第6卷 第2期2000年5月
电化学
EL ECT ROCHEM IST RY
V ol.6 No.2
M ay2000
文章编号:1006_3471(2000)02_0233_05电流型葡萄糖传感器阴极的研究
于秀娟*,周 定
(哈尔滨工业大学理学院应用化学系,黑龙江哈尔滨 150001)
摘要: 本文研究了石墨、银、钛基RuO2/T iO2涂层材料等几种导电材料取代铂作为葡萄糖传感器阴极的可能性.结果表明,钛基RuO2/T iO2涂层电极的化学性质稳定,对析氢反应有一定的催化作用.由石墨_环氧胶粘剂混合物 钛基RuO2/T iO2组成的电化学体系可以在0.6~0.8V电压范围内检测H2O2的稳态氧化电流;在0.7V电压下,以钛基RuO2/T iO2涂层材料作为阴极的葡萄糖传感器的性能与以铂片为阴极的传感器性能接近,钛基RuO2/T iO2涂层材料是取代铂的最佳阴极材料.
关键词: 萄萄糖传感器,阴极,极化曲线,钛基RuO2/T iO2涂层
中图分类号: O675.1 文献标识码:A
电流型葡萄糖传感器以葡萄糖氧化酶电极作为分子识别及信号转换器件,通过检测酶反应产物H2O2的氧化电流可以定量测定样品中的葡萄糖.这类传感器的性能与固定化葡萄氧化酶膜的性质有关,同时也受检测电信号的电化学测量系统的影响.在两电极测量体系中,酶电极作为阳极,常用的阴极包括饱和甘汞电极[1]和Ag/Ag Cl电极(饱和KCl溶液)[2],以及金[3]、铂[4]、镀铂[5]材料等,前两种阴极含有内参比溶液,不仅使用不方便,而且不容易改变电极的尺寸和形状,后几种阴极属于贵金属,价格较高。葡萄糖传感器一般用于血液、尿液及发酵液中葡萄糖的检测,由于实际样品中除葡萄糖外还含有其它组分,某些组分还会通过酶膜污染及干扰H2O2电极反应,从而影响葡萄糖的检测以及传感器的稳定性和使用寿命,特别是对于重复多次测量用的葡萄糖传感器,这种影响更为突出,限制了传感器的应用。如果构成葡萄糖传感器的电极材料来源广泛,且价格低廉,从工艺上实现酶电极和阴极一体化,而该一体化的传感器探头可在完成一次测定后废弃,便可以避免酶膜污染及酶电极储存过程中性质的变化而导致的传感器性能不稳定等问题.酶电极上的固定化酶用量很少,葡萄糖传感器探头的成本主要决定于电极材料,从实用化的目的出发,希望降低电极材料的成本,以利葡萄传感器的推广与应用.我们曾经研制一种制备简单、成本低的石墨与环氧胶粘剂混合物电极材料用作葡萄氧化酶电极的阳极[6],本文通过不锈钢、石墨等9种非贵金属固体导电材料的阴极极化曲线
收稿日期:1999 12 31
* 通讯联系人
基金项目:哈尔滨工业大学博士科研启动基金(970731_040)
的研究,比较了它们的析氢行为,认为钛基RuO 2/T iO 2涂层材料可以取代贵金属铂作为葡萄糖传感器的阴极.
1 实验部分
1.1 试剂
葡萄糖氧化酶(E.C.1.1.3.4,type ,25.8U/mg,Sigma).葡萄糖、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、H 2O 2(30%)、乙醇、硝酸纤维素及戊二醛等均为国产分析纯试剂.
1.2 仪器
78H W_1型恒温磁力搅拌器,杭州仪表电机厂;pHs_2型酸度计,上海第二分析仪器厂;HDC _7C 晶体管恒电位仪,福建三明无线电二厂;HD_1A 电化学信号发生器,福建三明无线电二厂;葡萄糖测试仪,本实验室自组装(取样电阻106 )
1.3 阴极极化曲线的测定
在三电极电解池内,以铂片为辅助电极,饱和甘汞电极为参比电极,所研究的导电材料作为工作电极,采用电位慢扫描法(v =2mV/s)记录阴极的析氢行为.
1.4 葡萄糖氧化酶电极的制备
石墨_环氧树脂混合物电极[6]经打磨、抛光、蒸馏水反复冲洗后,依次浸入纤维素_乙醇溶液、2.5%戊二醛水溶液、50g/L 葡萄糖氧化酶水溶液及2.5%戊二醛水溶液,经一定时间,取出后用蒸馏水冲洗,不用时放置于pH 7.0混合磷酸盐缓冲溶液中.
1.5 葡萄糖的测定
采用两电极电解池,葡萄糖氧化酶电极作为阳极、本文确定的材料为阴极,阳极和阴极引线分别连接到葡萄糖测试仪的阳极和阴极接线柱上,施加一定电压,待测试仪输出信号稳定后,用微量进样器注入葡萄糖标准溶液,用函数记录仪记录电流的变化或从葡萄糖测试仪上直接读取稳态输出电流.实验过程中溶液用磁力搅拌器搅拌.测试在pH 7.0磷酸盐(0.1mmol/L)缓冲溶液中进行.
2 结果与讨论
2.1 几种阴极材料化曲线的研究
从电催化的观点来看,电极不但作为一种导体,而且是电子转移和化学反应的场所,电极材料的不同性质对反应产生不同的催化效果.以H 2O 2为检测对象的葡萄糖传感器,阴极发生的是析氢反应:
2H 2O+2e H 2+2OH
-
依据阴极反应特点,应该选取导电性能好、氢过电位低的材料作为传感器的阴极,同时要求该阴极具有一定的机械强度,便于加工成型.本文研究了不锈钢、镍、铂、银、石墨、钛基RuO 2/T iO 2、镀钯石墨_环氧胶粘剂混合物[6]、镀钯石墨(从PdCl 2溶液中电镀钯,作为析氢反应催化剂)等导电材料作为葡萄糖传感器阴极的可能性,以上各种材料均是良好的导体,并且有一定的机械强度,容易加工.图1是用电位慢扫描法得到的几种材料的阴极极化曲线.图1a 中几种材料与铂阴极相比,析氢电位不高,但电流密度都不大,说明低电位时它们对析氢反应的催化 234 电 化 学 2000年
作用不明显.但增大电位又容易引起析氢以外的其它反应.图1b 中,石墨和石墨镀钯电极的析氢电位与铂阴极接近,但随着电位的变化电流增加较慢,说明石墨和石墨镀钯电极的析氢速度较慢;银和钛基RuO 2/T iO 2涂层材料的析氢电位比铂销高一些,但随电压向负方向移动电流明显变大,析氢速度迅速增加,表明这两种材料对析氢反应有一定的催化作用,试验中发现,银表面极易氧化变黑,每次使用前都需抛光处理,不适合本文要求.根据以上分析,本文认为钛基RuO 2/T iO 2涂层材料是比较理想的阴极材料,可以满足制备葡萄糖传感器要求
.
图1 几种导电材料的阴极极化曲线.曲线1~9分别代表:不锈钢、镍、镀钯石墨_环氧胶粘剂
混合物[6]、石墨_环氧胶粘剂混合物、铂、镀钯石墨、石墨、钛基RuO 2/T iO 2、银
F ig.1Cathode polarizat ion curves of several conducting_materials.the curves 1_9are stainless steel,
N i,composite of g raphite pow der and epox y r esin deposited by Pd,composite of graphite
pow der and epox y r esin deposited,P t,graphite deposited by P d,g raphite,T i coated by
RuO 2/T iO 2and Ag ,respectively
2.2 H 2O 2在石墨_环氧胶粘剂混合物-钛基RuO 2/T iO 2电化学体系中的氧化
T i 和TiO 2都不是良好的导电材料,但利用Ti 4+和Ru 4+离子特征参数接近的性质,将RuO 2镶嵌到T iO 2晶体结构中去,RuO 2和TiO 2很容易形成固溶层,该固溶层与钛表面的T iO 2再固溶,则可以得到导电性能良好的电极材料[7],这种导电材料成本低且耐腐蚀性好、便于加工.我们以前的研究表明,采用适当的制备方法可以获得导电性优良的石墨_环氧胶粘剂混合物材料[8].本文研究的电流型葡萄糖传感器是通过检测酶催化下葡萄糖氧化产生的H 2O 2来定量检测葡萄糖,因此如果能在以石墨_环氧胶粘剂混合物电极为阳极、钛基RuO 2/T iO 2为阴极的两电极测量体系中检测到H 2O 2的电氧化行为,则可利用上述成本低廉的两种导电材料构造葡萄糖传感器,达到降低制作成本的目的.图2是H 2O 2在本文所述的电解池体系中电氧化的电流_电压曲线,当电压低于0.5V 时,H 2O 2的氧化电流随电位的变化不明显,大于0.6V 之后,则随着电压升高H 2O 2氧化速度加快,电流迅速增加,说明该电化学体系可用于检测H 2O 2的稳态电流,适宜电压可在0.6~0.8V 范围内选择.图3给出了0.7V 电压下H 2O 2在石墨_环氧胶粘剂混合物-钛基RuO 2/TiO 2体系中电氧化的响应曲线,可以看到,0.7V 电 235 第2期 于秀娟等:电流型葡萄糖传感器阴极的研究
压时H 2O 2达到稳态响应的时间不超过10s,表明该电化学体系可以快速检测H 2O 2的反应,适用于构造电流型葡萄糖传感器
.
图2 H 2O 2(0.1mmol/L )电氧化的i_E 曲线
Fig.2T he i_E curve o f electrochemical ox idat in of
H 2O 2(0.1mmol/L
)图3 H 2O 2(0.1mmol/L )的电流_时间曲线.E =0.7Fig.3T he current_time curv e of electrochemical oxidatin o f H 2O 2(0.1mmo l/L )E =0.7
2.3 钛基RuO 2/TiO 2作为葡萄糖传感器阴极的研究
本文研究表明,石墨_环氧胶粘剂混合物-钛基RuO 2/TiO 2涂层材料组成的电化学体系可以在0.6_0.8V 电位范围检测H 2O 2的电氧化反应,该电化学体系适宜用于构造以H 2O 2为检测对象的电化学式葡萄糖传感器.采用浸渍涂膜法将葡萄糖氧化酶固定在石墨_环氧胶粘剂混合物电极表面、以钛基RuO 2/TiO 2为阴极组成了新的葡萄糖传感器.钛基RuO 2/T iO 2阴极既不含有内参比溶液,价格又较贵金属低,而且容易改变电极的尺寸和形状,显示出一定的优越性.该传感器的有关参数及对葡萄糖的响应性能列于表1中,表1中同时给出了以铂为阴极的葡萄糖传感器性能.与铂阴极相比,以钛基RuO 2/T iO 2为阴极时,葡萄糖传感器的灵敏度降低约一倍,检测电压和线性响应范围变化不大,响应时间及酶电极的使用寿命没有变化,说明钛基RuO 2/TiO 2材料可以取代铂作为葡萄糖传感器的阴极.
表1 葡萄糖传感器的参数及性能
T ab.1the parameters and the characters of g lucose sensor
Parameters for sensor
Pt cathode T i coated by RuO 2/T iO 2cathode Detecting potential/V
0.60.7Sensitiv ity/(nA (mmol/L)-1cm -2)a
58.325.3Linear response rang e/mmol L -
10.02~7.00.01~3.0Response time/s
20~4020~40Life time b /d
1515 a 灵敏度单位中的 cm 指阴极面积;b 响应值不变化的时间
236 电 化 学 2000年
3 结论
通过几种导电材料阴极极化曲线的研究并与铂阴极进行比较,本文认为钛基RuO 2/TiO 2涂层材料的析氢效果较好,进一步研究结果表明由石墨_环氧胶粘剂混合物阳极-钛基RuO 2/T iO 2涂层材料阴极组成的电化学体系可以在0.6_0.8V 电位范围检测H 2O 2的电氧化反应,在此电化学检测体系基础上构造了新型的葡萄糖传感器,该传感器以钛基RuO 2/TiO 2涂层材料取代贵金属铂作为阴极,价格低廉、便于加工成各种形状和大小,其性能与铂阴极的葡萄糖传感器相近,同时作为酶固定基底的阳极是石墨_环氧胶粘剂混合物,这两种导电材料的使用有利于降低传感器的成本,为葡萄糖传感器的推广应用奠定了基础.
