生物医学传感器设计报告

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1、东南大学生物科学与医学工程学院生物医学传感器设计报告专业：生物医学工程姓名：学号：实验室:东南大学医用电子技术实验中心设计时间：2014年8月25日—2014年9月5日评定成绩：审阅教师：252014年9月12日目录1传感器性能指标的测试32.血氧信号的检测62.1课题背景62.2系统设计102.2.1设计要求102.2.2设计思路111.基本思路112.单元模块设计11（1）探头11（2）控制电路12（3）滤波13（4）交直流分离15交流分离电路162.3系统调试162.4实验中存在的问题及反思183．总结18254．参考文献195．附录201传感器性能指标的测试一、实

2、验目的1.通过查阅资料，了解传感器的性能及应用；2.学会自主制定检测方案；3.通过实际检测，熟悉和掌握各种传感器的性能指标，为后继设计提供依据。二、实验原理251．电偶传感器：两种不同的金属组成回路时，若两个接触点温度不同，则回路中就有电流通过，称为温差电现象或塞贝克效应。热电偶传感器就是利用这种效应制成的热敏传感器。它具有测温范围宽、性能稳定、准确可靠等优点，应用广泛。温度差现象：在塞贝克效应中，若保持两接触点的温度差，回路中就存在恒定的电势。塞贝克电势可用下式表示：式中：α、β均为热电偶常数；T1为第一接触点上的被测温度；T2为第二接触点上的参考温度（通常为0°C）。

3、常用材料的β较小，故在温差不大时，近似于线性关系。2.电阻：热敏电阻是一种对温度敏感的具有负电阻温度系数的温敏远见，由氧化锰、氧化镍、氧化钴等氧化物和陶瓷、半导体材料制成，其电阻率比金属大得多。用于生物医学的热敏电阻的电阻率约为0.1~100Ώ.m，通常做成珠状、圆盘状、薄片状、杆状和环状的器件，具有尺寸小、灵敏度高和很好的长期稳定性等特点，应用很广。3.传感器：光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。它可用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛

4、应用。三、实验数据及分析1．热电偶传感器温度电压（mv）组一组二661.491.5631.331.3525601.241.22571.111.15411.01510.890.9480.760.74450.640.62420.510.52390.410.4360.30.29330.190.18300.10.09从图表以及下图中可以看出热电耦随温度的降低电势差减小。斜率为K=0.038（mv/℃）电势差随温度变化关系图如下图示。2.热敏电阻温度（）电阻（Ω）组一组二79130.613130.6122576129.513129.5173128.263128.26570127.1

5、79127.1867125.998125.99764124.779124.7861123.644123.64558122.288122.28955121.274121.27752119.782119.78649118.852118.85446117.862117.86343116.789116.7940115.92115.91937114.782114.78134113.536113.53531112.412112.411从上表与下图中可以看出热敏电阻随着温度的下降电阻减小，其中斜率K=0.380Ω/253.光电传感器截止（遮挡）导通（不遮挡）5.02V610mv4.血氧

6、探头交流电压直流电压红外组员1360mv1.25V组员2280mv1.01V红光组员1380mv2.10V组员2300mv2.10V组员1的Q值=0.628组员2的Q值=0.52252.血氧信号的检测2.1课题背景2.1.1临床意义血氧饱和度是呼吸循环的重要生理参数。人体的新陈代谢过程是生物氧化过程，而新陈代谢过程中所需要的氧，是通过呼吸系统进入人体血液，与血液红细胞中的血红蛋白(Hb)，结合成氧合血红蛋白(HbO2)，再输送到人体各部分组织细胞中去。许多临床疾病会造成氧供给的缺乏，这将直接影响细胞的正常新陈代谢，严重的还会威胁人的生命，所以动脉血氧浓度的实时监测在临床救

7、护中非常重要。一般情况下人体的血氧饱和度是正常的（动脉约98%，静脉约75%），人体手术后需要检测血氧饱和度，例如在急性心肌梗死患者恢复期测定混合静脉血氧饱和度可以有效判断左室收缩功能，对急性心肌梗死患者左室功能的恢复有明显的预测作用。在腹部手术后利用血氧饱和度对于低氧血症监测。由于脉搏血氧饱和度仪发现的低血氧饱和度早于临床表现，且利用血氧饱和度监测比较直观，方便，无需反复抽血。可以针对性的加强术后低氧血症的预防及护理。2.1.2检测原理脉搏血氧的测量原理是根据郎伯一比尔定律(Lambert—BeerLaw)，采用光电技术进行