医用传感器第一章绪论.ppt

医用传感器,Medical sensor,首都医科大学生物医学工程学院,首都医科大学,医用传感器,引言,:,人机系统的机能对应关系,外,界,信,息,感 官,人 脑,肢 体,人 体 系 统,传感器,计算机,执行器,机 器 系 统,Sensor、Transducer,“机电五官”,传感器,信号,调理,多路,模拟,开关,取样,保持,检测系统,功率,放大,激励,装置,低通,滤波,A/D,显示,RAM,CPU,ROM,键盘,计算机总线,D/A,计算机检测系统基本组成框图,被测对象,1-1 传感器的定义和组成,一、,传感器,(,Sensor,),的定义,把特定的被测量信息按一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置。,四层含义：,（1）传感器是一种测量器件或装置,测速发电机、发电机测速传感器,（2）“特定的被测量信息”：非电量,发电机是不是传感器？,物理量,化学量,生物量,电量,（3）“某种可用信号输出”,把外界非电量信息转换成与之有确定对应关系的电量输出的器件或装置。,非电量电测技术,把外界信息按一定规律转换成光信号输出的器件,。,（4）“转换”：传感器、变换器、变送器、换能器、,转换器、探测器,把特定的被测量信息按一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置。,二、传感器的组成,敏感元件,转换元件,被测非电量,有用电量,性能凌驾于人的感官之上：,（1）测量人体无法感知的量,（3）测量范围宽、精确高、可靠性好,（2）恶劣环境下工作,温度传感器：-196 1800,压力传感器：0.01,psi,10000psi,精度：0.1%0.01%,可靠度：8 9 级,例1-,1,电子秤,磅秤,超市打印秤,远距离显示,热敏电阻用于,电热水器,的温度控制,三、传感器的分类,1，物理传感器,2，化学传感器,3，生物传感器,四、传感器的另一分类,电容式、电感式、热电式传感器,位移、速度、温度传感器,分类方法,按输入物理量：,按工作原理：,按能量关系：,按输出信号性质：,按构成原理：,按构成传感器的功能材料：,按高新技术：,能量转换型（有源传感器）,能量控制型（无源传感器）,模拟式、数字式传感器,结构型物性型传感器,半导体传感器,集成传感器、智能传感器,仿生传感器、机器人传感器,例、汽车与传感器,传统：行驶速度、距离、发动机旋转速度、燃料剩余量,安全：安全气囊系统、防盗装置、防滑控制系统、防抱,死装置、电子变速控制装置、汽车“黑匣子”,环保：排气循环装置、电子燃料喷射装置,2.“,汽车导航用传感器”,传感器世界,1997,年,1,期,3.“,汽车安全系统及其传感器”,传感器世界,1997,年,2,期,参考文献：,1.“,汽车安全保障传感器市场”，,传感器世界,，,2001,年,1,期,五、医用传感器的特点和要求,医用传感器有以下特性：,（1）较高的灵敏度和信噪比，以保证能检测出微小的有用信息,（2）良好的线性和快速响应，以保证信号变换后不失真并能是输出信号及时跟随输入信号的变化,（3）良好的稳定性和互换性，以保证输出信号受环境影响小而保持稳定。,医用传感器的要求：,（,1）传感器必须与生物体内的化学成分相容，要求它既不被腐蚀也不给生物体带来毒性。,（2）传感器的形状、尺寸和结构应和被检测部位的结构相适应，使用时不应损伤组织，不给生理活动带来负担，也不应干扰正常生理功能。,（3）传感器和人要有足够的电绝缘，即使传感器损坏的情况下，人体受到的电压必须低于安全值。,（4）对植入体内长期使用的传感器，不应对体内有不良刺激,（5）在结构上便于消毒,六、传感器在医疗及人体医学上的应用,医用电子学,医用传感器：人体内部温度、血 液、呼吸流量、肿瘤、心音、,腔内压力、心脑电波,等等,医用传感器的主要用途：,（1）提供诊断用信息；,（2）监护；,（3）人体控制；,（4）临床检验。,七、医用传感器的发展,1、多功能精密陶瓷与传感器,2、生物功能性物质与传感器,3、微细加工技术与超小型传感器,4、智能化和多功能化,八、检测技术的发展趋势,1.,不断提高检测系统的测量精度、量程范围、延长使用寿命、提高可靠性：,随着科学技术的不断发 展，人们对检测系统的测量精度要求也相应地在提高。近年来，人们研制出许多高精度和宽量程的检测仪器以满足各种需要。人们还对传感器的可靠性和故障率的数学模型进行了大量的研究，使得检测系统的可靠性及寿命大幅度的提高。现在，许多检测系统可以在极其恶劣的环境下连续工作数十万小时。目前，人们正在不断努力进一步提高检测系统的各项性能指标,。,提高测量精度,数字电压、欧姆表,将量程切换到,2V,时，最小显示值为,1V,提高可靠性,承受剧烈振动,2.,应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域,月球车,2.,应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域（续）,安全检查,3.,发展集成化、功能化的传感器,可拍照的手机,4.,采用计算机技术，使检测技术智能化,面部 识别技术,4.,采用计算机技术，使检测技术智能化（续）,单片机芯片,九、课程及教材,2、关于教材,3、参考书及资料,:,樊尚春,.2004.,传感器技术及应用,.,北京：北京航空航天大学出版社,1、课程特点：理论性、综合性、实践性很强的学科,内容离散,知识密集程度高,设计与实践,