Study of the Cathod of the Amperometric Glucose Sensor
YU Xiu_juan *,ZHOU Ding
(Dep t.of A pp lied Chem.,H arbin I nst.o f Techn.,H arbin 150001,China)
Abstract:
T he possibility for several kinds of conducting materials used as the cathode of
g lucose sensor was studied by the cathode polarization curves.It was show n that the titanium coated by RuO 2/TiO 2is stable to the electrochemical corrosion and it could promote the generation of hydrogen.H 2O 2could be detected in the electrochemical system constructed by the anode of g raphite powder and epox y resin composite and the cathode of titanium coated by RuO 2/T iO 2in the potential range of 0.6V~0.8V.It can be used as the cathode of glucose sensor instead of Pt.T he response of glucose sensor w ith the cathode of titanium coated by RuO 2/T iO 2at 0.7V was similar to that of the glucose sensor w ith Pt cathode.Key words:
Glucose sensor,Cathode,Polarization curve,T itanium coated by RuO 2/
T iO 2References:
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《生物医学传感器与检测技术实验》教案大纲 张日欣李元斌 一、课程名称：生物医学传感器与检测技术实验 Experiments in Biomedical Sensor & Detecting Techniques 二、课程编码：0702831 三、学时与学分：24/1.5 四、先修课程：数字电子技术，模拟电子技术，项目生理学，电子测试与实验，生物医学测量与仪器实验。 五、课程教案目标 1．本课程是生物医学项目专业的一门专业课，它应用电子技术，传感器测量技术和计算机技术，解决生物医学领域中的信号提取，检测和处理以及生物医学仪器的设计等问题； 2．使学生了解典型医学仪器的原理、特点和性能指标，学习正确使用传感器，设计检测电路，掌握基本测量技术； 3．为医学仪器设计奠定基础。 六、适用学科专业 生物医学项目 七、基本教案内容与学时安排 ●热敏器件及温度传感器特性实验<4学时） ●压力传感器性能实验<4学时） ●气敏传感器特性实验<4学时） ●光电式脉搏探测器<4学时） ● ECG前置放大器<4学时） ●陷波器仿真、制作与调试<4学时） ●安全隔离设计与调试<4学时） ● ECG放大器的整体调试<4学时） ● 12导联心电工作站的原理及使用<4学时） 八、教材及参考书： 教材：生物医学电子技术与信号处理实验指导书,张日欣、李元斌、邹昂等自编教材，武汉：华中科技大学教材科，2004年9月 参考文献： 1．生物医学检测技术讲义，杨玉星自编教材，1998年 2．生物医学电子学，蔡建新，张唯真，北京大学出版社，1997年 3．传感器原理与应用，黄贤钨，电子科技大学出版社，1999年 4．生物医学测量，陈延航，人民卫生出版社，1986年 5．医学物理，刘普和，人民卫生出版社，1986年 6．医学仪器-应用与设计，约翰G.韦伯斯特，新时代出版社，1985年 7．Protel 98 for windows 电路设计应用指南，程凡等，人民邮电出版社，1999年 九、考核方式 实验报告+实践表现 《生物医学测量与仪器实验》教案大纲
温度传感器的应用及原理 温度测量应用非常广泛，不仅生产工艺需要温度控制，有些电子产品还需对它们自身的温度进行测量，如计算机要监控CPU的温度，马达控制器要知道功率驱动IC的温度等等，下面介绍几种常用的温度传感器。 温度是实际应用中经常需要测试的参数，从钢铁制造到半导体生产，很多工艺都要依靠温度来实现，温度传感器是应用系统与现实世界之间的桥梁。本文对不同的温度传感器进行简要概述，并介绍与电路系统之间的接口。 热敏电阻器 用来测量温度的传感器种类很多，热敏电阻器就是其中之一。许多热敏电阻具有负温度系数(NTC)，也就是说温度下降时它的电阻值会升高。在所有被动式温度传感器中，热敏电阻的灵敏度(即温度每变化一度时电阻的变化)最高，但热敏电阻的电阻/温度曲线是非线性的。表1是一个典型的NTC热敏电阻器性能参数。 这些数据是对Vishay-Dale热敏电阻进行量测得到的，但它也代表了NTC热敏电阻的总体情况。其中电阻值以一个比率形式给出(R/R25)，该比率表示当前温度下的阻值与25℃时的阻值之比，通常同一系列的热敏电阻器具有类似的特性和相同电阻/温度曲线。以表1中的热敏电阻系列为例，25℃时阻值为10KΩ的电阻，在0℃时电阻为28.1KΩ，60℃时电阻为4.086KΩ；与此类似，25℃时电阻为5KΩ的热敏电阻在0℃时电阻则为 14.050KΩ。 图1是热敏电阻的温度曲线，可以看到电阻/温度曲线是非线性的。
虽然这里的热敏电阻数据以10℃为增量，但有些热敏电阻可以以5℃甚至1℃为增量。如果想要知道两点之间某一温度下的阻值，可以用这个曲线来估计，也可以直接计算出电阻值，计算公式如下： 这里T指开氏绝对温度，A、B、C、D是常数，根据热敏电阻的特性而各有不同，这些参数由热敏电阻的制造商提供。 热敏电阻一般有一个误差范围，用来规定样品之间的一致性。根据使用的材料不同，误差值通常在1%至10%之间。有些热敏电阻设计成应用时可以互换，用于不能进行现场调节的场合，例如一台仪器，用户或现场工程师只能更换热敏电阻而无法进行校准，这种热敏电阻比普通的精度要高很多，也要贵得多。 图2是利用热敏电阻测量温度的典型电路。电阻R1将热敏电阻的电压拉升到参考电压，一般它与ADC的参考电压一致，因此如果ADC的参考电压是5V，Vref 也将是5V。热敏电阻和电阻串联产生分压，其阻值变化使得节点处的电压也产生变化，该电路的精度取决于热敏电阻和电阻的误差以及参考电压的精度。
