光电式传感器4.ppt

1、光电式传感器,光电式传感器是把光信号转换成电信号的传感器，它可以直接检测来自人体的辐射信息，也可以把人体的其他信息转换成光信号。 光电式传感器结构简单、非接触、可靠性高、精度高、反应迅速，在生物医学领域应用广泛。 光电脉搏传感器、核医学检测器(如伽马照相机)、红外热成像和光导纤维血压传感器等是它的应用实例。,光电传感器的物理原理,光电传感器包括：光电管、光电倍增管、光敏电阻、光电池、光电二极管三极管等。 它的物理基础是光电效应。光电效应是指光照射到物质上引起其电特性(电子发射、电导率、电位电流等)发生变化的现象。 光电效应分为外光电效应和内光电效应：外光电效应就是光电发射效应；内光电效应有光导

2、效应、光生伏特效应等几种。,光导效应和光敏电阻,光照射到绝大多数高电阻率半导体材料时，会引起该材料的电阻率下降而易于导电的现象，称光导效应。用具有光导效应的材料制成的光敏器件，称之为光敏电阻或光导管。,光敏二极管和光敏三极管,光敏二极管的结构与一般二极管相似，装在透明玻璃外壳中，它的PN结装在管顶，便于接受光的照射。 光敏二极管在电路中工作时，一般接上反向电压。在没有光照射时，反向电阻很大，反向电流很小，反向电流也称暗电流。当光照射在PN结上时，使PN结附近产生光生电子和光生空穴对，使少数载流子的浓度大大增加，因此通过PN结的反向电流也随着增加。,光敏二极管和光敏三极管,光敏三极管由两个PN结

3、组成，它的发射极与光敏二极管一样，具有光敏特性。它的集电极则与普通晶体管一样，可以获得电流增益。 光照射发射极产生的光电流，相当于基极电流，因此集电极电流是光电流的倍，所以光敏三极管有放大作用，它比光敏二极管有更高的灵敏度。,光电脉搏测定原理,这是由光敏电阻和一个光源组成的光电脉搏传感器的原理图。光敏电阻与适当的普通电阻串联后由电源供电，光源在加电时发光，光经人的手指传播到光敏电阻的受光面，当人手指的微血管的血流随微血管的脉压变化时，对光的反射系数也发生变化，使光敏电阻接收到的光强也随之改变。把光敏电阻被微血管反射的光信号转换成指脉电信号，就可做成脉搏传感器。,光电脉搏测定原理（2）,透射型指

4、套式光电传感器，由发光二极管和光敏三极管组成。其工作原理是：发光二极管发出的光透射过手指，被手指组织的血液吸收和衰减，然后由光敏三极管接收。由于手指动脉血在血液循环过程中呈周期性的脉动变化，所以它对光的吸收和衰减也是周期性脉动的，于是光敏三极管输出信号的变化也就反映了动脉血的脉动变化。 发光二极管采用红色单色光，稳定性好。传感器做成遮光指套式，减少了外界光的干扰。将传感器套在手指上，就可以测量手指末端处的动脉脉搏波，使用方便，灵敏度高，性能稳定。,光电脉搏测定原理（2）,脉搏血氧测量原理,脉搏血氧测定法是一种克服这些缺点的新型光学测量方法。在符合临床要求的前提下，实现无创伤、长时间连续监测血氧

5、饱和度，为临床提供了快速、简便、安全可靠的测定方法，可用于手术室、ICU病房、急救病房和睡眠研究中。,传感器技术的发展与展望,传感器在医学研究与临床诊治中占据着重要地位，随着工程技术和医学科学的进步，生物医学传感器也必将得到迅速发展。,目前对传感器的研究方向有：,对各种新型传感器的开发与研究； 对多功能传感器的研究，它们可以被集成到一起，同时检测多路信号； 对智能传感器的研究，它是传感器技术与计算机技术相结合的产物，目前正在开发的智能传感器不仅能完成基本的传感和信号处理任务，还有自诊断、自恢复及自适应的功能。,传感器本身的开发研究也有两个分支，一个是有关传感器基础的研究，即新技术和新原理的研究，主要集中在新材料和超微细加工技术方面；另一个是新型传感器产品的开发，重点解决光技术的应用、微电子封装技术和一次性芯片等。 目前热门的研究课题有多功能精密陶瓷材料在传感器中的应用、生物功能性物质在传感器开发中的利用、微细加工技术制造超小型传