静态模型常为多项式y=a0+a1x+a2x2+a3x3+···

在经过零点校正后（a0=0）y=a1x+a2x2+a3x3+···

12.线形度三种求法，两端点连线法计算。如何补偿，哪些传感器是线形的，哪些是非线性

的。

线性度三种求法：端点连线法，最佳直线法，最小二乘法。两端点连线的计算：请参照第二章PPT《传感器的基本知识》第26页例题中的第二小问。电容传感器就是非线性传感器，y=a1x。线性传感器——理想，近似。如电位器式传感器。实际的输出——输入曲线与拟合曲线（工作曲线，一般为直线）间必有偏差，其最大偏差的相对值El即为线性度。

补偿方法：同时测量两侧头反向移动信号，再经相减，可消除偶次项。

13.灵敏度定义，求法，与分辨率的关系定义：传感器的灵敏度指传感器达到稳定后输出变化量△y对输入量

△x的比值。

14.求法：k=△y/△x

15.与分辨率的关系：分辨率是指检测仪表能够精确检测出被测量的最小变化的能力。灵敏度越高，分辨率越好。

16.重复性，回程误差，稳定性的区别重复性：反映了传感器在输入量按同一方向（增或减）全量程多次测试

时，所得到的特性曲线的不一致程度。

17.回程误差：也称迟滞误差。常用绝对误差表示。检测回程误差时可选择几个测试点。对应每一输入信号，传感器正行

程及反行程中输出的信号差值的最大者即为回程误差。

18.稳定性：传感器在相当长的时间内仍保持其原性能的能力。

19.准确度与精密度，正确度关系准确度：被测量结果与约定真值一致的程度，是精密

度和正确度的综合。

20.精密度：同一测量条件下测量指示值不一致的程度，反映随机误差大小。

21.正确度：测量结果有规律偏离真值的程度，反映测量结果中系统误差大小。

22.

23.举例说明0阶，一阶，二阶的医用传感器

零阶传感器：y(t)=kx(t)传感器的动态特性用上述方程式来描述的就称为零阶系统。

如：电位器式传感器

一阶传感器：

)(

)(

)(

t

kx

t

y

dt

t

dy

=

+

τ

传感器的动态特性用上述方程式来描述的就称为一阶系统。

如：玻璃液体温度计

二阶传感器：

)(

)(

)(

2

)(2

2

2

2

t

kx

t

y

dt

t

dy

dt

t

y

d

n

n

n

ω

ω

ξω=

+

+

传感器的动态特性用上述方程式来描述的就称

为二阶系统。如：测血压、生理压力传感器、加速度型心音传感器等。

24.传递函数是怎么来的

当传感器的数学模型初值为0时，对其进行拉氏变换，即可得出系统的传递函数25.动态特性评价最常用何种方法，简单计算