生物传感器 信研1402 摘要：生物传感器是一种以生物活性单元为敏感元件，结合化学、物理转换元件，对被分析物具有高度选择性的装置,它具有灵敏度高、检测速度快、操作简便、成本低、可进行连续动态监测等优点。本文在介绍生物传感器发展现状、组成及工作原理以及输入输出信号的基础上，对生物传感器的应用进行了综述。 引言 生物传感器技术是一个非常活跃的工程技术研究领域,它与生物信息学、生物芯片、生物控制论、仿生学、生物计算机等学科一起处在生命科学和信息科学的交叉区域,是发展生物技术必不可少的一种先进的检测与监控装置。 一、生物传感器组成 生物传感器(biosensor)，是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。 生物传感器利用生物活性物质选择性的识别和测定实现测量，主要由两大部分组成（如图1所示）：一为功能识别物质（分子识别元件又称生物敏感膜），由其去识别被测目标，是可以引起某种物理变化或化学变化的主要功能元件。分子识别部分是生物传感器选择性测定的基础；其二是电、光信号转换装置（换能器），由其把被测物所产生的化学反应转换成便于传输的电信号或光信号。 图1.生物传感器组成结构图
生物传感器识别和检测待测物的一般反应过程为：首先，待测物分子与识别元素接触；然后，识别元素把待测物分子从样品中分离出来；接着，转换器将识别反应相应的信号转换成可分析的化学或物理信号；最后，使用现代分析仪器对输出的信号进行相应的转换，将输出信号转化为可识别的信号。 二、工作原理 生物传感器工作方式分为两种：直接转换为电信号和间接转换为电信号型，间接型是将化学信号、光信号或者热信号等其他信号转换为电信号。 图2.生物传感器工作原理图 三、生物传感器的分类 根据识别元素的不同，生物传感器可分为酶免疫传感器、细胞传感器、微生物传感器、传感器等，，根据输出信号产生的方式生物传感器可分为生物亲和型传感器或催化型生物传感器等。也可依据分子的类型进行分类生物传感器的命名与其分类一一对应，为清晰描述一个传感器的性质，也可将同一传感器在不同领域的分类叠加，如以蛋白质为分子，酶为识别元素，电化学为表征手段的生物传感器可称为蛋白质酶电化学传感器或是酶电化学蛋白质传感器。根据所用换能器和监测物理量、化学量和生物量可分为电化学生物传感器光学生物传感器。 光化学生物传感器是基于待测物能够引起传感器表面某种特定指示剂光吸
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SOR索尔压力开关 SOR公司（中文名称索尔公司）成立于1946年，是世界上唯一一家集生产各类机械及电子压力、差压、温度、流量、液位开关及变送器于一体的专业化国际公司，总部位于美国肯萨斯州州府，现有员工300人，其压力开关类产品产量位居世界第一。 压力开关产品主要采用静态O型圈密封的活塞-弹簧-膜片组合式结构，具有抗震、抗过压能力强，测量范围广且回差小、使用寿命长等特点。其生产的高静压低差压开关是世界上独一无二的。其核级压力及差压开关是世界上不多的取得IEEE认证的产品。 SOR的机械液位开关全部满足ANSIB31.1和B31.3国际电力和石化行业压力容器标准，包括机械式浮球及沉筒两类，其独特的分级冷凝球降温措施能够很好地保证液位开关的开关单元部分免受高温蒸汽的影响，可以可靠地应用于高温工况，越来越受到客户的青睐。 除机械类产品外，SOR的电子产品种类也是非常丰富的，包括热差式流量开关、非接触式超声波变送器、接触式超声波开关，射频导纳开关及变送器、以及集开关、变送器、实时显示三位一体的SGT，该仪表不仅有实时压力显示、独立的开关量输出，而且有4~20毫安模拟量输出。非接触式超声波变送器具有高能量、低频率、自动增益调节三大特点使其能够应用于诸如碳黑、干灰、啤酒、石膏等高粉尘、高泡沫及高雾气的复杂环境中，帮助很多用户解决了多年来用其他超声波产品甚至是雷达产品都解决不了的难题。
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(1) 1 dR d R dA A 四种压力传感器的基本工作原理及特点 一：电阻应变式传感器 1 1电阻应变式传感器定义 被测的动态压力作用在弹性敏感元件上， 使它产生变形，在其变形的部位粘 贴有电阻应变片，电阻应变片感受动态压力的变化，按这种原理设计的传感器称 为电阻应变式压力传感器。 1.2电阻应变式传感器的工作原理 电阻应变式传感器所粘贴的金属电阻应变片主要有丝式应变片与箔式应变片 箔式应变片是以厚度为0.002―― 0.008mm 的金属箔片作为敏感栅材料，，箔 栅宽度为0.003――0.008mm 。丝式应变片是由一根具有高电阻系数的电阻丝 （直 径0. 015--0. 05mm ），平行地排成栅形（一般2――40条），电阻值60――200 ?， 通常为 120 ?，牢贴在薄纸片上，电阻纸两端焊有引出线，表面覆一层薄纸，即 制成了纸基的电阻丝式应变片。测量时，用特制的胶水将金属电阻应变片粘贴于 待测的弹性敏感元件表面上，弹性敏感元件随着动态压力而产生变形时， 电阻片 也跟随变形。如下图所示。B 为栅宽，L 为基长。 I 绘式应吏片 b ）笹式应变片 材料的电阻变化率由下式决定:
式中; R—材料电阻2
3 —材料电阻率 由材料力学知识得; K —金属电阻应变片的敏感度系数 式中K 对于确定购金属材料在一定的范围内为一常数，将微分 dR 、dL 改写成增 量出、/L,可得 由式(2)可知，当弹性敏感元件受到动态压力作用后随之产生相应的变形 而形应变值可由丝式应变片或箔式应变片测出，从而得到了 ZR 的变化，也就得 到了动态压力的变化，基于这种应变效应的原理实现了动态压力的测量。 1.3电阻应变式传感器的分类及特点 「测低压用的膜片式压力传感器 常用的电阻应变式压力传感器包括彳测中压用的膜片一一应变筒式压力传感器 -测高压用 的应变筒式压力传感器 1.3.1膜片一一应变筒式压力传感器的特点 该传感器的特点是具有 较高的强度和抗冲击稳定性，具有优良的静态特性、 动态特性和较高的自震频率，可达30khz 以上，测量的上限压力可达到9.6mp a 。 适于测量高频脉动压力，又加上强制水冷却。也适于高温下的动态压力测量，如 火箭发动机的压力测量，内燃机、压气机等的压力测量。 1.3.2膜片式应变压力传咸器的特点 A 这种膜片式应变压力传感器不宜测量较大的压力，当变形大时，非线性 较大。但小压力测量中由于变形很小，非线性误差可小于 0.5%，同时又有较高 的灵敏度，因此在冲击波的测量中，国内外都用过这种膜片式压力传感器。 B 这种传感器与膜片一应变筒式压力传感器相比， 自振频率较低，因此在低dR "R [(1 2 ) C(1 2 )]
第二章 传感器基础 §2-1 传感器的静态特性 医用传感器的输入量可以分为静态量与动态量两大类。 静态量：是指固定状态的信号或变化极其缓慢的信号（准静态量）。 动态量：通常是指周期信号、瞬变信号或随机信号。 无论对动态量或静态量，传感器输出量都应不失真地复现输入生理量的变化，其关健决定于传感器的静态特性与动态特性。 一．传感器的静态特性 传感器的静特性—表示传感器在被测量处于稳定状态，输入量为恒定值而不随时间变化时，其相应输出量亦不随时间变化，这时输出量与输入量之间的关系称为静态特性。 这种关系一般根据物理、化学、生物学的“效应”和“反应定律”得到，具有各种函数关系。 传感器的输出输入关系或多或少的存在非线性问题。在不考虑迟滞蠕变不稳定性等因素的情况下，其静态特性可用下列多项式代数方程表示： n n x a x a x a x a a y +++++= 332210 (2-1) 式中 y — 输出量； x — 输入量； 0a — 零位输出（零偏）； 1a — 传感器的灵敏度，常用K 表示； n a a a ,,,32 — 非线性项系数 各项系数不同，决定了特性曲线的具体形式。 由式（2—1）可知，如果0a ＝0，表示静态特性通过原点，这时静态特性是由线性项和非线性的高次项迭加而成。这种多项式代数方程可能有四种情况，表现了传感器的四种静态特性，如图2－1所示。 1．线性特性 在理想情况下，式（2—1）中的零偏0a 被校准（0a ＝0）．且x 的高次项为零。
