生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)技術(shù)課件

生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)技術(shù)1醫(yī)學(xué)資料生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)技術(shù)1醫(yī)學(xué)資料生物檢測(cè)在臨床應(yīng)用、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)、生理醫(yī)學(xué)研究等諸多領(lǐng)域中起著十分重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，涌現(xiàn)出大量的、新穎的檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)設(shè)備。生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)技術(shù)是運(yùn)用工程的方法去測(cè)量生物體的形態(tài)、生理機(jī)能及其他狀態(tài)變化的生理參數(shù)。第一章生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的基本概念

2醫(yī)學(xué)資料生物檢測(cè)在臨床應(yīng)用、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)、生理醫(yī)學(xué)第一章生把人和檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)合在一起考慮1、生命之間有高度的相關(guān)性；2、有很多重要的生理參數(shù)對(duì)測(cè)量裝置是不容易接近的；3、對(duì)生命體進(jìn)行檢測(cè)必須確保人身安全。檢測(cè)系統(tǒng)與被檢測(cè)生物體之間存在復(fù)雜的互作用3醫(yī)學(xué)資料把人和檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)合在一起考慮3醫(yī)學(xué)資料第一節(jié)生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的組成生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)儀器分為兩大類(lèi)：一、生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)儀器分類(lèi)：1、臨床用的檢測(cè)儀器：用于疾病的診斷、監(jiān)護(hù)。要求便于醫(yī)護(hù)人員操作、使用，結(jié)構(gòu)牢固可靠。2、醫(yī)學(xué)研究用：要求較高的精度、分辨率，有一些是介于二者之間。4醫(yī)學(xué)資料第一節(jié)生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的組成4醫(yī)學(xué)資料二、生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)人體測(cè)量大致分類(lèi)1、活體測(cè)量（invivo）：人體處于機(jī)能狀態(tài)下的臨床檢查或體內(nèi)測(cè)量。2、離體測(cè)量（invitro）：處理血液、尿之類(lèi)的標(biāo)本化驗(yàn)。三、生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)包括信息的檢測(cè)（采集）、傳播、存儲(chǔ)、加工處理和監(jiān)視讀出。5醫(yī)學(xué)資料二、生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)人體測(cè)量大致分類(lèi)5醫(yī)學(xué)資料6醫(yī)學(xué)資料6醫(yī)學(xué)資料在許多醫(yī)學(xué)測(cè)量中，要求對(duì)某種形式的外部刺激作出反應(yīng)。用以產(chǎn)生提供刺激給被測(cè)對(duì)象的設(shè)備是生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。7醫(yī)學(xué)資料在許多醫(yī)學(xué)測(cè)量中，要求對(duì)某種形式的外部刺激作出反應(yīng)。用以產(chǎn)生刺激可以是視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)。也可以是對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)某些部位的電刺激。系統(tǒng)人體生理系統(tǒng)要做出反應(yīng)。8醫(yī)學(xué)資料刺激可以是視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)。也可以是對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)某些部位的電刺主要是人體的生理系統(tǒng)。它提供了系統(tǒng)要測(cè)量的各種生理的物理量。醫(yī)學(xué)上主要測(cè)量的有生物電位、壓力、流量、位移、速度、溫度、化學(xué)濃度、阻抗等。返回9醫(yī)學(xué)資料主要是人體的生理系統(tǒng)。它提供了系統(tǒng)要測(cè)量的各種生理的物理量。傳感器把來(lái)自生物體的能或信息轉(zhuǎn)換成電的形式，把電信號(hào)加到電子設(shè)備上。醫(yī)用傳感器轉(zhuǎn)換的最主要量包括溫度、壓力、流量、位移、速度和力等非電量。10醫(yī)學(xué)資料傳感器把來(lái)自生物體的能或信息轉(zhuǎn)換成電的形式，把電信號(hào)加到電子生物醫(yī)學(xué)電極是直接感知人體生物電位的元件。這是系統(tǒng)的采集部分。11醫(yī)學(xué)資料生物醫(yī)學(xué)電極是直接感知人體生物電位的元件。這是系統(tǒng)的采集部分將傳感器輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大、整理或作其他變換的單元稱(chēng)為信號(hào)調(diào)節(jié)器（或稱(chēng)為信號(hào)處理器）12醫(yī)學(xué)資料將傳感器輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大、整理或作其他變換的單元稱(chēng)為信號(hào)它把采集到并已轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的信息進(jìn)行放大整理或做其他變換以滿(mǎn)足系統(tǒng)的功能需要。13醫(yī)學(xué)資料它把采集到并已轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的信息進(jìn)行放大整理或做其他變換以滿(mǎn)將處理后的生物信息變?yōu)榭晒┤藗冎苯佑^(guān)察的形式。14醫(yī)學(xué)資料將處理后的生物信息變?yōu)?4醫(yī)學(xué)資料醫(yī)學(xué)儀器對(duì)記錄顯示系統(tǒng)的要求是記錄顯示的效果明顯、清晰，便于觀(guān)察和分析，正確反映輸入信號(hào)的變化情況，故障少、壽命長(zhǎng)，與其他部分有較好的連接。15醫(yī)學(xué)資料醫(yī)學(xué)儀器對(duì)記錄顯示系統(tǒng)的要求是記錄顯示的效果明顯、清晰，便于記錄與顯示設(shè)備按其工作原理，可以分為三種：（1）直接描記式記錄裝置直接記錄各種生理參數(shù)隨時(shí)間變化的模擬量。（２）磁帶記錄器（３）數(shù)字式顯示器16醫(yī)學(xué)資料記錄與顯示設(shè)備按其工作原理，可以分為三種：16醫(yī)學(xué)資料可分為描筆偏轉(zhuǎn)式和自動(dòng)平衡式：描筆偏轉(zhuǎn)式記錄器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，在心電圖機(jī)、腦電圖機(jī)及心音圖機(jī)中得到廣泛使用。自動(dòng)平衡式記錄器的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，頻響范圍窄。優(yōu)點(diǎn)是記錄幅度大、精度高，可與計(jì)算機(jī)連接。一般用于記錄體溫、血壓、脈搏等監(jiān)護(hù)儀器上。17醫(yī)學(xué)資料可分為描筆偏轉(zhuǎn)式和自動(dòng)平衡式：17醫(yī)學(xué)資料（2）磁帶記錄器它在生理測(cè)量和病人監(jiān)護(hù)中的應(yīng)用日益增多。其工作原理基本與磁帶錄音原理相同。按對(duì)被記錄信號(hào)的處理方法可分為模擬式和數(shù)字式兩種。

