医学仪器原理及设计试题库

一、简答题

第一章

1、简述医疗器械的定义。

指那些单独或组合应用于人体的仪器、设备、器具、材料或其它物品，包括所需要的软件；

2、简述生物医学信号的基本特征。

不稳定性非线性概率性

3、简述医疗仪器的特殊性。

噪声特性、个体差异与系统性、生理机能的自然性、接触界面的多样性

操作与安全性

4、画出医学电子仪器的结构框图，简述各组成部分的作用

（1）被测量（被测对象）：需要医学仪器测量的人体的物理量、化学量、特性和状态等。

（2）传感器：传感器是将一种能量转换成另一种能量的器件。

（3）生物信息的处理：为了从检测到的信号中获得更多的有用信息，同时使信息的特征更明确、更

准确、更直观

（4）生物信息的记录与显示系统：记录显示，供人可直接观察

5、简述医学仪器的主要技术指标。

准确度：衡量仪器测量系统误差的一个尺度

精密度：指仪器对测量结果区分程度的一种度量

输入阻抗：外加稳态作用力输入变量X1 （如电压、力、压强等）与相应稳态流速输入变量X2 （如电流、速度、流量等）之比为仪器的输入阻抗。

灵敏度：指输出变化量与引起它变化的输入变化量之比。

频率响应：仪器保持线性输出时，允许其输入频率变化的范围，它是衡量系统增益随频率变化的一个尺度

信噪比：定义为信号功率PS与噪声功率PN之比

零点漂移：仪器的输入量在恒定不变（或无输入信号）和恒定条件下，输出量偏离原来起始值而上、下漂动、缓慢变化的现象

共摸抑制比：放大差模信号和抑制共模信号的能力为共模抑制比

6、简述医学仪器的设计步骤。

（1）建立生理模型（2）系统设计（3）试验样机设计（4）动物实验研究

（5）临床试验（6）医疗仪器新产品的审批和注册

第二章

1、简述干扰耦合的途径。

（1）传导耦合：经导线传播将干扰引入测试系统称为传导耦合

（2）经公共阻抗耦合：在测试系统内部各单元电路之间、或者两种测试系统之间存在公共阻抗，由电流流经公共阻抗形成压降造成干扰

（3）电场和磁场耦合

（4）近场感应耦合：电容性耦合与电感性耦合

2、简述干扰形成的三个条件。

干扰源、耦合通道、敏感电路

3、简述电磁兼容性设计原则。

抑制来自外部的干扰和抑制系统本身对外界其他设备的干扰

4、生物电信号测量系统对来自测量系统之外的干扰十分敏感，简述其原因。

5、简述减少电感性耦合的基本措施。

（1）远离干扰源，削弱干扰源的影响

（2）采用绞合线的走线方式：每个绞合结的微小面积所引起的感应电压大体相等，但由于相邻绞合结的方向相反，使局部的感应电压相互抵消

（3）尽量减小耦合通路，即减小面积A和值

6、简述减少电容性耦合的基本措施。

接地良好的优质屏蔽线

7、简述噪声的一般性质。

均方值表示噪声的强度，概率密度表示噪声在幅度域中的分布密度，功率谱密度表示在频域中的特性。

8、简述生物医学测量系统中噪声的主要类型。

（1）1/f 噪声（低频噪声）：()

K S f f

（2）热噪声：2

4t

U kTR f ，()

4S f kTR

（3）散粒噪声：

2

2DC I qI f

9、带宽加倍，对于白噪声来说其噪声功率如何变化？粉红色噪声又将如何？

10、噪声系数的定义，多级放大器的总噪声系数如何计算？

/S /i i o o

F

S N N 总的输出噪声功率源电阻产生的输出噪声功率总的等效输入噪声功率源的热噪声功率

输入信噪比输出信噪比

3241

112123

111no

p ns

p p p p p p P F F F F

F A P A A A A A A 11

1/1

/1

p ns n i i o n

o o p

ns

p

ns

p ns

n p ns

A P P S N N P F S N A P A P A P P F A P 12122

ns ns p p n p n P P A A P A P 第三章

1、对生物电前置放大器的有哪些基本要求？

高输入阻抗；高共模抑制比；低噪声、低漂移；设置保护电路

2、简述三运放差动放大器元器件选择的一般原则。

通过测量，确定共模抑制比严格对称的A1、A2（通常相差不应超过

0.5dB ）和高共模抑制比参数的

A3

（通常大100dB ）

3、简述选用集成仪用运算放大器要考虑的主要技术参数？

输入阻抗、共模抑制比、偏置电流、输入失调电压、输入噪声

4、简述浮地概念。

利用诸如电磁耦合或光电耦合等隔离技术，信号从浮地部分传递到接地部分，两部分之间没有电路上的直接联系

5、生物电测量中采用隔离级设计的主要目的是什么？实现电气隔离一般有哪两种方法？

（1）目的：保障从身安全，消除电源、地线干扰。（2）方法：电磁耦合；光电耦合。

6、画出电磁耦合的原理框图，简述其工作原理。

放大

调制

解调

放大

浮置电源

直流电源

载波发生

U

O

U i

工作原理：通过调制电路，把低频信号调制在高频载波上，经过变压器耦合，再解调，恢复生物信号。主要由于变压器不传递低频、直流信号。

7、屏蔽驱动电路的主要作用是什么？并分析该电路是如何实现其功能的。

（1）作用是使引线屏蔽层分布电容的两端电压保持相等（2）

第四章

1、电极的主要功能是什么？

电极除了必须具有传导电流的能力外，主要的功能是完成一个换能的作用，因为电流在体内是靠离子传导的，而在电极和导线中则是靠电子传导的。因此电极必须起换能器的作用，将离子电流转换成电子电流。

2、画出电极/电解液界面等效电路，简述各元件的意义。

在电流密度很小时，电极与电解液界面可用如图的等效电路表示。