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1、2004年12月传感技术学报第4期DesignandImplementationoftheThreePointPVdFPiezoFilmSphygmoTransducerWANGGuoli,ZHAOZiying,BAIJinxing(SchoolofInformationScienceandEngneering,ShandongUniversity,Jinan250100,China)Abstract:Akindof
2、threepointPVdFhasbeendeveloped,itcanimitatethetraditionChineseclinicalpulsediagnosisbymeasuringthreepartsCUN,GUAN,CHIofthepulsewave.ThispaperanalysestheprincipleofthePVdFPiezoFilmandelectricchargeamplifierfromanewviewpoint.Thesystemconsistsofal
3、inearizationrevisarycircuitoftheelectricchargeamplifierandthesignalprocessingcircuits,Itconsiderstheplasticworkingofthepulsewaveformandsuppressionofthenoise,increasesthemeasuresensitivity,andsolvestheproblemofthepulsewavedistortion.Keywords:PVdF;lin
4、earization;electricchargeamplifier;pulsetransducerdesign!PVdF压电薄膜脉搏传感器的研制王国力,赵子婴,白金星(山东大学信息科学与工程学院,济南250100)摘要:主要讨论了能同时感受寸、关、尺三部位脉搏信号的仿生手诊用的PVdF压电薄膜传感器,并从新的角度剖析了PVdF和电荷放大器的工作原理。所设计的线性化修正的电荷放大电路和其他信号调理电路,又考虑到脉搏波形的整形,并专门进行了消噪处理,提高了测量的灵敏度,有效地抑制了非线性失真。
5、关键词:PVdF;线性化;电荷放大器;脉搏传感器设计中图分类号:TP2123文献标识码:A文章编号:1004-1699(2004)04-0688-05脉诊具有2600多年临床实践,是我国传统中1设计原理医四诊中的精髓。脉搏信息在中医、西医都有着十分重要意义。在传统中医脉诊中,切脉技巧复杂,11敏感部分难以掌握和运用,医生主观因素影响也较大,诊断本设计的脉象仪传感器的敏感部分是人手指标准不一。随着科学技术的发展,脉诊的客观化、端大小的PVdF(聚偏二氟乙烯)压电薄膜,之所以
6、[1]定量化已成为中医诊断的必然趋势。几十年来,国选择PVdF压电薄膜,因为它有如下几个的优点:内外都研制出了不同的脉象仪,用于脉诊的客观化!压电常数大(d33=20pC/N),变力响应灵研究,但从研制情况看,大部分传感器不能模拟中敏度高。比石英晶体高10倍,压电电压输出常数医切脉时所取寸、关、尺三部,按浮、中、沉三种诊法g=174是所有压电体中最高的。检测脉搏信号,且主要靠压力定标,适用性不够好。∀在非常高的交变电场中不至于去极化,单本文将从模拟中医脉诊的角度,研制了PVdF压电位体积能获
7、得大的输出功率。因为换能器单位体薄膜传感器,并应用于脉象仪研究。积最大输出功率正比于机电耦合系数和能承受的!收稿日期:20040616作者简介:王国力(1975-),男,硕士研究生,主要从事信号检测与处理,wanggl@sdu.edu.cn;赵子婴,女,硕士研究生导师.第4期王国力,赵子婴等:PVdF压电薄膜脉搏传感器的研制689最大电场强度的平方。式中d=[di]j,i=1,2,3,j=1,2%6,是压电常ET#膜轻且柔韧,易
8、于制备,与人体组织的阻数矩阵;s是恒电场下的柔性常数矩阵;是恒抗耦合性好,能紧贴皮肤,使得脉搏信号通过薄膜应力时的介电常数矩阵。当仅考虑Z方向受均匀而不失真。另外由于薄膜类似于人类皮肤,可以制的力时,即F3&0,E=0,如图3所示:作仿生触觉传感器。∃机械品质因素低,阻尼小,密度低,具有宽带特性,能满足脉搏信号的频率特性。人体的脉搏频率非常低,约为05~4Hz,一般情况下为1Hz左右。由于PVdF膜的柔性及其厚度方向伸缩振动的谐振频率很高,使得在很宽范围内有平坦的频率响应(响应范围是01