把輸入的被記信號(hào)按原樣進(jìn)行磁化記錄的稱(chēng)為模擬式磁帶記錄器，它類(lèi)似一部錄音機(jī)。18醫(yī)學(xué)資料（2）磁帶記錄器18醫(yī)學(xué)資料磁帶記錄裝置的優(yōu)點(diǎn)：1）頻率響應(yīng)寬，記錄的信息可以反復(fù)重放，便于分析處理和保存。2）信號(hào)失真度低，適宜于作準(zhǔn)確測(cè)量。3）一條磁帶可同時(shí)記錄多個(gè)生理量適宜于長(zhǎng)間連續(xù)記錄和大量資料存貯。4）記錄信息可擦除，可多次使用，成本低。19醫(yī)學(xué)資料磁帶記錄裝置的優(yōu)點(diǎn)：19醫(yī)學(xué)資料（3）數(shù)字式顯示器顯示器接受信號(hào)處理后的信息，并以操作人員所能感知的形式顯示結(jié)果。顯示形式可以是數(shù)字的或圖像的，也可以是連續(xù)的或離散的。多數(shù)是依靠使用者的視覺(jué)，但也有采用聽(tīng)覺(jué)感知的辦法。數(shù)字式顯示器是一種將信號(hào)以數(shù)字形式顯示供觀(guān)察的器件，一般由計(jì)數(shù)器、譯碼器、驅(qū)動(dòng)器和數(shù)碼管等組成。其中顯示器分熒光數(shù)碼管和液晶顯示兩種。20醫(yī)學(xué)資料（3）數(shù)字式顯示器20醫(yī)學(xué)資料從人體采得的信息具有二個(gè)特點(diǎn)：（1）信號(hào)很微弱，各種干擾很大，信噪比低，有用信號(hào)淹沒(méi)在強(qiáng)干擾背景中。21醫(yī)學(xué)資料從人體采得的信息具有二個(gè)特點(diǎn)：21醫(yī)學(xué)資料（2）需要用各種統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)信號(hào)進(jìn)行疊加、相關(guān)處理、頻譜分析、直方圖等數(shù)據(jù)處理。22醫(yī)學(xué)資料（2）需要用各種統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)信號(hào)進(jìn)行疊加、相關(guān)處理、頻譜數(shù)據(jù)傳輸：是異地診斷。返回23醫(yī)學(xué)資料數(shù)據(jù)傳輸：是異地診斷。返回23醫(yī)學(xué)資料把部分輸出信號(hào)反饋到輸入部分，以使系統(tǒng)按某一方式工作，如控制刺激量的大小、控制傳感器或儀器系統(tǒng)中其他任何部分?？刂坪头答伩梢允亲詣?dòng)的或手動(dòng)的。返回24醫(yī)學(xué)資料把部分輸出信號(hào)反饋到輸入部分，以使系統(tǒng)按某一方式工作，如控制信號(hào)源信號(hào)檢測(cè)信號(hào)傳輸信號(hào)顯示信號(hào)處理被測(cè)物體生物電極傳感器中間變換裝置顯示、記錄裝置數(shù)據(jù)處理裝置血壓呼吸體溫心跳血流量脈搏位移壓力成份生物電極電阻傳感器電容傳感器電感傳感器光電傳感器磁電傳感器熱電傳感器壓電傳感器壓電傳感器直流電橋交流電橋運(yùn)算放大器濾波器阻抗變換器調(diào)制器電流表光線(xiàn)示波器筆式記錄儀磁帶記錄儀電子示波器電壓表電流表頻譜分析儀電子計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理器典型生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的組成框圖25醫(yī)學(xué)資料信號(hào)源信號(hào)檢測(cè)信號(hào)傳輸信號(hào)顯示第二節(jié)生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的特殊性

醫(yī)學(xué)儀器測(cè)量的主要目的：是獲得與臨床診斷和治療有關(guān)的人體生理參數(shù)。醫(yī)學(xué)測(cè)量與普通物理參數(shù)測(cè)量異同點(diǎn)：它們的不同之處主要在于測(cè)量對(duì)象不同。普通物理測(cè)量的被測(cè)對(duì)象是物（如設(shè)備、機(jī)器、化學(xué)物品、工程系統(tǒng)、環(huán)境等），而醫(yī)學(xué)測(cè)量的對(duì)象是人體復(fù)雜的生理系統(tǒng)。26醫(yī)學(xué)資料第二節(jié)生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的特殊性26醫(yī)學(xué)資料醫(yī)學(xué)測(cè)量遇到的一些特殊問(wèn)題：一、被測(cè)值難以獲得對(duì)生命系統(tǒng)測(cè)量時(shí)，遇到的最大困難是難以獲得被測(cè)值。為了解決被測(cè)量不可接近的困難，必須采用間接測(cè)量。注意:在測(cè)量過(guò)程中應(yīng)保持兩個(gè)變量之間關(guān)系不變，并且應(yīng)在兩者關(guān)系失效時(shí)及時(shí)對(duì)測(cè)量結(jié)果加以修正。27醫(yī)學(xué)資料醫(yī)學(xué)測(cè)量遇到的一些特殊問(wèn)題：27醫(yī)學(xué)資料二、數(shù)據(jù)的易變性從人體測(cè)得的量是易變的，即使所有可控制的因素都固定，但大多數(shù)被測(cè)參數(shù)還是隨時(shí)間變化，每次測(cè)量會(huì)有不同結(jié)果。在完全相同的條件下，各次測(cè)量結(jié)果與正常值總會(huì)有偏差。因此，生理量不能認(rèn)為是嚴(yán)格的定值，而應(yīng)該用統(tǒng)計(jì)的或概率分布的方式來(lái)處理。28醫(yī)學(xué)資料二、數(shù)據(jù)的易變性28醫(yī)學(xué)資料三、生理系統(tǒng)間的相互作用人體各生理系統(tǒng)之間存在復(fù)雜的相互作用和大量反饋環(huán)路。如對(duì)某系統(tǒng)中一部分進(jìn)行刺激，結(jié)果該系統(tǒng)的其他部分和其他系統(tǒng)也會(huì)有反應(yīng)。甚至當(dāng)打開(kāi)反饋回路時(shí)，會(huì)出現(xiàn)旁系環(huán)路，而原始反饋環(huán)路的某些性質(zhì)依然存在，使因果關(guān)系很難分清。如能了解一些生理系統(tǒng)之間互相關(guān)系，則有利于做好生物醫(yī)學(xué)測(cè)量系統(tǒng)和生理學(xué)系統(tǒng)之間的結(jié)合工作。29醫(yī)學(xué)資料三、生理系統(tǒng)間的相互作用29醫(yī)學(xué)資料四、傳感器對(duì)測(cè)量狀態(tài)的影響

由于傳感器的存在，使任何形式的測(cè)量幾乎都受到不同程度的影響，表現(xiàn)為：1、顯著地改變了測(cè)量讀數(shù)，特別是對(duì)活體的測(cè)量。2、影響另外系統(tǒng)的測(cè)量。因此在設(shè)計(jì)生物醫(yī)學(xué)測(cè)量系統(tǒng)時(shí)，必須盡力做到使測(cè)量裝置的影響減到最小。30醫(yī)學(xué)資料四、傳感器對(duì)測(cè)量狀態(tài)的影響30醫(yī)學(xué)資料五、能量的限制生物醫(yī)學(xué)測(cè)量，一種是依靠被測(cè)活體本身發(fā)出的能量，例如生物電位測(cè)量；另一種是利用傳感器工作時(shí)產(chǎn)生的能量作用于被測(cè)活體。當(dāng)電流流過(guò)人體組織時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，而對(duì)組織加熱是一種必須加以限制的現(xiàn)象。

此外，因?yàn)樯韰?shù)在人體內(nèi)可用的能量有限，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免生物醫(yī)學(xué)測(cè)量系統(tǒng)成為被測(cè)信號(hào)源的負(fù)載。31醫(yī)學(xué)資料五、能量的限制31醫(yī)學(xué)資料六、偽跡和干擾