0,,,32=n a a a 线性方程为: x a y 1= 如图2—1（a ）所示。 此时， K x y a ==/1 K 称为传感器的灵敏度。 2．非线性项仅有奇次项的特性 当式（2—1）中只有x 的奇次项，即： +++=5 53 31x a x a x a y 时，特性如图2—1（b ）所示。在这种情况下，在原点附近相当范围内输出、输入特性基本成线性，对应的曲线有如下特性： y （x ）＝－y(－x ） 3．非线性项仅有偶次项的特性 当式（2—1）中只有x 的偶次非线性项时．所得曲线不对称，如图2－1（c ）所示。 4．一般情况 对应的曲线如2—1（d ）所示。在实际应用中，如果非线性项的x 方次不高，则在输入量变化不大的范围内，可以用切线或割线来代替实际静态特性的某一段，使得传感器的静态特性近于线性，称之为传感器静态特性的线性化。只要传感器非线性系数较小，测量范围又不大时，即可这样处理。当没计传感器时，把测量范围选择在最接近直线的那一小段，可 使传感器的静态特性近于线性。 传感器的静态特性实际上是非线性的，所以它的输出不可能丝毫不差地反映被测量的变化，对动态特性也会有一定的影响。 传感器的静态特性是在静态标准条件下进行校准的。静态标准条件是指没有加速度、振动、冲击，环境温度一般在室温20℃±5 ℃，相对湿度不大于85％，大气压为101.3士8 kPa 。在这种标准工作条件下，利用一定等级的校准设备，对传感器进行反复的测试，将得到的输出－输入数据列成表格或画成曲线。把被测量值的正行程输出值和反行程输出值的平均值连接起来的曲线称为传感器的静态校准曲线。 二．传感器的静态特性指标 1．线性度 传感器的线性度也叫作传感器特性曲线的非线性误差。 它是用传感器校准曲线与拟合直线之间的最大偏差与传感器满量程输出平均值之比的百分数来表示的（如图2—2所示）： δL ＝士(ΔL max / Y FS )×100％ （2－2） 式中δL 为线性度； ΔL max 为校准曲线与拟合直线之间的最大偏差； Y FS 为传感器满量程输出（平均值），Y FS ＝Y max －Y 。 常用的拟合直线的方法： ⑴．采用理论直线作为拟合直线来确定传感器的线性度。 所谓理论直线即式（2－1）静态方程式的第一种情况：Y ＝α1X ，由此式求得的线性度称为理论线性度。拟合直线为传感器的理论特性，与实际测试值无关。该方法十分简单，但ΔL max 较大。图2—3为理论线性度的示意图。 ⑵．采用最小二乘法拟合
《传感器原理与应用》作业参考答案 作业一 1.传感器有哪些组成部分在检测过程中各起什么作用 答：传感器通常由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。 各部分在检测过程中所起作用是：敏感元件是在传感器中直接感受被测量，并输出与被测量成一定联系的另一物理量的元件，如电阻式传感器中的弹性敏感元件可将力转换为位移。传感元件是能将敏感元件的输出量转换为适于传输和测量的电参量的元件，如应变片可将应变转换为电阻量。测量转换电路可将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电量信号。 2.传感器有哪些分类方法各有哪些传感器 答：按工作原理分有参量传感器、发电传感器、数字传感器和特殊传感器；按被测量性质分有机械量传感器、热工量传感器、成分量传感器、状态量传感器、探伤传感器等；按输出量形类分有模拟式、数字式和开关式；按传感器的结构分有直接式传感器、差分式传感器和补偿式传感器。 3.测量误差是如何分类的 答：按表示方法分有绝对误差和相对误差；按误差出现的规律分有系统误差、随机误差和粗大误差按误差来源分有工具误差和方法误差按被测量随时间变化的速度分有静态误差和动态误差按使用条件分有基本误差和附加误差按误差与被测量的关系分有定值误差和积累误差。 4.弹性敏感元件在传感器中起什么作用 答：弹性敏感元件在传感器技术中占有很重要的地位，是检测系统的基本元件，它能直接感受被测物理量（如力、位移、速度、压力等）的变化，进而将其转化为本身的应变或位移，然后再由各种不同形式的传感元件将这些量变换成电量。 5.弹性敏感元件有哪几种基本形式各有什么用途和特点 答：弹性敏感元件形式上基本分成两大类，即将力变换成应变或位移的变换力的弹性敏感元件和将压力变换成应变或位移的变换压力的弹性敏感元件。 变换力的弹性敏感元件通常有等截面轴、环状弹性敏感元件、悬臂梁和扭转轴等。实心等截面轴在力的作用下其位移很小，因此常用它的应变作为输出量。它的主要优点是结构简单、加工方便、测量范围宽、可承受极大的载荷、缺点是灵敏度低。空心圆柱体的灵敏度相对实心轴要高许多，在同样的截面积下，轴的直径可加大数倍，这样可提高轴的抗弯能力，但其过载能力相对弱，载荷较大时会产生较明显的桶形形变，使输出应变复杂而影响精度。环状敏感元件一般为等截面圆环结构，圆环受力后容易变形，所以它的灵敏度较高，多用于测量较小的力，缺点是圆环加工困难，环的各个部位的应变及应力都不相等。悬臂梁的特点是结构简单，易于加工，输出位移(或应变)大，灵敏度高，所以常用于较小力的测量。扭转轴式弹性敏感元件用于测量力矩和转矩。 变换压力的弹性敏感元件通常有弹簧管、波纹管、等截面薄板、波纹膜片和膜盒、薄壁圆筒和薄壁半球等。弹簧管可以把压力变换成位移，且弹簧管的自由端的位移量、中心角的变化量与压力p成正比，其刚度较大，灵敏度较小，但过载能力强，常用于测量较大压力。波纹管的线性特性易被破坏，因此它主要用于测量较小压力或压差测量中。 作业二 1.何谓电阻式传感器它主要分成哪几种 答：电阻式传感器是将被测量转换成电阻值，再经相应测量电路处理后，在显示器记录仪上显示或记
一、压力传感器芯体 1、概述 陶瓷压力传感器：抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥（闭桥），由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号。 2、技术参数 综合误差：包括线性度、迟滞性和重复性。 温度漂移：温度漂移指的是因温度变化所导致的输出电压变化，以ppm／oC为单位来表示。温度漂移可用多种方法(斜坡、蝶形电路或逻辑框)来确定，但最常用的 方法是逻辑框法，计算公式如下： TC|ppm/oC|=((Vmax-Vmin)*10^6)/((Tmax-Tmin)*Vnom) 由温度变化所引起的半导体器件参数的变化是产生零点漂移现象的主要原 因，因此也称零点漂移为温度漂移，简称温漂。 灵敏度： 稳定性：稳定性是指“测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力”。 3、各厂商产品 、公司名称：上海全宇机电科技发展有限公司 公司简介：全宇公司系中美合资企业，引进美国先进产品设计、生产经验和自动化设备，专业生产经营压力传感器、变送器，温度传感器、变送器，配套仪表和工业自动控制系统等，早期代理德国E+H产品，在以压力传感器为主导产品的经营生产中不断坚持技术创新，提高效率和产品品质。 陶瓷压力传感器网址链接： 产品介绍： QYP18c是全温度补偿型，保证在使用温度范围内，温度漂移最大不超过±% FS /°
