生物医学传感器 简答题汇总

生物医学传感器与一般传感器相比，还必须满足

1.材料无毒，且与生物体组织有良好的相容性；

2.检测时，长期接触不会影响或尽可能少影响正常生理活动；

3.有良好的电气安全性

4.在结构和性能上便于清洁和消毒，防止交叉感染。 生物信号有哪些特点对医学传感器有哪些要求

特点：1.非电量信号；2.生物信号十分微弱；3.信噪比低；4.变化频率低；5.无创伤的检测； 要求：1.灵敏度高；2.信噪比高；3.良好的精确性；4.响应速度快；5.稳定性；6.互换性； 什么是应变效应什么是压阻效应两者有何异同

应变效应：金属电阻受力后尺寸变化引起阻值变化；压阻效应：半导体电阻受力后电阻率变化引起电阻值变化；同：都受到作用力，其结果都会导致电阻值的变化。异：导致阻值变化的原因不同，前者因尺寸变化引起，后者主要因电阻率变化引起。

直流单臂电桥的非线性误差如何产生如何解决

产生条件：△R1<

用传感器静态方程说明差动测量方法的优点（加图）

两个传感器的差动输出消除了单个传感器输出的零位误差和偶次非线性项，得到了对称于原点的输出曲线并扩大了测量的线性范围，而且使灵敏度提高了一倍。

分析哪些因素引起应变片的温度误差，写出相对误差表达式。

因素：由于金属敏感栅电阻本身随温度变化，试件材料和敏感栅材料线膨胀系数不同而引起； 公式：t -k t )/(g s ）△β（βα△△+=t R R

α：电阻丝的电阻温度系数 k ：应变片灵敏系数 βs ：试件材料线膨胀系数 βg ：敏感栅..... 简述变级距型和变面积型电容传感器采用差动结构的好处。

变级距型电容传感器:灵敏度提高一倍，非线性误差减小；

变面积型电容传感器：提高灵敏度，减小边缘效应，改善非线性；

采用运算放大器作变级距电容传感器测量电路，其输出特性是否为线性（加图）

是线性的。如图，因：C U C U i /00&&-= 所以：s U d C U i ε/00&&-= ，即 输出与距离的变化

呈线性关系。

压电元件的前置放大器有哪几种类型作用

电压放大器和电荷放大器；作用：把微弱信号放大；把传感器的高输出阻抗变为低输出阻抗。 简述压电效应和应变效应的区别和联系。

同：都要对物体施加力。异：压电效应使机械能转化成电能；应变效应本身无无能量转换过程，仅通过应力改变电阻的阻值。

简述基于超声多普勒效应的血流测速计的测量原理。

发射极片的压电晶体在高频电压信号的作用下，因逆压电效应而产生高频机械振动，即发射超声波。超声波入射到血管内运动着的血液颗粒上，超声波经血液颗粒散射后被接收极片吸收。接收极片的压电晶体因正压电效应将超声波的机械振动转换成高频电压信号。由于多普勒效应使得发射和接收信号频率产生频移。

请举出一种具有机电能量转换性能的物理传感器，并举例说明它在医学中的作用。

压电传感器。基于超声多普勒效应的血流测速计中用到两个压电晶体，一个作为超声波发射器（逆压电效应），一个作为超声波接收器（正压电效应）。

简述用直流电桥作为金属热电阻的测量电路时，电桥有何特点

因为金属热电阻的电阻值低，导线的电阻值不可忽略，采用三线

式测量电路。

请解释图示负温度系数热敏电阻的静态伏安特性曲线的意义

Oa段：线性工作区。当电流很小时，不足以使热敏电阻产生温升，则其电阻值只决定于环境温度，伏-安特性呈线性，遵循欧姆定律，主要用于测温。

ab段：非线性正阻区。电流增大，元件功耗大，引起元件发热升温，热敏电阻值下降，电压缓慢增加，形成非线性区域。

cd段：非线性负阻区。电流增大到Im，电压增大到Um，元件升温加剧，阻值迅速减小，形成电流增大、电压下降的负阻区段。

试根据外光电效应电子能量转换公式：hγ=1/2mvo^2+Φ解释外光电效应产生的机理。

光电子能否产生，取决于光子的能量是否大于该物体表面的逸出功，不同的物质具有不同的逸出功。入射光子的能量必须大于溢出功，才能使电子有足够的动能逸出表面，电子逸出表面具有一定动能，会有光电流产生。光电子逸出物体表面时的初动能，决定于光对于一定的物质，电子逸出功是一定的，所以光子的hγ越大，则电子的初动能越大。

图示是分光光度计的工作原理图，它利用什么定律测出溶液浓度的单色仪有什么作用

利用比尔定律。单色仪只允许待测溶液能吸收的单色光通过。

画出用光电法测量毛细血管血流量的原理图，简述其工作原理。

原理：利用比尔定理。远红外线很容易

被血液吸收，尤其对于波长为700-800nm的光波，氧化和还原血红蛋白的吸收过程非常接近，当毛细血管中血液流量变低就会改变光波的吸收、反射和漫射，由光电转换器探测。

图示为一液晶型光纤压力传感器，指出图中A,B,C分别表示什么，简述工作原理。

受力元件为液晶，光线承担着传入、传出光线的作用，传入光纤将入射光传递到液晶面，传出光纤将液晶面反射的光线传出到探测器。当液晶受到压力作用后，它的光散射特性发生变化，若输入光源功率一定，使反射光的光通量改变。因此，反射光的不同量值反映不同的受力程度，使用光探测器接受反射光再进行一次换能，即可得到相对应的电压或电流输出。图示是由光敏电阻和一个光源组成的光电脉搏传感器的原理图。简述工作原理。

光敏电阻和适当的普通电阻串联后由电源供电，光源在加电时发光，光经人的手指传播到光敏电阻的受光面，当人手指的微血管的血流随微血管的脉压变化时，对光的反射系数也发生变化，使光敏电阻接收到的光强随之改变。把光敏电阻被微血管反射的光信号转换成指脉电信号，就可做成脉搏传感器。

图示是一种脉搏波的测量示意图，它是用何种传感器测量的简述工作原理。

图示是透射型指套式光电传感器，可以由发光二级管和光敏三极管组成。原理：发光二级管发出的光投射过手指，被手指组织的血液吸收和衰减，然后由光敏三极管接收。由于手指动脉血在血液循环过程中呈周期性的脉动变化，所以它对光的吸收和衰减也是周期性脉动的，于是，光敏三极管输出信号的变化也就反映了动脉血的脉动变化。

图示是用于测定血液PH值的吸收型光纤PH传感器，图中A、B各为何种装置C为何种试剂简述原理。A是钨灯，B是光探测器，C是酸碱指示剂，为固定有苯酚红的聚丙烯酰胺微球。工作原理：入射光进入试剂相径多重散射吸收，返回检测光纤。当溶液中的氢与酚红作用使其酸化时，入射光中的蓝绿光被吸收（是PH值的函数），而红光不吸收光路上的任何化学变化，可以通过探测器检测到的红光的变化表现出来，通过检测红绿光之比，可得到相应的PH值。

光纤在医用内窥镜中起到什么作用

在医用内窥镜中起导光和导像作用，光源发出的光传入导光束,在导光束的端部装有凹透镜,导光束传入的光通过凹透镜, 照射于脏器内腔的粘膜面上, 反射光经过成像物镜、纤维导像束和目镜，便能在目镜上观察到被检查脏器内腔的图像。