资源描述：
《小信号医用传感器的设计及应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、生物医学工程学杂志2004;21(6)∶1003～1005JBiomedEng3小信号医用传感器的设计及应用Δ赵均海 孙家驹(长安大学建筑工程学院,西安 710061) 摘要 针对骨力2电电位的测量需要,分析了各类传感器的性能及其应用特点,选择了合适的弯曲型结构形式,制作了用于小信号下,骨试件力2电电位测量用的应变传感器。该传感器体积小,线性范围大,安装方便,且具有较高的灵敏度。应用该传感器对股骨、牙骨等试件进行了实验,得出了骨试件的应变2电位曲线,为临床应用提供了有用的参考资料。关键词 小信号 传感器 骨试件TheDesigna
2、ndApplicationofSmallSignalClinicSensorΔZhaoJunhaiSunJiaju(SchoolofCivilEngineering,Chang’anUniversity,Xi’an710061,China)AbstractTheperformanceandthecharacteristicsofvarioussensorsareanalyzedtomeettherequirementofmeasur2ingtheboneforce2electromechanicalpotentials.Thestr
3、ainsensorthatissuitablesmallsignalandboneforce2electrome2chanicalpotentialmeasureisdevelopedandthecurvedstructuralformofthestrainsensorischosen.Thestrainsensorhastheadvantageofsmallvolume,largelinearrange,convenientinstallationandhighsensitivity.Therelationshipbetweent
4、hestrainandforce2electromechanicalpotentialofbonespecimenisdeterminedintheexperimentontheboneoffemurandboneofteethusingthistypeofsensorwhichprovidesthevaluabledataforclinicaluse.KeywordsSmallsignalSensorSpecimenofbone 骨受力作用发生变形可产生力2电电位,这种电1 传感器原理及结构[1]位对于干骨将是压电效应,对于湿骨
5、既有压电效1.1 传感器原理[2][1,2]应,同时还存在流动电位。由于力作用而产传感器是将物理量(机械量、力学量等)的变化生的电位一般称为力2电电位,力2电电位在骨的生转化成电学量变化的一种机械装置。传感器一般由长、修复及重建过程将起一定的作用,是影响骨重建弹性元件、传感元件和测量电路组成。弹性元件是过程的一个重要因素。因此研究力-电电位将有重连接被测物体与传感元件的桥梁,是传感器的关键要的临床意义。由于骨试件尺寸的限制,受力不能部件,它的结构形状、材料、加工精度、热处理工艺等太大,因而产生的应变很小,要求应变传感器尺寸较都将影响
6、传感器性能。弹性元件的加工工艺对传感小。为此,我们研制了小标距、小应变情况下的专用器性能关系很大,一般应在粗加工之后经过热处理应变传感器。并用该传感器进行了哈氏骨悬臂梁弯再进行精加工,然后进行专门的时效处理,以及为了曲实验,测量了骨试件应变与力-电电位之间的相提高弹性、减小机械滞后而进行静、动加载处理。在关关系,为研究电刺激成骨的机理提供可靠的实验结构方面,要求弹性元件只受到被测物理量的作用数据。而尽量减小其它物理量的影响。弹性元件的材料应有较高的强度和韧性,且弹性好,滞后小,疲劳极限高,有较好的淬透性。常用的材料有40CrNi、3
7、国家自然科学基金资助项目(39970193)35CrMnSiA、50CrMnA和60Si2MnA等合金及弹性Δ联系人。E2mail:zhaojh@chd.edu.cn[3,4]滞后小的铍青铜等。弹性元件的形状按受力和变形分为悬臂梁、简支梁、纯弯曲型、拉压杆、空心圆1004 生物医学工程学杂志 第21卷轴、圆环、圆薄片和薄壁管等形状,根据不同的用途1.2 传感器结构可以选用不同的形式。本研究采用纯弯曲型的形分析传感器结构及特性,我们设计的传感器选状,铍青铜材料的弹性元件。用弯曲型,其结构如图
8、2所示。传感元件是将物理量转化为电学量的元件,常[3]用的是电阻应变片,电阻应变片将测试构件表面应变转换成金属丝的电阻相对变化。电阻应变片由基底、敏感栅、覆盖层等组成。敏感栅是电阻应变片的核心。将电阻应变片用粘结剂粘贴在弹性元件(测试
