傳感器的特性

1、第二章 傳 感 器 的基本特性 2.1 傳傳感器的靜態(tài)特性感器的靜態(tài)特性2.2 傳感器的動(dòng)態(tài)特性傳感器的動(dòng)態(tài)特性 2.5 傳感器的干擾與噪聲傳感器的干擾與噪聲2.6 生物醫(yī)學(xué)傳感器的安全性生物醫(yī)學(xué)傳感器的安全性2.7 傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)2.1 傳感器的靜態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性2.1.1 傳感器的靜態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性 傳感器的靜態(tài)特性是指被測(cè)量的值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出與輸入的關(guān)系。 對(duì)靜態(tài)特性而言，傳感器的輸入與輸出之間在數(shù)值上一般具有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，關(guān)系式中不含有時(shí)間變量關(guān)系式中不含有時(shí)間變量。 通常，傳感器的輸入量x與輸出量y之間的關(guān)系可用一個(gè)如下的多項(xiàng)式

2、表示： y=a0+a1x+a2x2+anxn 式中：a0輸入量x為零時(shí)的輸出量； a1，a2，an 非線性項(xiàng)系數(shù)。 各項(xiàng)系數(shù)決定了特性曲線的具體形式。 傳感器的靜態(tài)特性可以用一組性能指標(biāo)來(lái)描述，如線性線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性和漂移漂移等。 1. 線性度線性度 傳感器的線性度是指?jìng)鞲衅鞯妮敵雠c輸入之間數(shù)量關(guān)系傳感器的線性度是指?jìng)鞲衅鞯妮敵雠c輸入之間數(shù)量關(guān)系的線性程度。的線性程度。yYFSx理想特性曲線實(shí)際特性曲線o 線性度 傳感器的線性度是指在全量程范圍內(nèi)實(shí)際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差值Lmax與滿量程輸出值YFS之比。線性度也稱為非線性誤差，用L表示，即 %1

3、00maxFSLYL式中： Lmax最大非線性絕對(duì)誤差； YFS滿量程輸出值。 圖2-4 幾種直線擬合方法(a) 理論擬合； (b) 過(guò)零旋轉(zhuǎn)擬合； (c) 端點(diǎn)連線擬合； (d) 端點(diǎn)平移擬合 yYFSoLmaxxyYFSL1LmaxL2oxyYFSLmaxxyYFSL1L2L3L3Lmaxox(a)(b)(c)(d)o常用方法： 最小二乘法擬合（ 誤差的平方和最?。?2. 靈敏度靈敏度 靈敏度是傳感器靜態(tài)特性的一個(gè)重要指標(biāo)。其定義是輸出量增量y與引起輸出量增量y的相應(yīng)輸入量增量x之比。用S表示靈敏度，即 xyS 它表示單位輸入量的變化所引起傳感器輸出量的變化，很顯然， 靈敏度S值越大， 表

4、示傳感器越靈敏。 （2-2） 圖2-2 傳感器的靈敏度 oxyyxyxyxyx(a)(b)o線性傳感器非線性傳感器 3. 3. 遲滯遲滯 傳感器在輸入量由小到大（正行程）及輸入量由大到?。ǚ葱谐蹋┳兓陂g其輸入輸出特性曲線不重合的現(xiàn)象稱為遲滯(如圖2-5所示)。 傳感器在全量程范圍內(nèi)最大的遲滯差值Hmax與滿量程輸出值YFS之比稱為遲滯誤差，用H表示，即 %100maxFSHYH（2-4） yxHmaxYFSo圖2-5 遲滯特性 產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是由于傳感器敏感元件材料的物理性質(zhì)和機(jī)械另部件的缺陷所造成的，例如彈性敏感元件彈性滯后、運(yùn)動(dòng)部件摩擦、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的間隙、緊固件松動(dòng)等。 遲滯誤差又

5、稱為回差或變差。 4. 4. 重復(fù)性重復(fù)性 重復(fù)性是指?jìng)鞲衅髟谳斎肓堪赐环较蜃魅砍踢B續(xù)多次變化時(shí)，所得特性曲線不一致的程度。重復(fù)性誤差屬于隨機(jī)誤差，常用標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算，也可用正反行程中最大重復(fù)差值Rmax計(jì)算，即 %100) 32(FSRY（2-5） 或 %100maxFSRYR（2-6） yxoRmax2Rmax1YFS圖2-6 重復(fù)性 5. 5. 漂移漂移 傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下，傳感器輸傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下，傳感器輸出量隨著時(shí)間變化，此現(xiàn)象稱為漂移。出量隨著時(shí)間變化，此現(xiàn)象稱為漂移。 產(chǎn)生漂移的原因有兩個(gè)方面： 一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)；二是周圍環(huán)境（如溫度、