在醫(yī)學(xué)和生物學(xué)上，被測(cè)信號(hào)以外的任何信號(hào)成分稱(chēng)為偽跡。生物醫(yī)學(xué)測(cè)量系統(tǒng)中引起偽跡和干擾的一個(gè)重要原因：1、被測(cè)對(duì)象的移動(dòng)而導(dǎo)致測(cè)量?jī)x器移動(dòng)。2、測(cè)量?jī)x器本機(jī)噪聲、人體感應(yīng)的交流干擾等。32醫(yī)學(xué)資料六、偽跡和干擾32醫(yī)學(xué)資料七、安全性

在醫(yī)學(xué)測(cè)量中，為了保證安全，必須做到：1、必須保證不危及人體生命和損害正常功能。2、不容許輕易地試驗(yàn)尚不可靠的測(cè)量方法。3、生物醫(yī)學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要重視安全可靠。4、生物醫(yī)學(xué)測(cè)量不使被測(cè)者太疼痛、外傷或不舒服。5、設(shè)計(jì)醫(yī)學(xué)儀器時(shí)還要考慮輻射、化學(xué)腐蝕、毒物、有害氣體、交叉感染等因素。33醫(yī)學(xué)資料七、安全性33醫(yī)學(xué)資料第三節(jié)生物醫(yī)學(xué)測(cè)量范圍為了正確地選擇和使用醫(yī)用檢測(cè)儀器，使用前應(yīng)該清楚了解待測(cè)參數(shù)的指標(biāo)范圍。下表列出了常用的生理參數(shù)的測(cè)量范圍。這些指標(biāo)在不同的資料上的報(bào)道不盡相同。有時(shí)測(cè)量目的不同，或被測(cè)試者處于不同狀態(tài)，則對(duì)同一生理指標(biāo)所要求的范圍也不相同。34醫(yī)學(xué)資料第三節(jié)生物醫(yī)學(xué)測(cè)量范圍34醫(yī)學(xué)資料參數(shù)幅度范圍頻率范圍（Hz）心電皮膚電極10μV～5mV(典型值1mV)0.05～80心臟電極10μV～5mV(典型值50mV)0.05～80胎兒心電10μV～5mV(典型值10μV)2～100腦電頭皮電極10～200μV(典型值50μV)0.5～100顱內(nèi)電極10～100mV(典型值50μV)0.5～100肌肉電位20μV～1mV10～5000（或10～2500）細(xì)胞內(nèi)電位-100～+200μV(典型值100μV)DC～2000（或1～2000）細(xì)胞外電位-100～+200μV(典型值50μV)DC～1000（或1～1000）視網(wǎng)膜電位0～1mV(典型值100μV)DC～25（或0.051～20）眼電位0.05～5mV(典型值100μV)DC～25胃電位0.05～5mV（典型值20mV）0.05～20平滑肌電位0.5～100mVDC～135醫(yī)學(xué)資料參數(shù)幅度第四節(jié)生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的基本特征為了評(píng)價(jià)一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)性能的品質(zhì)優(yōu)劣，需要有鑒別檢測(cè)系統(tǒng)性能的定量標(biāo)準(zhǔn)。通常按照檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)頻率的響應(yīng)，分為靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性二大類(lèi)。靜態(tài)特性是掃描儀器對(duì)輸入信號(hào)為直流或很低頻率時(shí)的性能。它表示系統(tǒng)在輸入量穩(wěn)定時(shí)，系統(tǒng)輸出和輸入的關(guān)系。動(dòng)態(tài)特性則需要用微積分來(lái)描述。36醫(yī)學(xué)資料第四節(jié)生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的基本特征36醫(yī)學(xué)資料

Y——輸出量；X——輸入量；

a0——零位輸出；

a1——系統(tǒng)的靈敏度，常用K表示；

a2,a3,…，an——非線(xiàn)性項(xiàng)待定常數(shù)。一、靜態(tài)特性通常，要求在靜態(tài)情況下的輸出——輸入關(guān)系保持線(xiàn)性。實(shí)際上，其輸出量和輸入量之間的關(guān)系(不考慮遲滯及蠕變效應(yīng))可由下列方程式確定。37醫(yī)學(xué)資料Y——輸出量；X——輸入量；一、靜態(tài)特性37醫(yī)由上式可見(jiàn)，如果a0

=0

，表示靜態(tài)特性通過(guò)原點(diǎn)。此時(shí)靜態(tài)特性是由線(xiàn)性項(xiàng)(a1X)和非線(xiàn)性項(xiàng)(a2X2，…，anXn)疊加而成，一般可分為以下四種典型情況。38醫(yī)學(xué)資料由上式可見(jiàn)，如果a0=0，表示靜態(tài)特性通過(guò)原點(diǎn)(a)1、理想線(xiàn)性39醫(yī)學(xué)資料(a)1、理想線(xiàn)性39醫(yī)學(xué)資料2、具有X奇次階項(xiàng)的非線(xiàn)性40醫(yī)學(xué)資料2、具有X奇次階項(xiàng)的非線(xiàn)性40醫(yī)學(xué)資料3、具有X偶次階項(xiàng)的非線(xiàn)性41醫(yī)學(xué)資料3、具有X偶次階項(xiàng)的非線(xiàn)性41醫(yī)學(xué)資料4、具有X奇、偶次階項(xiàng)的非線(xiàn)性42醫(yī)學(xué)資料4、具有X奇、偶次階項(xiàng)的非線(xiàn)性42醫(yī)學(xué)資料(a)(b)(c)(d)由此可見(jiàn)，除圖(a)為理想線(xiàn)性關(guān)系外，其余均為非線(xiàn)性關(guān)系。其中具有X奇次項(xiàng)的曲線(xiàn)圖(b)，在原點(diǎn)附近一定范圍內(nèi)基本上是線(xiàn)性特性。43醫(yī)學(xué)資料(a)(b)(c)(d)由此可見(jiàn)，除圖(a)為理系統(tǒng)的靜態(tài)特性是在靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下測(cè)定的，在標(biāo)準(zhǔn)工作狀態(tài)下，利用一定精度等級(jí)的校準(zhǔn)設(shè)備，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行往復(fù)循環(huán)測(cè)試，即可得到輸出——輸入數(shù)據(jù)。將這些數(shù)據(jù)列成表格，再畫(huà)出各被測(cè)量值(正行程和反行程)對(duì)應(yīng)輸出平均值的連線(xiàn)，即為系統(tǒng)的靜態(tài)校準(zhǔn)曲線(xiàn)。44醫(yī)學(xué)資料系統(tǒng)的靜態(tài)特性是在靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下測(cè)定的，在標(biāo)準(zhǔn)工系統(tǒng)靜態(tài)特性的主要指標(biāo)有以下幾點(diǎn)一、線(xiàn)性度(非線(xiàn)性誤差)二、靈敏度三、精確度(精度)四、最小檢測(cè)量和分辨率五、遲滯六、重復(fù)性七、零點(diǎn)漂移八、溫漂45醫(yī)學(xué)資料系統(tǒng)靜態(tài)特性的主要指標(biāo)有以下幾點(diǎn)一、線(xiàn)性度(非線(xiàn)性誤差)45（一）線(xiàn)性度(非線(xiàn)性誤差)在規(guī)定條件下，系統(tǒng)校準(zhǔn)曲線(xiàn)與擬合直線(xiàn)間最大偏差與滿(mǎn)量程(F·S)輸出值的百分比稱(chēng)為線(xiàn)性度.46醫(yī)學(xué)資料（一）線(xiàn)性度46醫(yī)學(xué)資料用δL代表線(xiàn)性度，則ΔYmax——校準(zhǔn)曲線(xiàn)與擬合直線(xiàn)間的最大偏差；

