生物医学传感与检测原理- 习题及答案 侯文生 ch04 生物力学效应的传感与生物信号检测.docx

第四章 生物力学效应的传感与生物信号检测 简答题 简述电阻应变片的横向效应。 答：金属电阻丝制成应变片时，在电阻丝的弯段，电阻的变化率与直段不同，导致应变片的灵敏系数比直段线材的灵敏度小，即产生横向效应。 一种脉搏波传感器采用悬臂梁和电阻应变片结构，电阳应变片及接入恒压式等臂电桥电路，阻值为 300，桥压 U=20V，电阻应变片灵敏度系数 K=3，当被测最产生的应变为 400（微应变）时： (1) 计算空載输出电压； （2）计算当负载电阻 Ri=4k2时，带负载及时的输出电压 UsC: (3）如何进一步提高该测量电路的灵敏度？ (4）如何对上述测量电路进行温度补偿？ 答：（1）略 （2）略 （3）增加检测电路的灵敏度；增加检测电路的电阻；增加检测电路的电感。 （4）增加应变片。 为了测量悬臂梁的应变，把一个 R-1k2、x=2 及室温时温度系数为3.8×10°/C的应变片安装在悬臂梁上，并与如图所示的电桥相连接。电桥检波器电阻为 100，灵敏度为 1°/uA，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度？ (2）假设应变片电阻变化主要由温度变化引起，试计算室温上升 10°C时等效应变的变化量。 (3) 提出一种减小此温度影响的方法。 答：（1）略。 （2）略 （3）使用温度稳定的电阻来消除温度效应。 4、如果将100电阻应变片贴在弹性试件上，若试件的受力横截面积 S=0.5×10-4m2，弹性模量 卫-2×1011N/m?，若有F=5x104N 的拉力引起应变电阻变化为1。试求该应变片的灵敏度系数。 答：灵敏度系数为2。 5、弹性应变片等形变-阻抗敏感型传感器可用于测量呼吸过程引起的胸腔或腹腔形态变化，请设计一个可洞量呼吸频率的穿戴式检测装置方案，并说明各主要部分的工作原理。 答：略。 6、简述差动变压器配接相敏整流交流电桥的工作原理及功能。 答：略。 7、利用自感或互感式电感传感器，设计可用于检测人体生理信息〔如血 压、脉搏、呼吸等信息）的检测装置，简述其设计思想和实现原理。 答：人体传感器的工作原理是利用红外线技术，通过感应人体的热量来判断人体的活动状态。当人体靠近传感器时，传感器会感应到人体发出的红外线信号，然后将信号转化为电信号，通过电路处理后输出给控制器。控制器根据接收到的信号来判断人体的活动状态，从而控制灯光、空调等设备的开关。 8、压电传感器采用电荷放大器与采用电压放大器相比有何优点？ 答：电压放大器与电荷放大器相比,具有电路简单、元件少、价格便宜、工作可靠等优点。 9、压电石英的压电常数矩阵为： (1）根据压电石英的压电常数矩阵，说明压电石英可通过哪几种基本变形方式将机械能转换为电能，并分别给出对应的压电常数。 (2）当压电石英受力时，如图所示，在压电石英片上表面产生的是正电荷还是负电荷？给出起作用的压电常数的的下标。 答：略。 10、简述PVDF 压电传感器的特点及潜在生物医学传感检测应用。 答：薄膜柔软，灵敏度高。临床医学诊断、疾患程度测定、术后疗效评价、体育训练等。 11、简述心音信号检测可以用哪些类型的传感器进行检测？简述其基本原理。 答：利用导管端部压电式传感器可以从心室内局部检测心音（心内心音图）。心室导管式微音器装置，该装置在导管顶端装有一个空心圆筒的钛酸银陶瓷元件，利用膜片受力形变使两压电陶瓷元件弯曲产生压电效应来测量压力，该装置能做到小得足以用 17号薄壁针直接导入左心室。较大、较坚实的单腔或双腔式的可以通过外国静脉或动脉导入。 12、足底压力测量对评估运动功能、糖尿病足的病理特征有重要应用价值，请利用电阻传感器设计一个可检测足底多点压力分布的一个检测装置方案，并说明各主要部分的工作原理。 答：略。