6、濕度等）。 最常見(jiàn)的漂移是溫度漂移，即周圍環(huán)境溫度變化而引起輸出的變化，溫度漂移主要表現(xiàn)為溫度零點(diǎn)漂移和溫度靈敏度漂移。 式中：t工作環(huán)境溫度t偏離標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度t20之差，即t=t-t20； yt傳感器在環(huán)境溫度t時(shí)的輸出； y20傳感器在環(huán)境溫度t20時(shí)的輸出。 溫度漂移通常用傳感器工作環(huán)境溫度偏離標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度（一般為20）時(shí)的輸出值的變化量與溫度變化量之比()來(lái)表示， 即 tyyt20n準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度（又稱精確度或精度），表示被測(cè)量的測(cè)量結(jié)果與表示被測(cè)量的測(cè)量結(jié)果與約定真值間的一致程度。約定真值間的一致程度。n準(zhǔn)確度是衡量?jī)x器、傳感器總誤差的一個(gè)尺度，它不考慮誤差的類型和原因，是測(cè)量精密度和

7、正確度的綜合。6. 準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度 AccuracyA%=(/) 100%FSA Y式中： A 在傳感器測(cè)量范圍內(nèi)的最大絕對(duì)允許誤差。例如： 壓力傳感器的精度等級(jí)分別為0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 1.0, 1.5. 2.0等 7. 精密度和正確度精密度和正確度n精密度精密度(Precision)是描述在同一測(cè)量條件下，測(cè)量?jī)x表指示值不一致的程度，反映測(cè)量結(jié)果中的隨機(jī)誤差的大小。精密度由兩個(gè)因素確定，一是重復(fù)性；二是儀表能顯示的有效位數(shù)。n正確度正確度(Correctness)表示測(cè)量結(jié)果有規(guī)律地偏離真值的程度，它反映測(cè)量結(jié)果中的系統(tǒng)誤差大小。n實(shí)際測(cè)量中，精密度高，不一定

8、正確度高；反之，正確度高，精密度也不一定高。BlandAltman plot showing the agreement of the mean arterial pressure. Horizontal lines indicate mean of the differences (IAPCNAP) and LOA bias (sd) of the differences 1.96.Hahn R et al. Br. J. Anaesth. 2012;bja.aer499 The Author 2012. Published by Oxford University Press on beh

9、alf of the British Journal of Anaesthesia. All rights reserved. For Permissions, please email: AAMI standards require a monitor to record blood pressure to within 5 8 mm Hg (mean standard deviation) prediction error compared with the reference method.n8. 靈敏限靈敏限n靈敏限是指輸入量的變化不一致引起輸出量有任何可見(jiàn)變化的量值范圍。n例如，某血

10、壓傳感器當(dāng)壓力小于0.1333kPa時(shí)無(wú)輸出，則其靈敏限為0.1333kPa。2.2 動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性 傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指輸入量隨時(shí)間變化時(shí)傳感器的響傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指輸入量隨時(shí)間變化時(shí)傳感器的響應(yīng)特性。應(yīng)特性。由于傳感器的慣性和滯后，當(dāng)被測(cè)量隨時(shí)間變化時(shí)，傳感器的輸出往往來(lái)不及達(dá)到平衡狀態(tài)，處于動(dòng)態(tài)過(guò)渡過(guò)程動(dòng)態(tài)過(guò)渡過(guò)程之中，所以傳感器的輸出量也是時(shí)間的函數(shù)，其間的關(guān)系要用動(dòng)態(tài)特性來(lái)表示。 一個(gè)動(dòng)態(tài)特性好的傳感器，其輸出將再現(xiàn)輸入量的變化規(guī)律，即具有相同的時(shí)間函數(shù)。實(shí)際的傳感器，輸出信號(hào)將不會(huì)與輸入信號(hào)具有相同的時(shí)間函數(shù), 這種輸出與輸入間的差異就是所謂的動(dòng)態(tài)誤差。 圖2-7 動(dòng)態(tài)測(cè)溫 t