YF·S——系統(tǒng)滿(mǎn)量程輸出；47醫(yī)學(xué)資料用δL代表線(xiàn)性度，則ΔYmax——校準(zhǔn)曲線(xiàn)與擬合直線(xiàn)間的最大由于定標(biāo)曲線(xiàn)成線(xiàn)性的檢測(cè)系統(tǒng)是理想系統(tǒng)而實(shí)際的系統(tǒng)則往往是非線(xiàn)性的。因此常用實(shí)際的定標(biāo)曲線(xiàn)與理想直線(xiàn)的吻合程度，來(lái)作為衡量實(shí)際檢測(cè)系統(tǒng)的線(xiàn)性度。由此可知，非線(xiàn)性誤差是以一定的擬合直線(xiàn)或理想直線(xiàn)為基準(zhǔn)直線(xiàn)算出來(lái)的。因而，基準(zhǔn)直線(xiàn)不同，所得線(xiàn)性度也不同。48醫(yī)學(xué)資料由于定標(biāo)曲線(xiàn)成線(xiàn)性的檢測(cè)系統(tǒng)是理想系統(tǒng)48醫(yī)擬合直線(xiàn)建立常用方法：1、絕對(duì)法：把零點(diǎn)和滿(mǎn)量程輸出點(diǎn)連接的直線(xiàn)作為理論擬合直線(xiàn)。2、獨(dú)立法：在實(shí)際測(cè)量點(diǎn)中取一條最佳直線(xiàn)，使直線(xiàn)兩側(cè)的最大實(shí)測(cè)偏差基本相等作為擬合直線(xiàn)49醫(yī)學(xué)資料擬合直線(xiàn)建立常用方法：1、絕對(duì)法：把零點(diǎn)和滿(mǎn)量程輸出點(diǎn)連接3、端基點(diǎn)法：把實(shí)測(cè)平均曲線(xiàn)的起始點(diǎn)和最終點(diǎn)的連線(xiàn)作為擬合直線(xiàn)。4、平均選點(diǎn)法：把實(shí)測(cè)點(diǎn)按輸入量的大小分為前半部和后半部?jī)山M，并使兩組的點(diǎn)數(shù)相等。分別求出各自輸入量和輸出量的“平均點(diǎn)”，將其連成直線(xiàn)就得到擬合直線(xiàn)。5、最小二乘法：采用最小二乘法原則求得最佳擬合直線(xiàn)方程。以此作為理想直線(xiàn)。50醫(yī)學(xué)資料3、端基點(diǎn)法：把實(shí)測(cè)平均曲線(xiàn)的起始點(diǎn)和最終50醫(yī)學(xué)資料兩種常用的擬合基準(zhǔn)直線(xiàn)方法：1、端基法把傳感器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的零點(diǎn)輸出平均值a0和滿(mǎn)量程輸出平均值b0連成的直線(xiàn)a0b0作為系統(tǒng)特性的擬合直線(xiàn)。

Y——輸出量；

X——輸入量；

a0——Y軸上截距；

K——直線(xiàn)a0b0的斜率。51醫(yī)學(xué)資料兩種常用的擬合基準(zhǔn)直線(xiàn)方法：Y——輸出量；51醫(yī)學(xué)資料2、最小二乘法用最小二乘法原則擬合直線(xiàn)，可使擬合精度最高。其計(jì)算方法如下：令擬合直線(xiàn)方程為:假定實(shí)際校準(zhǔn)點(diǎn)有n個(gè)，在n個(gè)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)中，任一個(gè)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)Yi與擬合直線(xiàn)上對(duì)應(yīng)的理想值Y間線(xiàn)差為：52醫(yī)學(xué)資料2、最小二乘法令擬合直線(xiàn)方程為:52醫(yī)學(xué)資料最小二乘法擬合直線(xiàn)的擬合原則就是使為最小值，亦即使對(duì)K和a0的一階偏導(dǎo)數(shù)等于零，從而求出K和a0的表達(dá)式。53醫(yī)學(xué)資料最小二乘法擬合直線(xiàn)的擬合原則就是使53醫(yī)學(xué)資聯(lián)立求解以上二式，可得：n——校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)。54醫(yī)學(xué)資料聯(lián)立求解以上二式，可得：n——校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)。54醫(yī)學(xué)資料通常采用差動(dòng)測(cè)量方法來(lái)減小系統(tǒng)的非線(xiàn)性誤差。例如，某位移測(cè)量系統(tǒng)特性方程式為：

另一個(gè)與之完全相同的位移測(cè)量系統(tǒng)，但是它感受相反方向位移，則特性方程式為：在差動(dòng)輸出情況下，其特性方程式可寫(xiě)成：55醫(yī)學(xué)資料通常采用差動(dòng)測(cè)量方法來(lái)減小系統(tǒng)的非線(xiàn)性55可見(jiàn)采用此方法后，由于消除了X偶次項(xiàng)而使非線(xiàn)性誤差大大減小，靈敏度提高一倍，零點(diǎn)偏移也消除了。因此差動(dòng)式系統(tǒng)已得到廣泛應(yīng)用。56醫(yī)學(xué)資料可見(jiàn)采用此方法后，由于消除了X偶次項(xiàng)而56醫(yī)二、靈敏度靈敏度——系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)定時(shí)，輸出量的變化量與引起此變化的輸入變化量之比。線(xiàn)性傳感器校準(zhǔn)曲線(xiàn)的斜率就是靜態(tài)靈敏度K。其的計(jì)算方法為：57醫(yī)學(xué)資料二、靈敏度非線(xiàn)性傳感器的靈敏度用dY／dX表示，其數(shù)值等于所對(duì)應(yīng)的最小二乘法擬合直線(xiàn)的斜率。58醫(yī)學(xué)資料非線(xiàn)性傳感器的靈敏度用dY／dX表示，其數(shù)5三、精確度(精度)說(shuō)明精確度的指標(biāo)有三個(gè)：精密度、正確度和精確度。1、精密度δ

它說(shuō)明測(cè)量結(jié)果的分散性。即對(duì)某一穩(wěn)定的對(duì)象(被測(cè)量)由同一測(cè)量者用同一系統(tǒng)在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)連續(xù)重復(fù)測(cè)量多次(等精度測(cè)量)，其測(cè)量結(jié)果的分散程度。δ愈小則說(shuō)明測(cè)量愈精密(對(duì)應(yīng)隨機(jī)誤差)。59醫(yī)學(xué)資料三、精確度(精度)59醫(yī)學(xué)資料2、正確度ε

它說(shuō)明測(cè)量結(jié)果偏離真值大小的程度，即示值有規(guī)則偏離真值的程度。指所測(cè)值與真值的符合程度(對(duì)應(yīng)系統(tǒng)誤差)。3、精確度τ

