医学电子教学仪器综合实箱实验指导书Word文档下载推荐.docx

1、利用铂电阻温度传感器PT1000构成的测温电路，将测得的温度信号送入单片机处理，所测得的温度值在PC机上实时显示，温度值范围为0100。三、实验原理图2.1 温度测试电路原理图1、温度测试电路原理图如图2.1。2、温度传感器由铂电阻PT1000构成，铂电阻一般以0.030.07mm的纯铂丝绕在平板型支架上，用银导线作引出线。铂电阻属无源器件，性能比较稳定。PT1000是铂电阻温度传感器，它适用于测量-60到+400之间的温度。 PT1000在0时，阻值为1000，随着温度的变化电阻值成线性变化，温度每变化1，电阻值相应变化3.90。3、测温电路为恒流电路，即流经Rt的电流是恒定的。当温度变化时

2、，PT1000温度传感器的电阻值相应变化，由于流经温度传感器的电流不变，其上电压随着阻值的变化而变化,TEPvb点的电压值亦随着变化，它反映的就是温度变化状况，后边由R69,R68,RW5和运放组成的电路将TEPvb点的电压放大到0-5V范围内供A/D转换电路进行转换。 在图2.1中，假定U19的反相输入（2脚）电压为e1, 流经Rt的电流是i1，则有以下公式成立：i1=（Vin-e1）/R67 -式 2.1式中： Vin为2.5VTEPvb=e1-（Vin-e1）/R67*Rt -式 2.24、表征温度的电压量送入模/数转换电路，MCS-51内的温度测试功能模块将其转换成数字量，经过处理换算

3、，在PC机上显示其温度值。四、实验步骤温度测试电路布局如图2.2。图2.2 温度测试电路布局图1、RW5是调整放大倍数的电位器，用电阻表测量“放大倍数调整”框内的RW5的阻值是否为6.8K左右，若偏离则调整RW5为6.8K。调整好以后用插线将“放大倍数调整”框中用虚线相连的两个插孔连起来。作为放大倍数的粗调。【注：在测量电阻值时，应将电阻或电位器与电路断开】图2.3 放大倍数调节布局图由于元器件参数存在差异，最好在测试前，将温度传感器放入恒温液体（如水），用电阻表测量传感器的电阻值，按照3.90对应1的关系换算成温度，如果偏离此值，则调整RW5。2、不接温度传感器,用插线将PT8的两端（100

4、0）与PT的两端分别相连，如图2.5。3、调零:用插线将“零点调整”框内用虚线相连的两个插孔连接起来,如图2.4，调整RW4,使得运放U9的1脚输出电压（TEPvb）为零或者接近于零（一般为+1mv以内）。用电压表监测。图2.4 零点调整布局图图2.5 电阻布局图4、满量程调整: 将PT8与PT断开，用插线将PT7的两端（1350）与PT的两端分别相连, 此时联机测量温度，显示的温度值应为89.7左右，如果不符合，调整RW5。5、依次分别将PT1PT8与PT相连，测量运放U9的7脚输出电压TEPvc，记录各组数据，应符合实验原理中式 2.2给出的关系式，绘出PT阻值与输出电压的关系曲线，观察并

5、验证其线性度。PT1PT8阻值如表 2.1。由于电阻的离散性，实际电阻值可能与表 2.1所列存在误差，应以实际电阻值为准。PTiPT1PT2PT3PT4PT5PT6PT7PT8阻值（）10501100115012001250130013501000TEPvc（V）温度值（）表 2.16、用示波器（慢扫描）监视输出信号TEPvc，将Pt1000放入0-100的液体中，温度传感器阻值的变化引起输出信号波形变化，波形自起始点10%变化到稳定点90%的时间t即为传感器的延迟时间，可用不同温度的液体测量温度传感器的延迟时间。7、在实验箱USB指示灯亮的情况下，点击“温度实验”按钮进入温度测试。8、点击“