11、 /t1t0o0/s動(dòng)態(tài)誤差舉例： 動(dòng)態(tài)測(cè)溫問(wèn)題當(dāng)被測(cè)溫度隨時(shí)間變化或傳感器突然插入被測(cè)介質(zhì)中，以及傳感器以掃描方式測(cè)量某溫度場(chǎng)的溫度分布等情況時(shí)，都存在動(dòng)態(tài)測(cè)溫問(wèn)題。 造成熱電偶輸出波形失真和產(chǎn)生動(dòng)態(tài)誤差的原因，是溫造成熱電偶輸出波形失真和產(chǎn)生動(dòng)態(tài)誤差的原因，是溫度傳感器有熱慣性（由傳感器的比熱容和質(zhì)量大小決定）和度傳感器有熱慣性（由傳感器的比熱容和質(zhì)量大小決定）和傳熱熱阻，傳熱熱阻，使得在動(dòng)態(tài)測(cè)溫時(shí)傳感器輸出總是滯后于被測(cè)介質(zhì)的溫度變化。 影響動(dòng)態(tài)特性的影響動(dòng)態(tài)特性的“固有因素固有因素”任何傳感器都有，任何傳感器都有， 只不只不過(guò)它們的過(guò)它們的表現(xiàn)形式表現(xiàn)形式和和作用程度作用程度不同而已。

12、不同而已。 1. 傳感器的基本動(dòng)態(tài)特性方程傳感器的基本動(dòng)態(tài)特性方程 傳感器的種類和形式很多，但它們的動(dòng)態(tài)特性一般都可以用下述的微分方程來(lái)描述： xbdtdxbdtxdbdtxdbyadtdyadtydadtydammmmmmnnnnnn0111101111（2-8） 式中，a0、a1、, an, b0、b1、., bm是與傳感器的結(jié)構(gòu)特性有關(guān)的常系數(shù)。 1） 零階系統(tǒng) 在方程式（2-8）中的系數(shù)除了a0、b0之外，其它的系數(shù)均為零，則微分方程就變成簡(jiǎn)單的代數(shù)方程， 即 a0y(t)=b0 x(t) 通常將該代數(shù)方程寫成 y(t)=kx(t) 式中，k=b0/a0為傳感器的靜態(tài)靈敏度或放大系數(shù)。

13、傳感器的動(dòng)態(tài)特性用方程式（2-9）來(lái)描述的就稱為零階系統(tǒng)。 零階系統(tǒng)具有理想的動(dòng)態(tài)特性，無(wú)論被測(cè)量x(t)如何隨時(shí)間變化，零階系統(tǒng)的輸出都不會(huì)失真，其輸出在時(shí)間上也無(wú)任何滯后， 所以零階系統(tǒng)又稱為比例系統(tǒng)。 在工程應(yīng)用中，電位器式的位移傳感器、變面積式的電容傳感器及利用靜態(tài)式壓力傳感器測(cè)量液位均可看作零階系統(tǒng)。 2） 一階系統(tǒng) 若在方程式（2-8）中的系數(shù)除了a0、a1與b0之外，其它的系數(shù)均為零，則微分方程為 )()()(001txbtyadttdya上式通常改寫成為 )()()(tkxtydttdy 式中：傳感器的時(shí)間常數(shù)，=a1/a0； k傳感器的靜態(tài)靈敏度或放大系數(shù)，k=b0/a0。

14、一階系統(tǒng)的微分方程式時(shí)間常數(shù)具有時(shí)間的量綱，它反映傳感器的慣性的大小， 靜態(tài)靈敏度則說(shuō)明其靜態(tài)特性。一階系統(tǒng)又稱為慣性系統(tǒng)。 如不帶套管熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)、玻璃液體溫度計(jì)、電路中常用的RC濾波器等均可看作為一階系統(tǒng)。 3） 二階系統(tǒng)二階系統(tǒng)的微分方程為 )()()()(001222txbtyadttdyadttyda二階系統(tǒng)的微分方程通常改寫為 )()()(2)(2222tkxtydttdydttydnnn式中：k傳感器的靜態(tài)靈敏度或放大系數(shù)，k=b0/a0； 傳感器的阻尼系數(shù)， n傳感器的固有頻率， )2/(201aaa20aan 圖2-9 二階傳感器單位階躍響應(yīng) y(t)2100.71200.