它含有精密度與正確度兩者之和的意思，即測(cè)量的綜合優(yōu)良程度。在最簡(jiǎn)單的場(chǎng)合下可取兩者的代數(shù)和，即。通常精確度是以測(cè)量誤差的相對(duì)值來(lái)表示的。60醫(yī)學(xué)資料2、正確度ε60醫(yī)學(xué)資料系統(tǒng)精確度等級(jí)A——系統(tǒng)在規(guī)定條件下，其允許的最大絕對(duì)誤差值相對(duì)于其測(cè)量范圍的百分?jǐn)?shù)。它可以表示為：ΔA——測(cè)量范圍內(nèi)允許的最大絕對(duì)誤差；YF·S——滿(mǎn)量程輸出。系統(tǒng)精確度等級(jí)A以—系列標(biāo)準(zhǔn)百分?jǐn)?shù)值(0.001，0.005，0.02，0.05，…，1.5，2.5，4.0…)分檔。它代表的誤差指系統(tǒng)測(cè)量的最大允許誤差。61醫(yī)學(xué)資料系統(tǒng)精確度等級(jí)A——系統(tǒng)在規(guī)定條件下，其允許系統(tǒng)精確度等級(jí)A四、最小檢測(cè)量和分辨率最小檢測(cè)量——指系統(tǒng)能確切反映被測(cè)量的最低極限量。最小檢測(cè)量愈小，表示系統(tǒng)檢測(cè)微量的能力愈高。由于系統(tǒng)的最小檢測(cè)量易受噪聲的影響，所以一般用相當(dāng)于噪聲電子若干倍的被測(cè)量為最小檢測(cè)量。62醫(yī)學(xué)資料四、最小檢測(cè)量和分辨率62醫(yī)學(xué)資料

C——系數(shù)(一般取1～5)；N——噪聲電平；

K——傳感器的靈敏度。例如系統(tǒng)的噪聲電平為0.2mV，靈敏度K為5mV／mmH20，若取C=2，根據(jù)上式計(jì)算得最小檢測(cè)量為0.08mmH2O。

數(shù)字式系統(tǒng)一般用分辨率表示，即輸出數(shù)字指示值最后一位數(shù)字所代表的輸入量。最小檢測(cè)量：63醫(yī)學(xué)資料C——系數(shù)(一般取1～5)；N——噪聲電平；最小檢測(cè)量：五、遲滯遲滯——指在相同工作條件下作全測(cè)量范圍校準(zhǔn)時(shí)，在同一次校準(zhǔn)中對(duì)應(yīng)同一輸入量的正行程和反行程其輸出值間的最大偏差。其數(shù)值用最大偏差或最大偏差的一半與滿(mǎn)量程輸出值的百分比表示。64醫(yī)學(xué)資料五、遲滯64醫(yī)學(xué)資料δH——系統(tǒng)的遲滯；ΔHmax——輸出值在正反行程間最大偏差。遲滯現(xiàn)象反映了系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)和制造工藝上的缺陷。遲滯量：或65醫(yī)學(xué)資料δH——系統(tǒng)的遲滯；遲滯量：或65醫(yī)學(xué)資料六、重復(fù)性重復(fù)——必指在同一工作條件下，輸入量按同一方向在全測(cè)量范圍內(nèi)連續(xù)變動(dòng)多次所得特性曲線(xiàn)的不一致性。66醫(yī)學(xué)資料六、重復(fù)性66醫(yī)學(xué)資料重復(fù)性在數(shù)值上用各測(cè)量值正、反行程標(biāo)準(zhǔn)偏差最大值的兩倍或三倍與滿(mǎn)量程YF·S的百分比表示。

δk——表示重復(fù)性；σ——標(biāo)準(zhǔn)偏差。當(dāng)用貝塞爾公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差σ時(shí)，則有：Yi——測(cè)量值；n——測(cè)量次數(shù)；——測(cè)量值的算術(shù)平均值；67醫(yī)學(xué)資料重復(fù)性在數(shù)值上用各測(cè)量值正、反行程標(biāo)準(zhǔn)δk重復(fù)性所反映的是測(cè)量結(jié)果偶然誤差的大小，而不表示與真值之間的差別。有時(shí)重復(fù)性雖然很好，但可能遠(yuǎn)離真值。68醫(yī)學(xué)資料重復(fù)性所反映的是測(cè)量結(jié)果偶然誤差的大68醫(yī)學(xué)七、零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移——系統(tǒng)無(wú)輸入信號(hào)（或輸入值不變）時(shí)，每隔一段時(shí)間進(jìn)行讀數(shù)，其輸出偏離零值（或原指示值）。

ΔY0——最大零點(diǎn)偏差(或相應(yīng)偏差)；

YF·S——滿(mǎn)量程輸出。69醫(yī)學(xué)資料七、零點(diǎn)漂移ΔY0——最大零點(diǎn)偏差(或相應(yīng)偏差)；69醫(yī)學(xué)八、溫漂溫漂——溫度變化時(shí)，系統(tǒng)輸出值的偏離程度。一般以溫度變化1℃輸出最大偏差與滿(mǎn)量程的百分比來(lái)表示。

