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1、医学物理实验,气体压力传感器特性及人体心率、血压测量实验,大连大学物理系 戚非,实验目的,了解气体压力传感器的工作原理、测量气体压力传感器的特性。 了解人体心率、血压测量原理，并利用压阻脉搏传感器测量心率，用自己组装的数字压力表采用柯氏音法测量人体血压。,实 验 仪 器,FD-HRBP-A压力传感器特性及人体心律血压试验仪由八部分组成：1.指针式压力表；2、MPS3100气体压力传感器；3、数字电压表；4、压阻脉搏传感器；5、智能脉搏计数器；6、血压袖套和听诊器血压测量装置；7、实验接插线；8、100ml注射器输入装置,实验仪器示意图,实 验 原 理,在物理实验中，需要测量各种物理量，其中不少
2、是非电量。由于电学量在测量、传送和记录等方面存在很多优点，所以在现代测量技术中对非电量测量广泛使用电测法。 将非电量信号转换成电信号的装置叫做传感器。传感器的作用就是将被测量的非电量信号转换成与之成比例的电量信号，然后在经过适当的测量电路处理后，送至指示器指示或记录。这种非电量至电量的转换应用不同物体的某些电学性质与被测量量之间的特定关系来实现的。,实 验 原 理,非电量测量系统一般由传感器、测量电路和显示记录三部分组成，他们的关系如图所示，即通过压力传感器将“非电量”的测量转变为“电压”测量的电测系统。,MPS3100气体压力传感器电原理图,MPS3100压力传感器主要指标：,1、压力是一种
3、非电量的物理量，它可以用指针式气体压力表来测量，也可以用压力传感器把压力转换成电量，用数字电压表测量和监控。本仪器所用气体压力传感器为MPS3100，他是一种压阻原件组成的桥，其原理图如下：,给气体压力传感器加上+5V的工作电压，气体的压强范围为0-40kPa。随着气体压强的变化能输出0-75mV的电压。在40kPa时输出40mV（min);(100mV （max)。由于制造技术的关系，传感器在0kPa时，输出电压时不为零。但可以在1，6脚串联一个小电阻来调整。,人体的心律、血压是人体的重要生理参数，心跳的频率、脉搏的波形和血压的高低是判断人身体健康的重要依据。故测量人体的心律、血压也是医学院
4、学生必须掌握的重要内容。,2、心律的测量,心脏的跳动的频率称为心律（次/分钟），心脏在周期性波动总挤压血管引起脉搏管壁的弹性形变，在血管处测量此应力波得到的就是脉搏波。 利用压阻传感器对脉搏信号进行检测，并通过单片机技术进行数据处理，实现智能化的脉搏测试。,3、血 压 的 测 量,人体血压指的是动脉血管中脉动的血流对血管壁产生的侧向垂直于血管壁的压力。主动脉血管中垂直于管壁的压力的峰值就是收缩压，谷值为舒张压，血压是反应心血管系统状态的重要的生理参数。 采用柯氏音法测量血压值。,4、实 验 内 容-注意事项,本实验仪器所用气体压力表为精密微压表，测量压强范围为全范围的4/5，即32kPa。微压
5、表的0-4kPa为精度不确定范围，故实际测量范围为4-32kPa。 实验时压气球只能在测量血压时应用，不能直接接入进气口。,4、实 验 内 容,1、实验前的准备工作 仪器实验前开机5min，待仪器稳定后才能开始做实验。注意实验时严禁加压超过32kPa。 2、气体压力传感器的特性测量 （1）按照图连接电路图。 （2）测量气体压力传感器的输出电压（4-32kPa测8点）。 （3）画出气体压力传感器的压强P与输出电压U的关系曲线，计算出气体压力传感器的灵敏度。,4、实 验 内 容,3、心律的测量 A. 定标：使气体压力为4KPa时为40mV，32KPa时为 320mV，反复调整“调零”和“增益”旋钮
6、，使其满足上面的条件。 B、将压阻式脉搏传感器放在手臂脉搏最强 处，插口与仪器脉搏传感器插座连接，接上电源（+5V） C、按下“计次、保存”按键，仪器将会在规定的一分钟内自动测出每分钟脉搏的次数并加以数字显示测出的脉搏次数。,4、实 验 内 容,4、血压的测量 （1）采用典型的柯氏音法测量血压，将测血压袖套绑在上手脉搏处，并把医用听诊器插在袖套内脉搏处。 （2）血压袖套连接管用三通接入仪器进气口，用压气球向袖套压气至20kPa，打开排气口缓慢排气，同时用听诊器听脉搏，当听到第一次柯氏音时，记下压力表的读数为收缩压；若排气到听不到柯氏音时，那最后一次听到的柯氏音时所对应的压力表读数就为舒张压。 （3）如果舒张压不太肯定，可以用压气球补齐至舒张压读数之上，再次缓慢排气来读出舒张压。,5、数据记录,表一 MPS3100气体压力传感器的输出特性,心律： 次/分 血压：舒张压/收缩压,6、数据处理-作图法,MPS3100特性曲线 （1）标出中值点坐标 （2） 计算出气体压力传感器灵敏度A,Thanks,