QYP18c-500 - 50125/ QYP18c-1000 - 100200/ QYP18c-2000 - 200400/ 综合精度(线性+ 迟滞性) < ±% FS [端点线性度] 重复性< ±% FS 电气规格: ·最大激励电压30 Vdc ·桥路阻抗11 KW ±30% ·零点偏移￡ ±mV/V ·抗绝缘性> 2 KV ·零点长期稳定性@ 20 °C ±% FSO, typ. (无时间累积性) 环境规格: ·直接接触液体材料Alumina Al2 O3 –96% ·使用温度- 40 up to + 135°C ·储藏温度- 50 up to + 150°C ·温度漂移(零位&灵敏度) ￡ ±% FS / °C [范围2 ~ 100 bar] ￡ ±% FS / °C [范围200 bar] ·相对湿度(1) 0 - 100% ·传感器重量< 7 g 、公司名称：深圳市新世联科技有限公司 公司简介：深圳市新世联科技有限公司(Apollo Electronics),是主要面向OEM厂商服务的传感器产品销售和传感器技术支持的公司。 Apollo是以传感仪表和自动控制技术、光电技术、网络与信息技术为主要发展方向的高科技公司，于2000年创立于香港，目前Apollo及其关联公司和业务发展遍及全球各地。 在传感和控制产品领域，它为全球驰名的厂商提供中国地区产品销售和技术支持服务，也是目前中国及香港地区较大规模和增长迅速的专业的传感和控制产品供应商。 它已具备10年以上传感和控制产品经验，专业技术背景的销售人员提供客户强大的技术支持，它可提供的传感与控制元件产品覆盖面极为广泛，它已成为业界最为优秀的整体传感产品方案配套商。 陶瓷压力传感器网址链接： 产品介绍： 技术参数 供电电压：5～30VDC 桥臂电阻：11K±20% 量程范围：1bar～600bar bar 响应时间：<1mS 综合误差（包括：线性，迟滞， ～FS% 重复性） 零点输出：0±mV/V 满量程输出：～mV/V 温度特性：（温补范围：0～70℃）±%FS/℃稳定性：<%FSO/年 工作温度：-40～125℃
一：填空题（每空1分） 1.依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件，转换元件， 测量电路三个部分组成。 2.半导体应变计应用较普遍的有体型、薄膜型、扩散型、外延型等。 3.光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件，根据光电效应可以分为 外光电效应，光电效应，热释电效应三种。 4.亮电流与暗电流之差称为光电流。 5.光电管的工作点应选在光电流与阳极电压无关的饱和区域。 6.金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可采用直线栅式应变计 和箔式应变计结构。 7.反射式光纤位移传感器在位移-输出曲线的前坡区呈线性关系，在后坡区与 距离的平方成反比关系。 8.根据热敏电阻的三种类型，其中临界温度系数型最适合开关型温度传感 器。 9.画出达林顿光电三极管部接线方式： U CE 10.灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。其定义为：传 感器输出量的变化值与相应的被测量的变化值之比，用公式表示k（x）=Δy/Δx 。 11.线性度是指传感器的输出量与输入量之间是否保持理想线性特性的一 种度量。按照所依据的基准之线的不同，线性度分为理论线性度、端基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等。最常用的是最
小二乘法线性度。 12.根据敏感元件材料的不同，将应变计分为金属式和半导体式两大 类。 13.利用热效应的光电传感器包含光---热、热---电两个阶段的信息变换过程。 14.应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的方法电桥补偿 法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。 15.应变式传感器一般是由电阻应变片和测量电路两部分组成。 16.传感器的静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度界限、迟滞差和稳定性。 17.在光照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应，入 射光强改变物质导电率的物理现象称为光电效应。 18.光电管是一个装有光电阴极和阳极的真空玻璃管。 19.光电管的频率响应是指一定频率的调制光照射时光电输出的电流随频率变 化的关系，与其物理结构、工作状态、负载以及入射光波长等因素有关。多数光电器件灵敏度与调制频率的关系为Sr（f）=Sr。/(1+4π2f2τ2) 20.光电效应可分为光电导效应和光生伏特效应。 21.国家标准GB 7665--87对传感器下的定义是：能够感受规定的被测量并按照 一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 22.传感器按输出量是模拟量还是数字量，可分为模拟量传感器和数字量传感器 23.传感器静态特性的灵敏度用公式表示为：k(x)=输出量的变化值/输入量的变 化值=△y/△x 24.应变计的粘贴对粘贴剂的要求主要有：有一定的粘贴强度；能准确传递应变；
电阻应变式压力传感器工作原理细解 2011-10-14 15:37元器件交易网 字号： 中心议题： 电阻应变式压力传感器工作原理 微压力传感器接口电路设计 微压力传感器接口系统的软件设计 微压力传感器接口电路测试与结果分析 解决方案： 电桥放大电路设计 AD7715接口电路设计 单片机接口电路设计 本文采用惠斯通电桥滤出微压力传感器输出的模拟变量，然后用INA118放大器将此信号放大，用7715A/D 进行模数转换，将转换完成的数字量经单片机处理，最后由LCD 将其显示，采用LM334 做的精密5 V 恒流源为电桥电路供电，完成了微压力传感器接口电路设计，既能保证检测的实时性，也能提高测量精度。 微压力传感器信号是控制器的前端，它在测试或控制系统中处于首位，对微压力传感器获取的信号能否进行准确地提取、处理是衡量一个系统可靠性的关键因素。后续接口电路主要指信号调节和转换电路，即能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录、处理和控制的有用电信号的电路。由于用集成电路工艺制造出的压力传感器往往存在：零点输出和零点温漂，灵敏度温漂，输出信号非线性，输出信号幅值低或不标准化等问题。本文的研究工作，主要集中在以下几个方面：
(1)介绍微压力传感器接口电路总体方案设计、系统的组成和工作原理。 (2)系统的硬件设计，介绍主要硬件的选型及接口电路，包括A/D 转换电路、单片机接口电路、1602显示电路。 (3)对系统采用的软件设计进行研究，并简要阐述主要流程图，包括主程序、A/D 转换程序、1602显示程序。 1 电阻应变式压力传感器工作原理 电阻应变式压力传感器是由电阻应变片组成的测量电路和弹性敏感元件组合起来的传感器。当弹性敏感元件受到压力作用时，将产生应变，粘贴在表面的电阻应变片也会产生应变，表现为电阻值的变化。这样弹性体的变形转化为电阻应变片阻值的变化。把4 个电阻应变片按照桥路方式连接，两输入端施加一定的电压值，两输出端输出的共模电压随着桥路上电阻阻值的变化增加或者减小。一般这种变化的对应关系具有近似线性的关系。找到压力变化和输出共模电压变化的对应关系，就可以通过测量共模电压得到压力值。 当有压力时各桥臂的电阻状态都将改变，电桥的电压输出会有变化。 式中：Uo 为输出电压，Ui 为输入电压。 当输入电压一定且ΔRi <
