2025年大学本科三年级（生物医学工程）医学仪器设计测试题及答案.doc

2025年大学本科三年级（生物医学工程）医学仪器设计测试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：本卷共6题，每题5分。在每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案的序号填在括号内。

1. 以下哪种传感器常用于检测人体生理信号中的血压信号？（ ）
A. 应变片传感器
B. 光电传感器
C. 霍尔传感器
D. 热电偶传感器
2. 在医学仪器设计中，关于信号放大电路，以下说法错误的是（ ）
A. 能提高信号幅度
B. 能增强信号抗干扰能力
C. 放大倍数越高越好
D. 需考虑信号失真问题
3. 对于生物电信号的采集，以下哪种滤波方式可有效去除50Hz工频干扰？（ ）
A. 低通滤波
B. 高通滤波
C. 带通滤波
D. 带阻滤波
4. 医学仪器中的微处理器主要用于（ ）
A. 信号采集
B. 信号放大
C. 数据处理与控制
D. 显示输出
5. 设计一款用于检测心率的医学仪器，其核心算法应基于（ ）
A. 傅里叶变换
B. 小波变换
C. 自适应滤波
D. 阈值检测
6. 关于医学仪器的电源设计，以下正确的是（ ）
A. 只需提供稳定的直流电源
B. 无需考虑电源的电磁兼容性
C. 要保证电源的可靠性和安全性
D. 电源功率越大越好

第II卷（非选择题 共70分）

（一）填空题（共10分）
答题要求：本大题共5空，每空2分。请将答案填在题中的横线上。

1. 医学仪器设计中，常用的传感器分类方式有按______、按工作原理等。
2. 生物电信号的特点包括______、微弱性、易受干扰性等。
3. 信号调理电路包括______、滤波、放大、线性化等环节。
4. 医学仪器的软件设计流程一般有需求分析、______、编码、测试等阶段。
5. 人体生理参数检测的无创检测方法优点有______、患者易接受等。

（二）简答题（共20分）
答题要求：本大题共4题，每题5分。简要回答问题。

1. 简述医学仪器设计中对传感器的基本要求。
2. 说明信号放大电路在医学仪器中的作用及设计要点。
3. 简述医学仪器软件设计中如何提高系统的可靠性。
4. 人体生理信号检测时，如何减少外界干扰对信号的影响？

（三）设计题（共20分）
答题要求：请设计一个简单的体温检测电路，要求包括传感器、信号调理电路和显示电路。简要说明各部分的作用及选用的元件。

（四）分析题（共10分）
材料：某医学仪器在检测过程中出现信号波动较大的情况。经检查，传感器工作正常，信号调理电路参数也无明显异常，但干扰源未知。
答题要求：分析可能导致信号波动大的原因，并提出解决措施。（每个原因及措施简要说明，150字左右）

（五）综合题（共10分）
材料：随着医疗技术的发展，可穿戴式医学仪器越来越受到关注。它能实时监测人体多种生理参数，如心率、血压、血糖等。
答题要求：请阐述可穿戴式医学仪器设计中面临的主要挑战，并提出相应的解决策略。（每个挑战及策略简要说明，150字左右）

答案：
第I卷：1. A 2. C 3. D 4. C 5. D 6. C
第II卷：（一）1. 被测量 2. 多样性 3. 阻抗匹配 4. 设计 5. 无创伤
（二）1. 灵敏度高、线性度好、响应特性好、抗干扰能力强等（合理即可）。2. 作用是提高信号幅度便于后续处理；要点有合适放大倍数、低噪声、高共模抑制比等。3. 采用可靠算法、进行容错设计、增加冗余处理、严格测试等。4. 采用屏蔽技术、合理布线、滤波处理、优化传感器位置等。
（三）传感器选用热敏电阻，利用其阻值随温度变化特性检测体温；信号调理电路进行放大、线性化处理；显示电路用数码管显示体温值。
（四）原因可能是存在电磁干扰，如附近有强电磁设备工作；或者接地不良。措施可加强屏蔽，对仪器进行电磁屏蔽处理；检查接地线路，确保良好接地。
（五）挑战：功耗大，影响续航；舒适性差，穿戴不舒适；信号易受干扰。策略：采用低功耗芯片和优化电路设计降低功耗；选用柔软舒适材料制作穿戴部件；加强抗干扰措施，如滤波、屏蔽等。