Δmax——輸出最大偏差；ΔT——溫度變化范圍；

YF·S——滿(mǎn)量程輸出。70醫(yī)學(xué)資料八、溫漂Δmax——輸出最大偏差；ΔT——溫度變化范二、動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性——指系統(tǒng)對(duì)于隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。系統(tǒng)所檢測(cè)的非電量信號(hào)大多數(shù)是時(shí)間的函數(shù)。為了使系統(tǒng)輸出信號(hào)和輸入信號(hào)隨時(shí)問(wèn)的變化曲線(xiàn)一致或相近，我們要求系統(tǒng)不僅應(yīng)有良好的靜態(tài)特性，而且還應(yīng)具有良好的動(dòng)態(tài)特性。系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性是傳感器的輸出值能夠真實(shí)地再現(xiàn)變化著的輸入量能力的反映。71醫(yī)學(xué)資料二、動(dòng)態(tài)特性71醫(yī)學(xué)資料（一）動(dòng)態(tài)特性與靜態(tài)特性區(qū)別靜態(tài)特性是它的輸入不隨時(shí)間變化。由于系統(tǒng)被認(rèn)為是線(xiàn)性的，線(xiàn)性系統(tǒng)的頻率不變性決定了它的輸出量也不隨時(shí)間而變化。因此靜態(tài)特性的輸入輸出量之比是一個(gè)常數(shù)。而動(dòng)態(tài)特性，由于它的輸入隨時(shí)間變化，它的輸出也隨頻率變化而變化。是一個(gè)自變量為頻率（輸入頻率）的函數(shù)，這個(gè)函數(shù)稱(chēng)為傳遞函數(shù)。72醫(yī)學(xué)資料（一）動(dòng)態(tài)特性與靜態(tài)特性區(qū)別72醫(yī)學(xué)資料（二）動(dòng)態(tài)特性描述方法1、動(dòng)態(tài)特性的一般數(shù)學(xué)模型檢測(cè)系統(tǒng)可用一個(gè)常微分方程表示，輸出信號(hào)y(t)與輸入信號(hào)x(t)的關(guān)系如下：73醫(yī)學(xué)資料（二）動(dòng)態(tài)特性描述方法73醫(yī)學(xué)資料引入微分算子：將上式改寫(xiě)成：74醫(yī)學(xué)資料引入微分算子：將上式改寫(xiě)成：74醫(yī)學(xué)資料當(dāng)系統(tǒng)是線(xiàn)性時(shí)，an、an-1、……a0和bm、bm-1、……b0都是不隨信號(hào)輸入量而變化的數(shù)。系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性可用傳遞函數(shù)來(lái)描述：75醫(yī)學(xué)資料當(dāng)系統(tǒng)是線(xiàn)性時(shí)，an、an-1、……a0和bm當(dāng)系統(tǒng)的輸出量是正弦函數(shù)時(shí)，它的傳遞函數(shù)稱(chēng)為頻率響應(yīng)函數(shù)。其形式為：76醫(yī)學(xué)資料當(dāng)系統(tǒng)的輸出量是正弦函數(shù)時(shí)，它的傳遞函76醫(yī)1）零階系統(tǒng)儀器傳遞函數(shù)方程中除a0、b0外，其余所有a、b均為零。微分方程形式：K——靜態(tài)靈敏度77醫(yī)學(xué)資料1）零階系統(tǒng)K——靜態(tài)靈敏度77醫(yī)學(xué)資料USC——輸出電壓；USR——輸入電壓；x——電刷位移。例如，右圖所示線(xiàn)性電位器就是一個(gè)零階傳感器。設(shè)電位器的阻值沿長(zhǎng)度L是線(xiàn)性分布的，則輸出電壓USC和電刷位移之間的關(guān)系為。78醫(yī)學(xué)資料USC——輸出電壓；USR——輸入電壓；例由上式可知，輸出電壓USC與位移x成正比，它對(duì)任何頻率輸入均無(wú)時(shí)間滯后。實(shí)際上由于存在寄生電容和電感，高頻時(shí)會(huì)引起少量失真，影響動(dòng)態(tài)性能。零階儀器具有理想的動(dòng)態(tài)特性，在任何頻率下，它的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)成比例。在自動(dòng)控制理論中也稱(chēng)作比例環(huán)節(jié)。79醫(yī)學(xué)資料由上式可知，輸出電壓USC與位移x成正比，7用微分算子代入得：（τD+1）y(t)=kx(t)k=b0/a0——為靜態(tài)靈敏度；τ=a1/a0——為時(shí)間常數(shù)。2）一階系統(tǒng)系統(tǒng)中包含一個(gè)儲(chǔ)能元件的稱(chēng)為一階系統(tǒng)。它的傳遞函數(shù)方程可表示為：80醫(yī)學(xué)資料用微分算子代入得：（τD+1）頻率傳遞函數(shù)：

其中相位角：φ=arctg(-ωτ)運(yùn)算傳遞函數(shù)：81醫(yī)學(xué)資料頻率傳遞函數(shù)：運(yùn)算傳遞函數(shù)：81醫(yī)學(xué)資料典型的一階系統(tǒng)——玻璃溫度計(jì)X(t)為輸入——被測(cè)物體的溫度；Y(t)為輸出——溫度計(jì)的示值。q(t)——熱流量（單位時(shí)間內(nèi)被測(cè)物體輸入溫度計(jì)介質(zhì)的熱量）。C——溫度計(jì)的熱容量（溫度計(jì)介質(zhì)溫度升高1℃所需要的熱量）。由熱學(xué)原理可知：82醫(yī)學(xué)資料典型的一階系統(tǒng)——玻璃溫度計(jì)82醫(yī)學(xué)資料令τ=RC——溫度計(jì)時(shí)間常數(shù)，則(τD+1)y(t)=x(t)顯然溫度計(jì)是一階系統(tǒng)。在自動(dòng)控制理論中稱(chēng)一階系統(tǒng)為延時(shí)環(huán)節(jié)，或非周期環(huán)節(jié)。熱阻：將q(t)代入上式得：經(jīng)整理后得：83醫(yī)學(xué)資料令τ=RC——溫度計(jì)時(shí)間常數(shù)，則(τD+1)y(t)=x(t3）二階系統(tǒng)二階系統(tǒng)在生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)中最常見(jiàn)，而且有很多高階系統(tǒng)也可以用等效的二階系統(tǒng)來(lái)逼近，因此分析二階系統(tǒng)對(duì)很多儀器都有重要的價(jià)值。84醫(yī)學(xué)資料3）二階系統(tǒng)84醫(yī)學(xué)資料k=b0/a0——靜態(tài)靈敏度；二階系統(tǒng)的微分方程：用微分算子D代入上式得：——阻尼比；——無(wú)阻尼自然頻率。85醫(yī)學(xué)資料k=b0/a0——靜態(tài)靈敏度；二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)：頻率傳輸函數(shù)：其中相位角：86醫(yī)學(xué)資料二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)：頻率傳輸函數(shù)：其中相位角：86醫(yī)學(xué)資右圖所示為帶保護(hù)套管式熱電偶插入恒溫水浴中的測(cè)溫系統(tǒng)。T0——介質(zhì)溫度；T1——熱接點(diǎn)溫度；T2——保護(hù)套管溫度；m1C1——熱電偶熱容量；m2C2——套管熱容量；R1——套管與熱電偶間的熱阻；R2——被測(cè)介質(zhì)與套管間的熱阻。87醫(yī)學(xué)資料右圖所示為帶保護(hù)套管式熱電偶插入恒溫水87醫(yī)根據(jù)熱力學(xué)能量守恒定律列出方程

q02——介質(zhì)傳給套管的熱量；

q01——套管傳給熱電偶的熱量。88醫(yī)學(xué)資料根據(jù)熱力學(xué)能量守恒定律列出方程q02——介質(zhì)傳給套管的熱令，則得：由于R1>>R2，所以q01可以忽略。整理上式后得：同理，令，則得：89醫(yī)學(xué)資料令，則得：由于R1由上式可知帶保護(hù)套管的熱電偶是一個(gè)典型的二階傳感器。令并代入上式得：聯(lián)立上兩式，消去中間變量T2，便得到此測(cè)量系統(tǒng)的微分方程式：90醫(yī)學(xué)資料由上式可知帶保護(hù)套管的熱電偶是一個(gè)典型令2、系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及其動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)即為系統(tǒng)對(duì)輸入的動(dòng)態(tài)信號(hào)(周期信號(hào)、瞬變信號(hào)、隨機(jī)信號(hào))所產(chǎn)生的輸出。系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)與輸入類(lèi)型有關(guān)。對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)測(cè)試時(shí)，常采用正弦和階躍兩種輸入信號(hào)。這是由于任何周期函數(shù)都可以用傅立葉級(jí)數(shù)分解為各次諧波分量，并把它近似地表示為這些正弦量之和。91醫(yī)學(xué)資料2、系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及其動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)91醫(yī)學(xué)資料階躍信號(hào)則是最基本的瞬變信號(hào)。通常描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的方法是給系統(tǒng)輸入一個(gè)階躍信號(hào)，并給定初始條件。求出系統(tǒng)微分方程的特解，以此作為動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)的描述和表示法。92醫(yī)學(xué)資料階躍信號(hào)則是最基本的瞬變信號(hào)。通常描述92醫(yī)生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)技術(shù)93醫(yī)學(xué)資料生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)技術(shù)1醫(yī)學(xué)資料生物檢測(cè)在臨床應(yīng)用、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)、生理醫(yī)學(xué)研究等諸多領(lǐng)域中起著十分重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，涌現(xiàn)出大量的、新穎的檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)設(shè)備。生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)技術(shù)是運(yùn)用工程的方法去測(cè)量生物體的形態(tài)、生理機(jī)能及其他狀態(tài)變化的生理參數(shù)。第一章生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的基本概念

