新型微型传感器在医疗仪中的应用解决方案

2008-12-19 19:29:49来源: 计算机网络世界 关键字:传感器  激励  输出  电桥  线性

 

    1、前言

       当今,具有智能传感器技术捡测头的呼吸医疗监视仪已经闻世,这就比较理想地解决了对各种情感和呼吸之间联系作大量研究的问题,并且可以用来真实纪录一个人的呼吸状况及其变化。

  在此本文对呼吸监视仪中用微型传感器-硅压阻式传感器(SPRT)与MAX1450或MAX1457信号调理器组成新型智能传感器及在技术方案中的功能作一个分析与介绍。

  2、呼吸医疗监视仪与智能传感器及技术(其组成框图,见图1所示)

  2.1呼吸医疗监视仪(见图1右面所示)

新型微型传感器在医疗仪中的应用解决方案

  该监视仪的用途是用来监视呼吸状况,并能给出大致的呼吸深度。这个监测仪监测一些可以用来评价焦虑程度的重要参数:呼吸频率、呼吸的均匀程度以及呼气和吸气之间的间歇。平静、积极的情绪通常会导致呼出长于吸入,二者时间之比的参数,能从一个方面揭示人的焦虑程度。相对较高水平的胸呼吸(相对于腹呼吸)也可说明焦虑程度。监视仪对胸呼吸的观察反映出监视仪具有大量的可视信息功能。

  2.2智能传感器技术

  图1中的呼吸监视仪采用硅压阻式传感器(SPRT—Silicon piezoresistance transducer)检测吸入与呼出时对应压力的降低和增加。SPRT的输出被馈入一个MAX1450或MAX1457信号调理器芯片,而MAX1450或MAX1457信号调理器芯片又对SPRT的进行驱激励(或用电流源激励),其SPRT固有误差又被馈入MAX1450或MAX1457之后并被校正,然后将经过补偿的电压信号送入具有12位的模数转换器(ADC)MAX1202。ADC输出(数字化的压力信号)进入一个PC接口MAX3232,并被转换为RS-232电平。最后信号被传递到PC机系统,这样就可以显示出呼吸波形,并对以上所述参数进行分析。

  3、关于硅压阻式传感器(SPRT)

  3.1硅压阻式传感器(SPRT)检测原理

  硅压阻式传感器一般配置为一个紧密的惠斯登电桥。当有压力施加到SPRT的敏感电桥的桥臂时(见图2a所示),对角桥臂的电阻值R将发生相同方向、相同大小的改变,即R+△R和R-△R。当一个对角桥臂上的两个电阻值在压力的作用下增加时,另外一个对角桥臂的电阻值降低,反之亦然。对于SPRT半敏感电桥(见图2b所示),则只有半边桥臂的电阻值发生改变。不管是全桥还是半敏感电桥的传感器都具有高灵敏度(>10mv/v)、良好的线性、温度稳定性及无信号滞回等优点,其测量范围可上至破坏性极限。

新型微型传感器在医疗仪中的应用解决方案

  3.2硅压阻式传感器的应用

  当今,由于新的IC技术已经能够精确校准SPRT,所以将硅压阻式传感器应用范围从中、低精度检测扩展到高端领域。弥补了以往SPRT通常只能用于中、低精度检测,而对高端产品非要采用昂贵的应变计等不足之处。但要应用硅压阻式传感器必须解决误差补偿-校准技术,才能提高精度。为此,首要的是应对硅压阻式传感器的误差作分析。

  4、关于硅压阻式传感器(SPRT)误差

  校准SPRT传感器的主要困难在于它们的误差幅度范围很宽,采用不同工艺生产的SPRT传感器具有不同类型的误差和误差范围。甚至由同一个制造商提供的同一型号传感器的误差幅度,两者之间也会有轻微的差异。SPRT传感器的误差因素包括:满偏信号随温度变化的强烈非线性(高达1%oK);很大的初始失调(可至满偏的100%或更高)以及失调随温度的强烈漂移等。在一定限度内,这些缺陷可以由电子电路加以补偿。

  一定温度下,图2(a)(b)所示的两种类型SPRT桥路电阻(Vcc和地之间的等效电阻)能够在很宽的压力范围内保持相当的恒定,然而,随着温度的上升,桥路电阻显著增加,如果电桥由恒流源驱动,桥路电压(指Vcc和地之间的等效电阻与恒流源输出电流的乘积)就会增加。当桥路电压随着温度的升高而增大时,则SPRT灵敏度也随之升高。另一方面,如果保持桥路电压恒定,SPRT的压力灵敏度又会随着温度的升高而降低。因此,SPRT的压力灵敏度受两种互相对立的因素影响:温度和受温度影响的桥路电压。这种桥路电阻或桥路电压的变化可以彼现代信号调理电路IC加以利用,来校正SPRT灵敏度在温度范围内的误差。值得一提的是,此类信号调理电路IC均可通过桥路电阻的变化来校正灵敏度随温度的改变。根据SPRT产生误差的主要因素的分析,便可有的放矢地进行校正与补偿。以下将对目前常用的传统校正与现代校正及简化补偿方法作介绍。

[1] [2]

关键字:传感器  激励  输出  电桥  线性

编辑:汤宏琳 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2008/1219/article_475.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:输液泵产业潜力待挖 研发领域人气渐旺
下一篇:虚拟化在中国:GE集团VMware部署经验

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利
推荐阅读
全部
传感器
激励
输出
电桥
线性

小广播

独家专题更多

迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
​TE工程师帮助将不可能变成可能,通过技术突破,使世界更加清洁、安全和美好。
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关: 医学成像 家庭消费 监护/遥测 植入式器材 临床设备 通用技术/产品 其他技术 综合资讯

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2017 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved