医用传感器习题

第一章习题

1.医用传感器的定义、组成及在医用测量系统中的作用？

2.传感器定义中“有用信号”的含义是什么？为什么通常传感器输出信号形式为电信号？

3.何谓物理型、化学型、生物型传感器？

4.何谓直接型、间接型、物性型和结构型传感器？

5.试分析比较医用传感器主要分类方法有何优缺点。

6.人体信息的特殊性及检测的特点？对医用传感器有哪些特殊要求？

7.就医用传感器的发展任选角度写一篇综述（要求附参考资料，不少于1500字.）。

第二章习题

1.何谓传感器的静态特性？写出静态特性的一般数学模型及三种典型形式，并说明物理意义。

2.衡量静态特性的指标主要有哪些？分别说明其定义和物理意义。

3.线性度对应的几种拟和方法的特点及使用时应注意的问题。

4.何谓传感器的动态特性？写出动态特性的数学模型并说明各个量的物理意义。

5.阶跃响应分析中的时域性能指标有哪些？各自的定义及意义。

6.何谓传感器的频率特性？如何描述？

7.分别写出零阶、一阶、二阶传感器对应的特征参数的物理意义及响应特性并说明各自的特点。

8. 画出二阶传感器对单位阶跃信号，在阻尼比ξ＜１，ξ＝１，ξ＞１时，其输出Y(t)的时间响应特性曲线并说明其特点。

9.设X、Y分别为传感器的输入值、输出值，下表列出的为测试结果，计算其端点线性度、平均选点线性度、最小二乘法线性度，并进行比较，根据比较结果得出什么结论？假设另有一组测量值将如何计算？

10. 分别在下面两幅图中标出以下各量：

(1)上升时间； (2)稳定时间； (3)峰值时间； (4)最大超调量

Y(t)

1 1

11. 若有微分方程式为： 其中x 是输入信号，y 是输出信号，a 到h 均为常数。求其时间常数。

12.将某温度计放入100℃的恒温水中，测得如下数据（忽略记录仪惯性）：

根据所列数据，判断此系统是否为一阶系统，如果是，请用最小二乘法求出时间常

数τ(提示：对假定的一阶模型t y A Be

τ-=-，作ln()Y A y =-与时间t 的曲线，判断是否为一阶系统)。

13. 传感器静态特性指标中，准确度和精密度的区别在何处? 其分别反映了系

统的哪一种特性？

14.一个紫外线检流计的阻尼比0.5ξ=，无阻尼固有频率1015.rad s ω-=，输

人一个单位阶跃信号，试确定：(1)超调量(百分比)，(2)稳定时间(±5％)，(3)上

升时间。

15.欲测量10P a 压力，现有两种量程的压力传感器，一个量程为100P a ，精

度为±1.5级，另一个量程为15P a ，精度为±2.5级，问选用哪一个传感器合适?

通过此例说明了什么?

16.某压力传感器是一阶系统，它含有一个波纹管和位移传感器，系统的时间常

数为0.2s ，根据系统的频响特性确定压力脉动的最大频率，其引起的误差必须小于

10%。

17.一个二阶系统的传感器，其阻尼系数0.4ξ=，固有频率10800.rad s ω-=，用

它测量频率1

400.rad s ω-=的正弦变化力，幅值误差及相位偏移各为多少?若采用'1

1000.rad s ω-=，'0.6ξ=的力传感器，测量结果将有多大改善? dy

dy

a bx c hy e fx g

dt dt +++=++

第三章习题(1)

1.何谓电阻式传感器？包括有几种？

2.分别说明何谓应变效应、何谓压阻效应？

3.金属箔应变片有哪些优点？

4.何谓横向效应？横向效应的存在对应变片的性能有何影响？

5.应变片的性能包括哪些？

6.简述电阻应变片产生温度误差的原因及补偿方法。

7.在电桥测量电路中，各桥臂阻值在什么情况下电桥灵敏度最高？试证明之。

8.分别画出常用的四种测量桥路，说明各种桥路的特点，并比较其灵敏度。

9.半导体应变片和金属应变片在工作原理、元件性质和使用范围上有何异同？

10.试用公式比较说明恒压源供电与恒流源供电之区别，得出什么结论？

11.举例说明电阻式传感器在医学测量中的应用。

12.有人在使用电阻应变仪时，发现灵敏度不够，他在差动工作的两臂中各增

加了一片串联的电阻应变片，其参数与原来的应变片相同，问这样做能否达到提高

电桥灵敏度的目的?为什么?应该怎样提高其灵敏度?

13.为了测量悬臂梁的应变，把一个电阻1,R k =Ω 2.0K =以及室温时温度系

数为15110C --︒的应变片安装在梁上，并与图P4-10所式的电桥相连接。电桥检波器

电阻为100Ω，灵敏度为1/A μ︒， 忽略电源内阻抗。求：

(1)如果应变片变化0.1%,计算检波器偏转多少。

(2)假设应变片电阻变化主要由温度变化所引起，试计算室温上升10℃时等效

应变的变化量。

(3)提出一种减小温度影响的方法。

14. 解释名词: 应变片灵敏系数；横向灵敏度；应变极限；疲劳极限；允许电

流；零漂及蠕变。

15.下图为测量示意图，分析说明其测量原理，为使其灵敏度最高，应如何连

接

桥路？（a ）图为差动式结构；（b ）图为非差动式结构；(R 1=R 2=R)

1

第三章习题（2）

1.何谓电容式传感器？有何特点？

2.常见的平行板式电容式传感器有几种形式？分别说明其测量原理。

3.画出电容式压力传感器结构模型并说明测量原理及输出特性。

4.针对电容式血压计结构及测量原理图，推导输出电压与压力之间的关系式。

5.简述电容式微音器的工作测量原理。

6.试比较分析四种桥路形式的灵敏度。

7.写出等效电容的表达式，并分析可得出什么结论？

8.右图中当R →∞时，______和 _____成正比；

当R →0时_____和 ______成正比。

9.在理想情况下，交流电桥12()a a Z Z =______时，12()θθϕϕ=-=______时，

电压灵敏度最大；a= ______ 时，θ=______时，电压灵敏度最小。

10.对面积为1cm 2的平行板电容传感器，其阻抗为100M Ω，求通过高于20HZ

的音频所需要的极距X(极板间介质为空气)。

11.证明平行板电容传感器(无输入位移时电容为C o )与负载电阻R L 和直流电源

V 串联成回路时，电容传感器的输出电压对极板距离的特性是高通滤波器特性。