15、10.30.5nt許多醫(yī)用傳感器都是二階傳感器，如測(cè)血壓及其他生理壓力的彈性壓力傳感器、加速度型心音傳感器、微震顫傳感器等振動(dòng)型傳感器，它們都含有質(zhì)量m 和彈簧k及阻尼器c，其物理模型均可表示為彈簧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)，其動(dòng)態(tài)特性都可用二階微分方程來(lái)描述： 2. 傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性 傳感器的動(dòng)態(tài)特性不僅與傳感器的“固有因素”有關(guān)，還與傳感器輸入量的變化形式有關(guān)。通常選用幾種典型的輸入信號(hào)作為標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào), 研究傳感器的響應(yīng)特性。 1） 瞬態(tài)響應(yīng)特性瞬態(tài)響應(yīng)特性 傳感器的瞬態(tài)響應(yīng)是時(shí)間響應(yīng)。 在時(shí)間域上研究傳感器的響應(yīng)和過(guò)渡過(guò)程進(jìn)行分析，稱為時(shí)域分析法。時(shí)域分析法。標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階

16、躍信號(hào)階躍信號(hào)和脈沖信號(hào)脈沖信號(hào)，傳感器的輸出瞬態(tài)響應(yīng)分別稱為階躍響應(yīng)階躍響應(yīng)和脈沖響應(yīng)脈沖響應(yīng)。 (1) 一階傳感器的單位階躍響應(yīng) 一階傳感器的微分方程為 )()()(tkxtydttdy設(shè)傳感器的靜態(tài)靈敏度k=1， 寫出它的傳遞函數(shù)為 11)()()(ssXsYsH對(duì)初始狀態(tài)為零的傳感器，若輸入一個(gè)單位階躍信號(hào)，即 10)(txt0 t0 輸入信號(hào)x(t)的拉氏變換為 ssX1)(一階傳感器的單位階躍響應(yīng)拉氏變換式為 sssXsHsY111)()()(2-13) 進(jìn)行拉氏反變換， 可得一階傳感器的單位階躍響應(yīng)信號(hào)為 tety1)(2-14) 圖2-8 一階傳感器單位階躍響應(yīng) 02345tx

17、(t)y(t)y(t)x(t)10.6320.8650.9500.9820.993一階傳感器的時(shí)間常數(shù)越小，響應(yīng)越快，響應(yīng)曲線越接近于輸入階躍曲線，即動(dòng)態(tài)誤差小。因此，值是一階傳感器重要的性能參數(shù)。(2） 二階傳感器的單位階躍響應(yīng) 二階傳感器的微分方程為 )()()(2)(2222tkxtydttdydttydnnn設(shè)傳感器的靜態(tài)靈敏度k=1，其二階傳感器的傳遞函數(shù)為 2222)(nnnsssH(2-15) 傳感器輸出的拉氏變換為 )2()()()(222nnnssssXsHsY(2-16) 圖2-9 二階傳感器單位階躍響應(yīng) y(t)2100.71200.10.30.5nt二階傳感器對(duì)階躍信號(hào)

18、的響應(yīng)在很大程度上取決于阻尼比和固有角頻率n。 =0時(shí)，無(wú)阻尼狀態(tài)， 階躍響應(yīng)是一個(gè)等幅振蕩過(guò)程；1時(shí)，過(guò)阻尼狀態(tài)，階躍響應(yīng)是一個(gè)不振蕩的衰減過(guò)程；=1時(shí)，臨界阻尼狀態(tài)，階躍響應(yīng)也是一個(gè)不振蕩的衰減過(guò)程，01時(shí)， 欠阻尼狀態(tài)，階躍響應(yīng)是一個(gè)衰減振蕩過(guò)程。固有頻率n由傳感器的結(jié)構(gòu)參數(shù)決定，固有頻率n也即等幅振蕩的頻率，n越高，傳感器的響應(yīng)也越快。 阻尼比直接影響超調(diào)量和振蕩次數(shù)，為了獲得滿意的瞬態(tài)響應(yīng)特性，實(shí)際使用中常按稍欠阻尼調(diào)整，對(duì)于二階傳感器取=0.60.7之間，則最大超調(diào)量不超過(guò)10%，趨于穩(wěn)態(tài)的調(diào)整時(shí)間也最短，約為（34）/()。 (3） 傳感器的時(shí)域動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)傳感器的時(shí)域動(dòng)態(tài)性能指