第三章 敏感元件 作用：把物理量转换为电量，是传感器中的主要元件。 必备两个基本功能： ①敏感被测量（物理量、化学量）②对应产生输出量（电量）。 §3-1 变换力和压力的弹性敏感元件 一、弹性敏感元件的作用 非电量—→弹性元件—→应变量—→换能元件—→电量 弹性元件两种类型： ①弹性敏感元件：感受力、压力、力矩等－→变换为元件本身的应变、位移等； ②弹性支承：起支承导向作用，不作为测量敏感元件。 二、弹性特性： 作用在弹性元件上的外力与其相应变形间的关系。 1．刚度：弹性元件受外力作用下变形大小的量度。 dx dF k = F —作用外力 x —变形 弹性特性曲线上某点切线水平线夹角的正切为该点处的刚度。 dx dF tg k = =θ 2．灵敏度：单位力产生变形的大小，是刚度的倒数。 dF dx K = 并联时，系统的灵敏度：∑== n i i K K 111 灵敏度低，刚度大 串联时，系统的灵敏度： 1 n i i K K ==∑ 灵敏度高，刚度小 三、弹性滞后和弹性后效 1．弹性滞后——弹性特性曲线的加载曲线与去载曲线不重合现象。 滞后误差：弹性变形之差，直接产生测量误差。 2．弹性后效——当载荷改变后，在一定时间间隔逐渐完成变形的现象。
使弹性敏感元件的变形始终不能迅速跟随作用力的改变而改变，造成测量误差，尤其在动态测量中影响较大。 4．固有振动频率：——由振动质量和材料刚度综合表征的弹性元件特征。 决定弹性元件的动态特性和变换被测参数的滞后作用，希望0f （或0ω）高。 因 e m k = 0ω e m k f π 210= ， k — 弹簧刚度，m e — 等效振动质量 所以 提高灵敏度K ，会使线性变差，固有振动频率 0ω、0f ↓。 k K 1= Θ 提高0ω、0f ↑，灵敏度K 会降低，需综合考虑。 5．固有频率f 0与弹性元件的变形dx 以及材料性能的关系 ρ??=l S m ， S —截面积，l —长度，ρ—密度 弹性元件相对变形：E l dx σδ== ，式中 E —弹性摸数，σ—应力，∴dx l E ?=σ () 2 02 1 1 1/1 1 222221122S E dx dx k dF dx dx dx l f m Sl Sl l l dx E E dx σσσσπ πρπρπ ρπ ρ σσπ πρ ρ??====== = 最后可得： ρπσ ?= ?E dx f 20 可知弹性元件dx f ?0的乘积对于特定材料是有一个极限值的，σ达到许用应力时， dx 大，f 0就只能小，反之亦然。 6．弹性敏感元件的形式及其应用范围。 力、压力——→弹性敏感元件——→ 输入 输出 应变—各种应变传感器 位移—电感式、电容式、电阻式等传感器
:填空题（每空1分） 1.依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件，转换元件 测量电路三个部分组成。 2.金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可米用直线栅式应变计 和箔式应变计结构。 3. 根据热敏电阻的三种类型，其中临界温度系数型最适合开关型温度传感器 4. 灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。其定义为：传 感器输出量的变化值与相应的被测量的变化值之比，用公式表示 k （x）=△ y△ x。 5. 线性度是指传感器的输出量与输入量之间是否保持理想线性特性的一 种度量。按照所依据的基准之线的不同，线性度分为理论线性度、端 基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等。最常用的是最小二乘法线性 度。 6. 根据敏感元件材料的不同，将应变计分为金属式和半导体式两大类。 7. 应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的方法电桥补偿法、 计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。 8. 应变式传感器一般是由电阻应变片和测量电路两部分组成。 9. 传感器的静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度界限、迟滞差和稳定性。 10. 国家标准GB7665--87对传感器下的定义是：能够感受规定的被测量并按照一定 的规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成。11. 传感器按输出量是模拟量还是数字量， 可分为模拟量传感器和数字量传感器12. 传感器静态特性的灵敏度用公式表示为：心）=输出量的变化值/输入量的变化 值=△ y/ △ x 13. 应变计的粘贴对粘贴剂的要求主要有：有一定的粘贴强度；能准确传递应变；蠕 变小；机械滞后小；耐疲劳性好；具有足够的稳定性能：对弹性元件和应变计不产生化学腐蚀作用；有适当的储存期；应有较大的温度适用范围。 14. 根据传感器感知外界信息所依据的基本校园，可以将传感器分成三大类：物理传 感器，化学传感器，生物传感器。
Chapter １生物传感器 （Biosensors） ? 1.1 Generalization（概述）? 1.2 Principle （基本原理）? 1.3 Classification（分类）? 1.4 Application（应用）
1.2 生物传感器工作原理 被测对象生物敏 感膜 （分子 识别感 受器） 电 信 号 换 能 器 物理、化学反应 化学物质 力 热 光 声 . . . 图16-1 生物传感器原理图
BIOSENSORS 1.2 生物传感器原理 无论是基于电化学、光学、热学或压电 晶体等不同类型的生物传感器，其探头均由 两个主要部分组成，一是感应器，它是由对 被测定的物质（底物）具有高选择性分子识 别功能的膜构成。二是转换器，它能把膜上 进行的生化反应中消耗或生成的化学物质， 或产生的光、热等转变成电信号，最后把所 得的电信号经过电子技术的处理后，在仪器 上显示或记录下来。
换能器（T r a n s d u c e r ）感受器（R e c e p t o r ）= 分析物（Analyte ） 溶液（Solution ）选择性膜（Thin selective membrane ） 识别元件（Recognition ）生物传感器工作机理 测量信号（Measurable Signal ） BIOSENSORS
（1）将化学变化转变成电信号 酶传感器为例,酶催化特定底物发生化学反应,从而使特定生成物的量有所增减。用能把这类物质的量的改变转换为电信号的装置和固定化酶耦合,即组成酶传感器.常用转换装置有氧电极、过氧化氢。
