生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)復(fù)習(xí)材料

1、1. 醫(yī)學(xué)信號的測量特點(diǎn)？ 幅度弱、頻率低、噪聲背景強(qiáng)、離散性大、安全限制2.人體電測量中兩種類型的電擊，及其安全閾值？ 微電擊10uA : 電流直接流過心臟產(chǎn)生的電流效應(yīng)稱為微電擊.宏電擊 100uA: 電流加于體表而產(chǎn)生的電流效應(yīng)稱為宏電擊。3.生物組織的電特性 靜息電位，動作電位，電阻抗特性組織電阻抗特性：血清血漿血液淋巴液膽汁腦脊髓汗液良導(dǎo)體；神經(jīng)肌肉肝腦腎其次；結(jié)締組織干燥皮膚脂肪骨骼不良導(dǎo)體；干燥的頭發(fā)指甲絕緣體。以電導(dǎo)率和相對介電常數(shù)描述生物組織電學(xué)特性=(+jw0)5.體表電位：體內(nèi)離子導(dǎo)電電流變換為檢測輸入電路中的電子導(dǎo)電 ECG:體表心電圖：反映心臟興奮的產(chǎn)生、傳導(dǎo)和恢復(fù)過

2、程中的生物電變化。 源：心肌細(xì)胞自律性興奮；幅度：10uV-4Mv（typ.1mv）；頻率：0.05-100HzEEG:腦電圖: 反映大腦皮層的神經(jīng)元的電活動，這些電活動表現(xiàn)為持續(xù)的節(jié)律性電位改變。 源：神經(jīng)元的電活動 ；幅度：10uV-300uV；頻率：0.5-100Hz6生物電極：把體內(nèi)離子導(dǎo)電電流變換為檢測輸入電路中的電子導(dǎo)電電流，是傳感器的一種。 電極系統(tǒng)=金屬+電解質(zhì)溶液界面（金屬液在電解液溶液中） 電極電位（半電池電位）：界面上得到電位差稱為金屬電極電位（絕對值） 電極的極化：電極與溶液間的界面形成的雙電層以及在有電流通過時，電極電解液界面電位發(fā)生變化。 分類：高度極化電極；不極化

3、電極極化：電極與電解質(zhì)溶液界面形成的雙電層，以及在有電流通過時，電極電解質(zhì)界面電位發(fā)生的變化電流直接加到患者的心臟上產(chǎn)生的電流效應(yīng)成為微電擊，而加于體表引起的電流效應(yīng)稱為宏電擊7.電極選擇原則 一.半電池電位小，極化電位小；二.新電極的老化處理；三.保持電極電解液界面的穩(wěn)定，減少移動； 四.用雙電極提取人體兩點(diǎn)間電位差時，保持兩電極性能對稱； 五.使電極電壓與被側(cè)的信號分離； 六.高輸入阻抗，使輸入回路電流變小。8.生物醫(yī)學(xué)信號測量的基本條件： 弱噪聲，抗干擾生物信號測量特點(diǎn)：干擾大、頻率低、強(qiáng)噪聲背景、幅值低、安全限制EMC:電子系統(tǒng)間，為實現(xiàn)不互相干擾，協(xié)調(diào)混同工作的考慮，稱為電磁兼容性設(shè)

4、計生物信號檢測干擾的三個環(huán)節(jié)：干擾源，耦合通路，敏感回路干擾耦合途徑（耦合通路環(huán)節(jié)）1、傳導(dǎo)耦合(經(jīng)導(dǎo)線傳播把干擾引入測試系統(tǒng))；2、經(jīng)公共阻抗耦合(測試系統(tǒng)內(nèi)部各單元電路之間，或兩種測試系統(tǒng)之間存在公共阻抗)；3、電場和磁場耦合(場源附近，場的特性決定于場源；場源遠(yuǎn)處，場的特性決定于介質(zhì))；4、近場感應(yīng)耦合(電容性耦合p46，電感性耦合p48)5、生物電測量中電場的容性耦合(導(dǎo)聯(lián)線，與其他帶電體分布電容；人體表面，與50Hz電源線之間分布電容)近場耦合原理：一、電容性耦合：電子系統(tǒng)內(nèi)部元件元件間以及導(dǎo)線元件，導(dǎo)線元件結(jié)構(gòu)件之間都存在分布電容。一個導(dǎo)體上的電壓或干擾成分通過分布電容使其他導(dǎo)體上