6、测试”按钮，温度测试开始，显示的温度值为摄氏温度值，随着温度传感器的信号的变化,显示的温度值不断被刷新，显示如下： 图 2.6温度的最小显示值为0，最大值为100。如要停止温度测试，点击“停止”按钮即可。9、将PT1PT8与PT断开，插入温度传感器，让温度传感器暴露在空气中，此时所测的温度即为室温。10、将温度传感器放在掌心或腋下三分钟以上,并确保紧密接触，显示的温度值即为体温。11、可将温度传感器放入已知温度的液体中，如温水，测量液体的温度。12、在测试结束后，可点击菜单“文件（&File）”下的子菜单“数据保存为txt文件（&Save）”， 将测试数据保存为文本文件。实验二 心血管参数测试

7、1、掌握血液循环系统血流动力流变学参数无创检测及实现方法。2、掌握检测心血管传感器特性和使用方法。3、掌握表征心血管参数波形及特征点的识别方法。二、实验内容 通过心血管传感器，检测人体脉搏信号，经单片机处理以后，其脉搏信号波形可在PC机上实时显示，也可对脉搏信号波形的某些特征点进行编辑。图2.7 脉搏波动信号链图2.7是一例测试成功的的脉搏波动链图。基线平稳，振幅适中，标志点明确，拐点清晰和细节分明。要想获取正确的脉图，除了必须将心血管传感器放于挠动脉搏动最强位置外，还必须对心血管传感器施加适当的预静压，所加的最佳预静压值应该获取最大的信号振幅，且保证脉波不发生畸变。为了描述实测脉图信号的振幅

8、衰减和波形失真，我们定义两个判别系数： -式 2.3 -式 2.4 式中（bc）P0和（bf）P0 分别为最佳预静压P0 时心脏收缩期主动脉最高压力点的脉压振幅和舒张期二尖瓣关闭点的脉压振幅；（bc）p 和（bf）p 分别为实测预静压P时相对应的值。为振幅衰减系数，它反应由于预静压不当所引起的信号幅度衰减；为波形失真系数，它反应过度预静压引所起的血流被阻断而产生的波形失真。图2.8 振幅衰减系数和波形失真系数与预静压的关系 由图2.8所示，在pp1 区间内， ps 时， =0（mv）, -式 2.82） 当Vin -式 2.93、人在吹吸气过程中，通过传感器获得与气流信号相对应的电压信号。电压

9、信号经过电压跟随器U24以后进入放大电路，作为传感器与放大电路之间的缓冲与阻抗匹配。电压跟随器的突出优点是具有极高的输入阻抗和较低的输出阻抗。U25将传感器的输出信号进行放大；U25/A第一级输出为：FVa=（RW11/R100）（VIN+ - VIN-）； -式 2.10U25/B第二级输出为: FVb= FVa（1+RW12/R104+RW12/R105）+RW125/R104 -式 2.11式中RW125/R104为上拉电压。呼吸气时，传感器输出信号有正负，需要将基准电位抬高，以避免出现负信号送入模/数转换电路的情况出现。4、如上所述，U25的输出信号FVc实际上表示的是气体流量参数I，

10、经MCS-51单片机处理后，测试数据通过USB口传到PC机，PC机将气体流量参数、流速参数代入一系列的积分公式，计算出若干项表征肺功能的参数，参数的具体含义见肺功能测试结果的注释。5、肺功能参数计算公式：找出波形特征点：a、b、c、d、e、f 图2.31flowdata：采样值转换后的流量值，公式中的常数k为经验系数最大肺活量= -式 2.12用力肺活量= -式 2.13最大呼气流量=|flowdata（e点X轴）| -式 2.14最大呼气中段流量= k *用力肺活量 -式 2.15 肺功能参数电路布局图如图2.32：图2.32 肺功能参数测试电路布局图1、依照原理图将电阻用插线连接。各由三个

11、电阻构成的“R100 R105组”分别与电路中R100R105相对应， 可从3个不同阻值的电阻中选择一个作为R100R105,以R100为例说明其连接方法，其余与R100类似。如下图所示：图 2.33上面一个插孔有三条虚线分别与下端三个插孔相连，其下端所指向的3个插孔是3个不同的电阻选择。例如，如果将下端3个插孔的中间一个与上端插孔相连，则R100为3.3K电阻，建议选择阻值如下：RR100 R101 R102 R103 R104 R105 阻值3.3K 100K15K180K 15K表 2.22、放大倍数调整。测量RW11阻值应为9296K，如果偏离，则调整RW11，调好后用插线将“放大倍数

12、调整”框中用虚线相连的两个插孔连接起来。图 2.343、测量RW12阻值应为6K左右，如果偏离，调整RW12，调好后用插线将“基准调整”框中虚线相连的两个插孔连接起来。图 2.354、不接肺功能传感器，将峰-峰值50mv，频率为1020Hz的信号取代传感器输出信号，正端用连接线接入Vin+插孔，负端接入Vin-插孔。用示波器观察输出信号Fvc，Fvc峰-峰值应为3.5V左右。5、去除信号源，接肺功能测试传感器，用纸咬嘴套在传感器吹嘴上，用嘴对着传感器腔体先吸后吹，即吸足气后，猛力快速用最高呼气流量向传感器内吹气，得到的波形如图2.30所示。6、吹吸气时，用示波器观察Fva、FVb、FVc，可见

13、波形如图2.29或图2.30所示，调整RW11改变放大倍数，输出波形幅度随之改变。调整RW12，除改变放大倍数外，同时还改变输出信号的直流基准电位；一般基准电位确定在2.02.2V，当不施加传感器信号时，可在U25/B的输出端测得直流电位为2V左右；可观察到输出信号波形上下移动。进行本实验后，应将电位器恢复到本实验第3，4条所推荐的电阻值。7、肺功能信息输入 点击菜单“肺功能”下的子菜单“肺功能信息”进入肺功能信息输入，显示如下：图 2.36姓名（学号）、年龄、身高、体重、性别，分别为被测试者的姓名（学号）、年龄、身高、体重、性别。8、肺功能测试 在实验箱USB指示灯亮的情况下，点击“肺功能实

14、验”按钮进入肺功能测试，显示如下：图 2.37具体测试方法：测试时测试者平静呼吸，然后用力吸气，紧接着用力呼气，点击“停止”按钮，显示如下：图 2.38选择测试者的信息，点击“信息”按钮，以确认测试者的信息参数，再点击“专家”按钮，计算得出测试结果，显示如下：图 2.39点击各超链接可查阅参数的医学含义，如点击“最大肺活量”，显示如下：图 2.40测试结束后，可点击菜单“文件（&File） ”下的子菜单“数据保存为txt文件（&Conserve）”，将测试的波形数据保存为文本文件。9、实验结束，将所有连接线除去。实验四 握力测试1、掌握握力测试电路的原理及设计方法。2、了解握力测试传感器的构成

15、及使用方法。 握力测试传感器获取的信号经电路放大处理后送入模/数转换电路, MCS-51内的握力测试模块将其转换成数字信号，得出握力值传到PC机上显示。三、实验原理 图2.41 握力测试电路原理图握力测试传感器为压力传感器，受力范围为0 Kg50Kg, 精度误差1%F.S。在+5V 电源工作条件下, 满量程输出为10.45mV左右, 传感器受力后，输出与受力大小成线性比例关系的电压信号，此信号经仪表放大器INA128放大后, 送至模/数转换电路, MCS-51内的握力测试模块将此信号转换为数字信号，并依据一定的关系式得出握力值，传到PC机上显示。握力测试电路布局如下：图2.42 握力测试电路布局图1、INA128是差分仪表放大器，其所接的电位器RW6用于调整放大倍数。在握力测试之前，应首先测量RW6的阻值，根据传感器的特性，RW6应调在147.5左右。如果偏离此值，则调整RW6，调整完毕后用插线将“放大倍数调整”框中虚线所连的两个插孔连接起来。图2.43 放大倍数调整图2. 零点调整。接上握力传感器，不施加力，用电压表测量U20的输出端信号WLVc，应小于5mv。如果不符合要求，调整“零点调整”框中的RW7，调整前用插线将“零点调整”框中虚线所连的两个插孔连接起来。图2.44 零点调整图3、在实验箱USB指示灯亮的情况下，点击“握力实验”按钮进入握力测试，显示如下：