19、標(biāo) 時(shí)間常數(shù)：一階傳感器輸出上升到穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需的時(shí)間,稱為時(shí)間常數(shù)。 延遲時(shí)間td：傳感器輸出達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的50%所需的時(shí)間。 上升時(shí)間tr：傳感器輸出達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的90%所需的時(shí)間。 峰值時(shí)間tp： 二階傳感器輸出響應(yīng)曲線達(dá)到第一個(gè)峰值所需的時(shí)間。 超調(diào)量： 二階傳感器輸出超過(guò)穩(wěn)態(tài)值的最大值。 衰減比d：衰減振蕩的二階傳感器輸出響應(yīng)曲線第一個(gè)峰值與第二個(gè)峰值之比。 圖2-10 一階傳感器的時(shí)域動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) trtd00.50.6320.91.0ty(t)圖2-11 二階傳感器的時(shí)域動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) y(t)1.00.9t0.5tptrtd0 2） 頻率響應(yīng)特性頻率響應(yīng)特性 一個(gè)傳感器輸入端

20、有正弦信號(hào)作用時(shí)，其輸出仍然是同頻率的正弦信號(hào)，只與輸入端正弦信號(hào)的幅值和相位不同。 頻率響應(yīng)法是對(duì)于不同頻率的正弦輸入，研究傳感器的輸出與輸入的幅值比和兩者相位差的變化。 (1） 一階傳感器的頻率響應(yīng) 將一階傳感器傳遞函數(shù)式中的s用j代替后，即可得如下的頻率特性表達(dá)式： 22)(1)(1111)(jjjH(2-17) 幅頻特性: 2)(11)(A(2-18) 相頻特性： )arctan()(t(2-19) 圖2-12 一階傳感器頻率響應(yīng)特性 (a) 幅頻特性； (b) 相頻特性 21.00.70.50.40.30.20.10.10.20.51.02510A()0.50.20.11.02510

21、020406080()(a)(b) (2） 二階傳感器的頻率響應(yīng) 由二階傳感器的傳遞函數(shù)式（2-15）可寫出二階傳感器的頻率特性表達(dá)式， 即 nnnnnjjjjH211)(2)()(2222(2-20) 其幅頻特性、 相頻特性分別為 222211| )(|)(nnjHA(2-21) 212arctan)()(nnjH(2-22) 相位角負(fù)值表示相位滯后。由式（2-21）及式（2-22）可畫出二階傳感器的幅頻特性曲線和相頻特性曲線，如圖2-13所示。 10750.10.20.51.025104321.00.70.50.30.20.070.050.030.020.10.010.10.20.40.6

22、0.81.0nA()(a)04080120160()0.10.20.510521.0n(b)0.10.20.40.60.81.0圖2-13 二階傳感器頻率響應(yīng)特性曲線(a) 幅頻特性； (b) 相頻特性 492.5 傳感器的干擾與噪聲傳感器的干擾與噪聲n傳感器總是存在著一定噪聲的，外界干擾也是普遍存在的，對(duì)于微弱的生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的測(cè)量，各種干擾和噪聲尤其容易串入，且其幅度常常超過(guò)了待測(cè)信號(hào)。n干擾和噪聲的抑制和消除是傳感器設(shè)計(jì)中要解決的一項(xiàng)關(guān)鍵問(wèn)題。這方面的革新常可以導(dǎo)致新的測(cè)量方法與技術(shù)的誕生。50n2.5.1 傳感器的常見(jiàn)干擾n（1）機(jī)械干擾n包括振動(dòng)和沖擊，它們對(duì)于具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)元件的傳感器

23、有很大影響。n防范措施是設(shè)法阻止來(lái)自振動(dòng)源的能量的傳遞。采用重量大的工作臺(tái)是吸收振動(dòng)的有效方法。也可為傳感器配用質(zhì)量大的基座，以造成阻抗失配，進(jìn)而防止振動(dòng)，光學(xué)抗震平臺(tái)n（2）音響干擾n音響干擾一般功率不大，尤其是在醫(yī)院和生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，故這類干擾較易抑制，必要時(shí)可用隔音材料作傳感器的殼體，或?qū)⑵浞旁谡婵杖萜髦惺褂?。n（3）熱干擾n由熱輻射造成的熱膨脹，會(huì)使傳感器內(nèi)部元件間發(fā)生相對(duì)位移，或使得元件性能發(fā)生變化。易受此類干擾影響的傳感器有電容式傳感器、電感式傳感器，及其他性能易受溫度影響的傳感器等。52（4）電磁干擾1）靜電干擾5354n2）電磁干擾n由于我們所處社會(huì)的電器化程度越來(lái)越高，