本文档根据老师最后一次课上课时所说的相关内容并根据我自己的个人情况简要整理，相对简洁，和大家分享一下。考虑到老师说的内容和考试内容相比，可能不够完整；而且个人水平有限，不可能把握的很准确，所以只是参考而已。。。建议大家根据自己的理解补充完善~ 第一章：传感器概论 1、传感器的定义：传感器（或敏感元件）基于一定的变换原理/规律将被测量（主要是非电量的测量，可采用非电量电测技术）转换成电量信号。变换原理/规律涉及到物理、化学、生物学、材料学等学科。 2、传感器的组成：传感器一般由敏感元件（将非电量变成某一中间量）、转换元件（将中间量转换成电量）、测量电路（将转换元件输出的电量变换成可直接利用的电信号）三部分组成，有的传感器还需加上辅助电源。 3、传感器的分类 按变换原理分类——>利用不同的效应构成物理型、化学型、生物型等传感器。 按构成原理分类： 结构型：依靠机械结构参数变化来实现变换。 物性型：利用材料本身的物理性质来实现变换。 按输入量的不同分类——>温度、压力、位移、流量、速度等传感器 按变换工作原理分类: 电路参数型:电阻型、电容型、电感型传感器 按参电量如：Q（电量）、I、U、E 等分类:磁电型、热电型、压电型、霍尔型、光电式传感器 4、传感器技术的发展动向： 教材表述：发现新现象、开发新材料、采用微细加工技术、研制多功能集成传感器、智能化传感器、新一代航天传感器、仿生传感器 老师表述：微型化、集成化、廉价。 第二章：传感器的一般特性 1、静态特性 检测系统的四种典型静态特性 线性度：传感器的输出与输入之间的线性程度。传感器的理想输出-输入特性是线性的。 灵敏度：系统在静态工作的条件下，其单位输入所产生的输出，实为拟合曲线上某点的斜率。 即S N=输入量的变化/输出量的变化=dy/dx 迟滞性：特性表明传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间输出-输入特性曲线不重合的程度。 （产生的原因：传感器机械部分存在的不可避免的缺陷。） 重复性：重复性表示传感器在输入量按同一方向作全量程多次测量时所得特性曲线不一致程度。曲线的重复性好，误差也小。产生的原因与迟滞性类似。 精确度. 测量范围和量程. 零漂和温漂. 2、动态特性：（传感器对激励（输入）的响应（输出）特性） 动态误差：输出信号不与输入信号具有完全相同的时间函数，它们之间的差异。包括：稳态动态误差、暂态动态误差
压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感 器 差不多得到了广泛的应用。 在现在压电效应也应用在多晶体上，例如现在的压电陶瓷，包括钛酸钡压电陶瓷、PZT、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。 温度传感器压力传感器 适用范畴 用于对人体有创血压如动脉压、中心静脉压、肺动脉压、左冠状动脉压多种压力进行监测，直截了当获得血压这一生理参数，为临床对疾病的诊断、治疗和预后估量提供客观依据。 结构规格 选用医用级聚碳酸脂、聚氯乙烯作为传感器主体及测压连接管的材料。 包装规格为CH-DPT-248、CH-DPT-248Ⅱ、CH-DPT-248Ⅲ。 安装程序 1）连接压力传感器系统前打开监护仪。 2）采纳消毒措施打开包装，确认所有的接口安全密封以及三通阀等辅件工作状态良好。 注意：连接接头时，不要拧得太紧。 常规/医用压力传感器FOP-M 3）旋塞阀的所有通口都应盖有孔的爱护帽，直到传感器系统内注满肝素生理盐水溶液和排尽气泡后，才更换成无孔的爱护帽。 4）把压力传感器连接到监护仪上，按照监护仪讲明把监护仪调零。 注意：管路不得有气泡残留。 6）待所有管路中填充肝素生理盐水后，将传感器系统连接到人体。 药液填充
2）打开已消毒好的传感器包，核实所有的接头均是安全的且所有的三通阀旋纽均是在所期望的位置。 4）关闭流量调剂器（滚动止流夹），将输液器放入压力护套中并悬挂在距离病人约2英尺高的挂杆上。 注意：现在不要给输液袋加压。 5）认真检查系统中所有充入液体的部分，确认所有的气泡均已被排出。 6）将输液袋加压到300mmHg，如果仍有气泡残留在系统中，挤压冲洗阀除去系统中所有的空气。 7）将系统中三通阀的所有未使用的通道上的爱护帽全部换成无孔爱护帽。 8）将传感器系统连接到病人身上，再次冲洗系统以便除去管路中的血液。 为幸免冲洗时气泡或管路中的血液凝血回到患者，要确保管路中冲入液体同时承诺少量血液通过导管回流的现象。 调零校准 1）建议将压力传感器及其三通阀置于腋中线水平，那个三通是用来通气和传感器调零的。 2）核准三通阀上的爱护帽为有孔的，将传感器与监护仪连接起来，并按照监护仪讲明，将传感器在大气条件下调零。 3）监护仪调零后，关闭三通阀与空气连通口，并盖上无孔爱护帽。 浙江辰和医疗 4）用方波检测系统的动力反应。动力反应测试应在冲洗管路、排尽气泡并与患者相连接调零和校准等一系列操作后实施。 注意：系统需要大约一分钟的平稳过程，然后施行小滴量检查冲洗阀是否良好，用肉眼观看是否有泄露。安装30分钟后要定期检查，确保输液袋压力正常、流量正常并无泄露。因任何小的泄露可能导致监护仪读数错误。
四种压力传感器的基本工作原理及特点 一：电阻应变式传感器 1 1电阻应变式传感器定义 被测的动态压力作用在弹性敏感元件上，使它产生变形，在其变形的部位粘贴有电阻应变片，电阻应变片感受动态压力的变化，按这种原理设计的传感器称为电阻应变式压力传感器。 1.2 电阻应变式传感器的工作原理 电阻应变式传感器所粘贴的金属电阻应变片主要有丝式应变片与箔式应变片。 箔式应变片是以厚度为0.002——0.008mm 的金属箔片作为敏感栅材料，，箔栅宽度为0.003——0.008mm 。丝式应变片是由一根具有高电阻系数的电阻丝(直径0．015--0．05mm)，平行地排成栅形(一般2——40条)，电阻值60——200 ?，通常为120 ?，牢贴在薄纸片上，电阻纸两端焊有引出线，表面覆一层薄纸，即制成了纸基的电阻丝式应变片。测量时，用特制的胶水将金属电阻应变片粘贴于待测的弹性敏感元件表面上，弹性敏感元件随着动态压力而产生变形时，电阻片也跟随变形。如下图所示。B 为栅宽，L 为基长。 材料的电阻变化率由下式决定： d d d R A R A ρρ=+ （1） 式中； R —材料电阻
由材料力学知识得； [(12)(12)]dR R C K μμεε=++-= (2) K —金属电阻应变片的敏感度系数 式中K 对于确定购金属材料在一定的范围内为一常数，将微分dR 、dL 改写成增量ΔR 、ΔL,可得 R L K K R L ε??== (3) 由式(2)可知，当弹性敏感元件受到动态压力作用后随之产生相应的变形ε,而形应变值可由丝式应变片或箔式应变片测出，从而得到了ΔR 的变化，也就得到了动态压力的变化，基于这种应变效应的原理实现了动态压力的测量。 1.3电阻应变式传感器的分类及特点 测低压用的膜片式压力传感器 常用的电阻应变式压力传感器包括 测中压用的膜片——应变筒式压力传感器 测高压用的应变筒式压力传感器 1.3.1膜片——应变筒式压力传感器的特点 该传感器的特点是具有较高的强度和抗冲击稳定性，具有优良的静态特性、动态特性和较高的自震频率，可达30khz 以上，测量的上限压力可达到9.6mp a 。适于测量高频脉动压力，又加上强制水冷却。也适于高温下的动态压力测量，如火箭发动机的压力测量，内燃机、压气机等的压力测量。 1.3.2 膜片式应变压力传咸器的特点 A 这种膜片式应变压力传感器不宜测量较大的压力，当变形大时，非线性较大。但小压力测量中由于变形很小，非线性误差可小于0.5％，同时又有较高的灵敏度，因此在冲击波的测量中，国内外都用过这种膜片式压力传感器。 B 这种传感器与膜片—应变筒式压力传感器相比，自振频率较低，因此在低ρ—材料电阻率