94醫(yī)學(xué)資料生物檢測(cè)在臨床應(yīng)用、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)、生理醫(yī)學(xué)第一章生把人和檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)合在一起考慮1、生命之間有高度的相關(guān)性；2、有很多重要的生理參數(shù)對(duì)測(cè)量裝置是不容易接近的；3、對(duì)生命體進(jìn)行檢測(cè)必須確保人身安全。檢測(cè)系統(tǒng)與被檢測(cè)生物體之間存在復(fù)雜的互作用95醫(yī)學(xué)資料把人和檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)合在一起考慮3醫(yī)學(xué)資料第一節(jié)生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的組成生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)儀器分為兩大類(lèi)：一、生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)儀器分類(lèi)：1、臨床用的檢測(cè)儀器：用于疾病的診斷、監(jiān)護(hù)。要求便于醫(yī)護(hù)人員操作、使用，結(jié)構(gòu)牢固可靠。2、醫(yī)學(xué)研究用：要求較高的精度、分辨率，有一些是介于二者之間。96醫(yī)學(xué)資料第一節(jié)生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的組成4醫(yī)學(xué)資料二、生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)人體測(cè)量大致分類(lèi)1、活體測(cè)量（invivo）：人體處于機(jī)能狀態(tài)下的臨床檢查或體內(nèi)測(cè)量。2、離體測(cè)量（invitro）：處理血液、尿之類(lèi)的標(biāo)本化驗(yàn)。三、生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)包括信息的檢測(cè)（采集）、傳播、存儲(chǔ)、加工處理和監(jiān)視讀出。97醫(yī)學(xué)資料二、生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)人體測(cè)量大致分類(lèi)5醫(yī)學(xué)資料98醫(yī)學(xué)資料6醫(yī)學(xué)資料在許多醫(yī)學(xué)測(cè)量中，要求對(duì)某種形式的外部刺激作出反應(yīng)。用以產(chǎn)生提供刺激給被測(cè)對(duì)象的設(shè)備是生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。99醫(yī)學(xué)資料在許多醫(yī)學(xué)測(cè)量中，要求對(duì)某種形式的外部刺激作出反應(yīng)。用以產(chǎn)生刺激可以是視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)。也可以是對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)某些部位的電刺激。系統(tǒng)人體生理系統(tǒng)要做出反應(yīng)。100醫(yī)學(xué)資料刺激可以是視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)。也可以是對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)某些部位的電刺主要是人體的生理系統(tǒng)。它提供了系統(tǒng)要測(cè)量的各種生理的物理量。醫(yī)學(xué)上主要測(cè)量的有生物電位、壓力、流量、位移、速度、溫度、化學(xué)濃度、阻抗等。返回101醫(yī)學(xué)資料主要是人體的生理系統(tǒng)。它提供了系統(tǒng)要測(cè)量的各種生理的物理量。傳感器把來(lái)自生物體的能或信息轉(zhuǎn)換成電的形式，把電信號(hào)加到電子設(shè)備上。醫(yī)用傳感器轉(zhuǎn)換的最主要量包括溫度、壓力、流量、位移、速度和力等非電量。102醫(yī)學(xué)資料傳感器把來(lái)自生物體的能或信息轉(zhuǎn)換成電的形式，把電信號(hào)加到電子生物醫(yī)學(xué)電極是直接感知人體生物電位的元件。這是系統(tǒng)的采集部分。103醫(yī)學(xué)資料生物醫(yī)學(xué)電極是直接感知人體生物電位的元件。這是系統(tǒng)的采集部分將傳感器輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大、整理或作其他變換的單元稱(chēng)為信號(hào)調(diào)節(jié)器（或稱(chēng)為信號(hào)處理器）104醫(yī)學(xué)資料將傳感器輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大、整理或作其他變換的單元稱(chēng)為信號(hào)它把采集到并已轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的信息進(jìn)行放大整理或做其他變換以滿(mǎn)足系統(tǒng)的功能需要。105醫(yī)學(xué)資料它把采集到并已轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的信息進(jìn)行放大整理或做其他變換以滿(mǎn)將處理后的生物信息變?yōu)榭晒┤藗冎苯佑^(guān)察的形式。106醫(yī)學(xué)資料將處理后的生物信息變?yōu)?4醫(yī)學(xué)資料醫(yī)學(xué)儀器對(duì)記錄顯示系統(tǒng)的要求是記錄顯示的效果明顯、清晰，便于觀(guān)察和分析，正確反映輸入信號(hào)的變化情況，故障少、壽命長(zhǎng)，與其他部分有較好的連接。107醫(yī)學(xué)資料醫(yī)學(xué)儀器對(duì)記錄顯示系統(tǒng)的要求是記錄顯示的效果明顯、清晰，便于記錄與顯示設(shè)備按其工作原理，可以分為三種：（1）直接描記式記錄裝置直接記錄各種生理參數(shù)隨時(shí)間變化的模擬量。（２）磁帶記錄器（３）數(shù)字式顯示器108醫(yī)學(xué)資料記錄與顯示設(shè)備按其工作原理，可以分為三種：16醫(yī)學(xué)資料可分為描筆偏轉(zhuǎn)式和自動(dòng)平衡式：描筆偏轉(zhuǎn)式記錄器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，在心電圖機(jī)、腦電圖機(jī)及心音圖機(jī)中得到廣泛使用。自動(dòng)平衡式記錄器的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，頻響范圍窄。優(yōu)點(diǎn)是記錄幅度大、精度高，可與計(jì)算機(jī)連接。一般用于記錄體溫、血壓、脈搏等監(jiān)護(hù)儀器上。109醫(yī)學(xué)資料可分為描筆偏轉(zhuǎn)式和自動(dòng)平衡式：17醫(yī)學(xué)資料（2）磁帶記錄器它在生理測(cè)量和病人監(jiān)護(hù)中的應(yīng)用日益增多。其工作原理基本與磁帶錄音原理相同。按對(duì)被記錄信號(hào)的處理方法可分為模擬式和數(shù)字式兩種。

