第一章传感器概述.ppt

①生物力学( Biomechanics) ②生物材料学(Biomaterial) ③生物系统的建模与控制 ④生物医学信号检测(Biomedical Signalmeasurenciat)：是对生物体中包含的生命现象、状态、性质和成分等信息进行检测和量化的技术。对生物电信号检测已成为临床诊断不可缺少的重要设备。在血压、体液离子浓度、生物活性物质等检测方面也广泛应用于临床。另外在生物信号检测、生物传感器的研制领域方面都已取得较大的进 ⑤生物医学信号处理(Biomedical Signal Processing)：是从被干扰和噪声淹没的信号中提取有用的生物医学信息特征。目前应用叠加平均技术已成功记录了心脏晚电位与诱发脑电等极弱生理信号。根据这些原理研制中医诊断系统已在临床上获得应用。 ⑥医学图像技术（Biomedical Image）：在生物医学工程研究中占有重要地位，它是把生物体中的有关信息以图像形成提取并显示出来。目前超声成像，CT、磁共振成像，放射性提素成像等已在临床上广泛应用，这些设备在临床医疗装备中占有重要份额。 ⑦物理因子的生物效应及治疗作用⑧人工器官⑨中医工程⑩生化工程 第一章 引言 1.1 传感器的定义与作用 1.2 传感器的组成与分类 1.3 传感器的发展趋势 1.1 什么是传感器、生物医学传感器？ Biomedical sensors ：是指获取人体生理病理信息的换能器或变送器，是生物医学工程的一个重要分支。 人体通过感觉器官接收外界信号，将这些信号传送给大脑，大脑把这些信号分析处理传递给肌体。 如果用机器完成这一过程，计算机相当人的大脑，执行机构相当人的肌体，传感器相当于人的五官和皮肤。 好比人体感官的延长，称“电五官”。 生活中的传感器： 电冰箱、电饭煲中的温度传感器; 空调中的温度和湿度传感器; 煤气灶中的煤气泄漏传感器; 水表、电表、电视机和影碟机中的红外遥控器; 照相机中的光传感器; 汽车中燃料计和速度计等等，不胜枚举。 传感器的基本要求 输出信号与被测量之间具有唯一确定的因果关系，是被测量的单值函数 输出信号能与电子系统、信号处理系统或光学系统匹配，便于传输、转换、处理和显示 具有尽可能宽的动态范围、良好的响应特性、足够高的分辨率和信噪比 对被测量的干扰尽可能小，尽可能不消耗被测系统的能量，不改变被测系统原有的状态 性能稳定可靠，不受被测量参数因素的影响，抗外界干扰能力强 便于加工制造，具有可互换性 适应性强，具有一定的过载能力 成本低，寿命长，使用维修方便 1.2.1 传感器的组成 国标GB/T14479-93规定传感器图用图形符号 表示方法： 　正方形表示转换元件, 　三角形表示敏感元件； 　X 表示被测量符号， 　* 表示转换原理。 1.2 .2传感器的分类 (2) 按能量关系分类, 可分为能量控制型和能量转换型两大类。 1.3 传感器及生物医学传感器的发展趋势 生物医学传感器的特殊性 正常生理生化状态的易干扰性 无创和无接触传感器的发展 植入式或埋入式传感器的发展 生理信号自身的特点（低频、微弱、随机、个体差异大、多参数相互影响） 生物体的特性（超声耦合剂的应用） 使用对象、使用环境的广泛性差异 1.4 传感器的性能和评价 1.4 传感器的性能和评价 　　当输入量随时间较快地变化（动态或暂态信号）时，输入与输出的对应关系称为动态特性。 　　传感器输出与输入关系可用微分方程来描述。理论上，将微分方程中的一阶及以上的微分项取为零时，即得到静态特性。因此，传感器的静态特性只是动态特性的一个特例。 1.4 传感器的性能和评价 实际上传感器的静态特性要包括非线性和随机性等因素，如果把这些因素都引入微分方程．将使问题复杂化。为避免这种情况，总是把静态特性和动态特性分开考虑。 传感器除了描述输出输入关系的特性之外，还有与使用条件、使用环境、使用要求等有关的特性(温度、湿度、大气压等)。 静态标准环境：没有加速度、振动、冲击、室温20±5℃下、相对湿度不大于85%、一个标准大气压±8kPa下。 1.4 传感器的性能和评价 传感器的输出与输入具有确定的对应关系最好呈线性关系。但一般情况下，输出输入不会符合所要求的线性关系，同时由于存在迟滞、蠕变、摩擦、间隙和松动等各种因素以及外界条件的影响，使输出输入对应关系的唯一确定性也不能实现。考虑了这些情况之后，传感器的输出输入作用图大致如图所示。 1.4.1传感器的静态特性及主要静