5、的電位受到影響，稱為電容性耦合。U2s=|jwC/1/R + jw(C+C2) |R 1/w(C+C2) 時，U2s=(C/C+C2)*UIS 。敏感電路所受影響與干擾源頻率無關(guān)，正比于C和C2的電容分壓比，使C2C，就能抑制干擾R 377 電場特性 電容性耦合分布電容 E/H377 磁場特性 電感性耦合互感10.分布電容：除電容器外，由于電路分布而具有的電容。11.優(yōu)良屏蔽應(yīng)具備的條件：一屏蔽層良好接地；二.盡量縮短中心導(dǎo)線暴露的長度；三。屏蔽層網(wǎng)編制緊密感性：遠(yuǎn)離干擾源，減少耦合通路，要用絞合線走線方式容性：遠(yuǎn)離干擾源，屏蔽接地，減小分布電容C（增大間距，縮小有效面積）12.接地的必要性：

6、安全的保證 ， 抑制干擾的方法 安全接地：保護(hù)接地； 工作接地：設(shè)立基準(zhǔn)安全接地，如何做？增加保護(hù)地線：局部配線接地，零線當(dāng)?shù)鼐€接地，增加保護(hù)地線限制事故電流：并聯(lián)小電阻，串聯(lián)大電阻，雙層絕緣保護(hù)，過流保護(hù)，漏電斷路多臺設(shè)備一點(diǎn)接地：低電平放在近地點(diǎn)（串），設(shè)置母線，地線不能太長，不要繞圈患者環(huán)境等電位： 2.5m內(nèi)原則：電源接地，保護(hù)接地，一點(diǎn)接地工作接地原則：所有導(dǎo)線都具有一定的阻抗；二.兩個分開的接地點(diǎn)不是等電位的; 三.交流電源的地線不能用作信號地線； 四.電源線接地線為了安全一般是一點(diǎn)接地方式。1MHz以下可以采用一點(diǎn)接地,高于10MHz時采用多點(diǎn)接地；在1MHz到10MHz范圍，如

7、用一點(diǎn)接地時，其地線長度不得超過波長的1/20，否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地.敏感回路的接地設(shè)計總體原則：一點(diǎn)接地；芯線中無干擾電流或回路為原則； 屏蔽層：單側(cè)接地 ； 屏蔽罩：一點(diǎn)接地13.噪聲：與外部干擾相區(qū)別，把測量系統(tǒng)內(nèi)部由器件、材料、部件的物理因素產(chǎn)生的自然擾動噪聲的特征、性質(zhì)：隨機(jī)性、用統(tǒng)計指標(biāo)描述，相關(guān)系數(shù)、功率相加生物醫(yī)學(xué)測量系統(tǒng)中的主要噪聲（S(f) 為功率譜密度）1/f噪聲（閃爍噪聲、低頻噪聲）：兩種材料之間不完全接觸，形成起伏的導(dǎo)電率便產(chǎn)生熱噪聲：導(dǎo)體中載流子的隨機(jī)熱運(yùn)動引起的，熱噪聲的譜密度與工作頻率f無關(guān)，屬于白噪聲散粒噪聲：半導(dǎo)體器件中，載流子產(chǎn)生與消失的隨機(jī)性，使得流動著的

8、載流子數(shù)目發(fā)生波動，時多時少，由此引起電流瞬間的時長時落，散粒噪聲為白噪聲SNR：對信號的質(zhì)量，用信號幅度與噪聲均方根值的比稱為信噪比噪聲系數(shù)：是信號放大器引起的信號質(zhì)量（信噪比）的惡化程度的量度，F(xiàn)=輸入信噪比/輸出信噪比低噪聲放大器設(shè)計的原則1、根據(jù)噪聲要求和源的性質(zhì)，確定輸入電路的結(jié)構(gòu)形式和器件篩選；2、根據(jù)放大倍數(shù)和電路的帶寬，給第一級分配盡可能高的放大倍數(shù)；3、選擇后級電路，以不破壞總的噪聲性能為依據(jù)。4、選擇外圍器件：電阻阻值盡量小，金屬膜；有極性電容選鉭電容，無極性電容選瓷片或云母電容。 5、借助電路分析軟件進(jìn)行分析放大器前置級基本要求：高輸入阻抗(至少大于1M，如輸入阻抗不夠高，低頻分量小，低頻失真)；高共模抑制比；高增益；低噪聲低漂移；保護(hù)電路模擬濾波器參數(shù)：謝振頻率f0與轉(zhuǎn)折頻率fc；通帶增益Kp；頻帶寬度f；品質(zhì)因數(shù)Q與阻尼系數(shù)；帶通增益變化量Kp與相對變化量Kp/Kp；濾波器參數(shù)對于元件參數(shù)變化的靈敏度S題：帶寬加倍,對于白