24、各種各樣的電子儀器在空中造成的電磁波污染也大量增加。如果不加小心，這些電磁波會(huì)由于電磁感應(yīng)而對(duì)傳感器輸出信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。對(duì)于此類干擾，除可用電磁屏蔽外，還可用濾波的方法來(lái)消除，后者對(duì)于已知干擾信號(hào)頻率時(shí)尤為有效。55n2.5.2 傳感器的噪聲n（1）電阻熱噪聲n任何電阻的兩端即使沒(méi)有外加電勢(shì)，也會(huì)有一定的交變電壓，這就是材料內(nèi)的自由電子不規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的熱噪聲電壓，其均方根值為56n（2）散粒噪聲）散粒噪聲n散粒噪聲是由電子（或空穴）隨機(jī)地發(fā)射而引起的，存在于電子管和半導(dǎo)體兩種元件上。在光電管和真空管等器件中，散粒噪聲來(lái)自于陰極電子的隨機(jī)發(fā)射，而在半導(dǎo)體器件中則來(lái)自載流子的隨機(jī)擴(kuò)散以及空

25、穴電子對(duì)的隨機(jī)發(fā)射及復(fù)合。該噪聲電流的均方根值為nI =2eIBn（3）1/f噪聲n由于導(dǎo)體的不完全接觸等制造工藝及材料方面的原因，電子器件中還存在著一種功率譜與頻率成反比的噪聲，稱之為1/f噪聲。n1/f噪聲發(fā)生在兩種不同材料的導(dǎo)體相接觸的部位，其大小與直流電流成正比，振幅為高斯分布，噪聲電流的均方值為s2KI BI =f59n（4）噪聲系數(shù)n傳感器的噪聲系數(shù)定義為傳感器輸入端的信噪比與輸出端的信噪比之比，即sinisonoPPF =PP醫(yī)療儀器的安全性醫(yī)療儀器的安全性生物醫(yī)學(xué)傳感器是用于生物體的，除了一般測(cè)量對(duì)傳感器的要求外，必須考慮到生物體的解剖結(jié)構(gòu)和生理功能，尤其是安全性問(wèn)題更應(yīng)特別重

26、視。醫(yī)療儀器的注冊(cè)制度n醫(yī)療器械注冊(cè)，是指依照法定程序，對(duì)擬上市銷售、使用的醫(yī)療器械的安全性、有效性進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)，以決定是否同意其銷售、使用的過(guò)程。n醫(yī)療器械注冊(cè)證是指醫(yī)療機(jī)械產(chǎn)品的合法身份證。根據(jù)對(duì)使用安全性的要求，醫(yī)療儀器分為三類： 一類：指通過(guò)常規(guī)管理足以保證其安全性、有效性的醫(yī)療器械。由市級(jí)市藥監(jiān)局審批。二類：指對(duì)其安全性、有效性應(yīng)當(dāng)加以控制的醫(yī)療器械。 由省級(jí)市藥監(jiān)局審批。三類：指植入人體；用于支持、維持生命；對(duì)人體具有潛在危險(xiǎn)，對(duì)其安全性、有效性必須嚴(yán)格控制的醫(yī)療器械。由國(guó)家市藥監(jiān)局審批。 注冊(cè)申請(qǐng)材料的主要內(nèi)容注冊(cè)申請(qǐng)材料的主要內(nèi)容 n產(chǎn)品技術(shù)報(bào)告：產(chǎn)品技術(shù)報(bào)告： n至少應(yīng)當(dāng)包括

27、技術(shù)指標(biāo)或者主要性能要求的確定依據(jù)等內(nèi)容； n安全風(fēng)險(xiǎn)分析報(bào)告：安全風(fēng)險(xiǎn)分析報(bào)告：n按照YY0316醫(yī)療器械風(fēng)險(xiǎn)分析標(biāo)準(zhǔn)的要求編制。應(yīng)當(dāng)有能能量危害、生物學(xué)危害、環(huán)境危害、有關(guān)使用的危害和由功能失效量危害、生物學(xué)危害、環(huán)境危害、有關(guān)使用的危害和由功能失效、維護(hù)不周及老化引起的危害、維護(hù)不周及老化引起的危害等五個(gè)方面的分析以及相應(yīng)的防范措施； 632.6 生物醫(yī)學(xué)傳感器的安全性生物醫(yī)學(xué)傳感器的安全性對(duì)安全性的主要要求有：對(duì)安全性的主要要求有：n傳感器的包封村料應(yīng)該有很好的生物相容性，能耐受體液的長(zhǎng)期腐蝕，不凝血，不溶血，不受生物排異反應(yīng)的影響；n傳感器的形狀、尺寸和結(jié)構(gòu)應(yīng)適應(yīng)被測(cè)部位的解剖結(jié)構(gòu)，

28、使用時(shí)不應(yīng)損傷組織；n傳感器要有足夠的牢固性，在引入被測(cè)部位時(shí)，傳感器不能損壞；64n傳感器和人體要有足夠的電絕緣，即使在傳感器損壞的情況下，人體受到的電壓必須低于安全值，不安全的電壓絕不能加到人體上；n傳感器不能給生理活動(dòng)帶來(lái)負(fù)擔(dān)，也不應(yīng)干擾正常的生理功能；n對(duì)于植人體內(nèi)長(zhǎng)期使用的傳感器，不應(yīng)引起贅生物；n在結(jié)構(gòu)上要便于消毒。2.6 生物醫(yī)學(xué)傳感器的安全性生物醫(yī)學(xué)傳感器的安全性（1）醫(yī)用傳感器的電氣安全 （2）生物醫(yī)學(xué)材料的安全性66n（1）醫(yī)用傳感器的電氣安全n隨著醫(yī)院及醫(yī)學(xué)研究機(jī)構(gòu)使用醫(yī)學(xué)電子儀器設(shè)備的品種、數(shù)量和復(fù)雜程度的不斷增加，偶發(fā)的電擊事故也逐漸增多。n室顫是電擊死亡的主要原因，

29、電擊還可能產(chǎn)生燒傷、心臟暫時(shí)停搏、神經(jīng)系統(tǒng)受損等現(xiàn)象。n電擊分為 宏電擊宏電擊 和 微電擊微電擊。n宏電擊是電壓較高，電流較大，電流是從人體皮膚的某一點(diǎn)流入，經(jīng)過(guò)體內(nèi)再?gòu)牧硪稽c(diǎn)流出，這種電擊往往是由誤操作，絕緣損壞等意外原因造成的。n微電擊則是電壓較低，電流可能很微小，是由插入人體內(nèi)部的電子儀器產(chǎn)生的泄漏電流，它是由人體內(nèi)部流出體外的，這種電擊現(xiàn)象的發(fā)生很可能電子儀器仍處于正常工作狀態(tài)，醫(yī)務(wù)人員往往不易察覺(jué)而使電擊延續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，由于電擊是在人體內(nèi)部發(fā)生，體內(nèi)電阻很小，距離心臟又很近，致人死命的可能是很大的。漏電流漏電流是衡量醫(yī)療儀器電氣安全的一項(xiàng)重要指是衡量醫(yī)療儀器電氣安全的一項(xiàng)重要指標(biāo)，它的

30、容許最大值在標(biāo)，它的容許最大值在GB9706.1作了規(guī)定，表作了規(guī)定，表2.1分別規(guī)定頻率在分別規(guī)定頻率在1KHz內(nèi)的交、直流復(fù)合波內(nèi)的交、直流復(fù)合波時(shí)的連續(xù)漏電流和患者輔助漏電流的容許漏電時(shí)的連續(xù)漏電流和患者輔助漏電流的容許漏電流值。流值。(單位單位mA) 69漏電流分為：漏電流分為：1.接地漏電流 (流過(guò)保護(hù)接地導(dǎo)線的電流)2.機(jī)殼漏電流 (從外殼流向大地的電流)3.患者漏電流- (從儀器和患者的接觸部位流向大地的電流)4.患者漏電流-(從加在信號(hào)輸出、輸入部分的電源經(jīng)儀器和患者的接觸部位流向大地的電流)5.患者漏電流-(從加在儀器與患者接觸部位的市電電源經(jīng)接觸部位流向大地的電流)6.患者輔助電流正常使用時(shí)，