把輸入的被記信號(hào)按原樣進(jìn)行磁化記錄的稱(chēng)為模擬式磁帶記錄器，它類(lèi)似一部錄音機(jī)。110醫(yī)學(xué)資料（2）磁帶記錄器18醫(yī)學(xué)資料磁帶記錄裝置的優(yōu)點(diǎn)：1）頻率響應(yīng)寬，記錄的信息可以反復(fù)重放，便于分析處理和保存。2）信號(hào)失真度低，適宜于作準(zhǔn)確測(cè)量。3）一條磁帶可同時(shí)記錄多個(gè)生理量適宜于長(zhǎng)間連續(xù)記錄和大量資料存貯。4）記錄信息可擦除，可多次使用，成本低。111醫(yī)學(xué)資料磁帶記錄裝置的優(yōu)點(diǎn)：19醫(yī)學(xué)資料（3）數(shù)字式顯示器顯示器接受信號(hào)處理后的信息，并以操作人員所能感知的形式顯示結(jié)果。顯示形式可以是數(shù)字的或圖像的，也可以是連續(xù)的或離散的。多數(shù)是依靠使用者的視覺(jué)，但也有采用聽(tīng)覺(jué)感知的辦法。數(shù)字式顯示器是一種將信號(hào)以數(shù)字形式顯示供觀(guān)察的器件，一般由計(jì)數(shù)器、譯碼器、驅(qū)動(dòng)器和數(shù)碼管等組成。其中顯示器分熒光數(shù)碼管和液晶顯示兩種。112醫(yī)學(xué)資料（3）數(shù)字式顯示器20醫(yī)學(xué)資料從人體采得的信息具有二個(gè)特點(diǎn)：（1）信號(hào)很微弱，各種干擾很大，信噪比低，有用信號(hào)淹沒(méi)在強(qiáng)干擾背景中。113醫(yī)學(xué)資料從人體采得的信息具有二個(gè)特點(diǎn)：21醫(yī)學(xué)資料（2）需要用各種統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)信號(hào)進(jìn)行疊加、相關(guān)處理、頻譜分析、直方圖等數(shù)據(jù)處理。114醫(yī)學(xué)資料（2）需要用各種統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)信號(hào)進(jìn)行疊加、相關(guān)處理、頻譜數(shù)據(jù)傳輸：是異地診斷。返回115醫(yī)學(xué)資料數(shù)據(jù)傳輸：是異地診斷。返回23醫(yī)學(xué)資料把部分輸出信號(hào)反饋到輸入部分，以使系統(tǒng)按某一方式工作，如控制刺激量的大小、控制傳感器或儀器系統(tǒng)中其他任何部分?？刂坪头答伩梢允亲詣?dòng)的或手動(dòng)的。返回116醫(yī)學(xué)資料把部分輸出信號(hào)反饋到輸入部分，以使系統(tǒng)按某一方式工作，如控制信號(hào)源信號(hào)檢測(cè)信號(hào)傳輸信號(hào)顯示信號(hào)處理被測(cè)物體生物電極傳感器中間變換裝置顯示、記錄裝置數(shù)據(jù)處理裝置血壓呼吸體溫心跳血流量脈搏位移壓力成份生物電極電阻傳感器電容傳感器電感傳感器光電傳感器磁電傳感器熱電傳感器壓電傳感器壓電傳感器直流電橋交流電橋運(yùn)算放大器濾波器阻抗變換器調(diào)制器電流表光線(xiàn)示波器筆式記錄儀磁帶記錄儀電子示波器電壓表電流表頻譜分析儀電子計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理器典型生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的組成框圖117醫(yī)學(xué)資料信號(hào)源信號(hào)檢測(cè)信號(hào)傳輸信號(hào)顯示第二節(jié)生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的特殊性

醫(yī)學(xué)儀器測(cè)量的主要目的：是獲得與臨床診斷和治療有關(guān)的人體生理參數(shù)。醫(yī)學(xué)測(cè)量與普通物理參數(shù)測(cè)量異同點(diǎn)：它們的不同之處主要在于測(cè)量對(duì)象不同。普通物理測(cè)量的被測(cè)對(duì)象是物（如設(shè)備、機(jī)器、化學(xué)物品、工程系統(tǒng)、環(huán)境等），而醫(yī)學(xué)測(cè)量的對(duì)象是人體復(fù)雜的生理系統(tǒng)。118醫(yī)學(xué)資料第二節(jié)生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的特殊性26醫(yī)學(xué)資料醫(yī)學(xué)測(cè)量遇到的一些特殊問(wèn)題：一、被測(cè)值難以獲得對(duì)生命系統(tǒng)測(cè)量時(shí)，遇到的最大困難是難以獲得被測(cè)值。為了解決被測(cè)量不可接近的困難，必須采用間接測(cè)量。注意:在測(cè)量過(guò)程中應(yīng)保持兩個(gè)變量之間關(guān)系不變，并且應(yīng)在兩者關(guān)系失效時(shí)及時(shí)對(duì)測(cè)量結(jié)果加以修正。119醫(yī)學(xué)資料醫(yī)學(xué)測(cè)量遇到的一些特殊問(wèn)題：27醫(yī)學(xué)資料二、數(shù)據(jù)的易變性從人體測(cè)得的量是易變的，即使所有可控制的因素都固定，但大多數(shù)被測(cè)參數(shù)還是隨時(shí)間變化，每次測(cè)量會(huì)有不同結(jié)果。在完全相同的條件下，各次測(cè)量結(jié)果與正常值總會(huì)有偏差。因此，生理量不能認(rèn)為是嚴(yán)格的定值，而應(yīng)該用統(tǒng)計(jì)的或概率分布的方式來(lái)處理。120醫(yī)學(xué)資料二、數(shù)據(jù)的易變性28醫(yī)學(xué)資料三、生理系統(tǒng)間的相互作用人體各生理系統(tǒng)之間存在復(fù)雜的相互作用和大量反饋環(huán)路。如對(duì)某系統(tǒng)中一部分進(jìn)行刺激，結(jié)果該系統(tǒng)的其他部分和其他系統(tǒng)也會(huì)有反應(yīng)。甚至當(dāng)打開(kāi)反饋回路時(shí)，會(huì)出現(xiàn)旁系環(huán)路，而原始反饋環(huán)路的某些性質(zhì)依然存在，使因果關(guān)系很難分清。如能了解一些生理系統(tǒng)之間互相關(guān)系，則有利于做好生物醫(yī)學(xué)測(cè)量系統(tǒng)和生理學(xué)系統(tǒng)之間的結(jié)合工作。121醫(yī)學(xué)資料三、生理系統(tǒng)間的相互作用29醫(yī)學(xué)資料四、傳感器對(duì)測(cè)量狀態(tài)的影響

由于傳感器的存在，使任何形式的測(cè)量幾乎都受到不同程度的影響，表現(xiàn)為：1、顯著地改變了測(cè)量讀數(shù)，特別是對(duì)活體的測(cè)量。2、影響另外系統(tǒng)的測(cè)量。因此在設(shè)計(jì)生物醫(yī)學(xué)測(cè)量系統(tǒng)時(shí)，必須盡力做到使測(cè)量裝置的影響減到最小。122醫(yī)學(xué)資料四、傳感器對(duì)測(cè)量狀態(tài)的影響30醫(yī)學(xué)資料五、能量的限制生物醫(yī)學(xué)測(cè)量，一種是依靠被測(cè)活體本身發(fā)出的能量，例如生物電位測(cè)量；另一種是利用傳感器工作時(shí)產(chǎn)生的能量作用于被測(cè)活體。當(dāng)電流流過(guò)人體組織時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，而對(duì)組織加熱是一種必須加以限制的現(xiàn)象。

此外，因?yàn)樯韰?shù)在人體內(nèi)可用的能量有限，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免生物醫(yī)學(xué)測(cè)量系統(tǒng)成為被測(cè)信號(hào)源的負(fù)載。123醫(yī)學(xué)資料五、能量的限制31醫(yī)學(xué)資料六、偽跡和干擾

在醫(yī)學(xué)和生物學(xué)上，被測(cè)信號(hào)以外的任何信號(hào)成分稱(chēng)為偽跡。生物醫(yī)學(xué)測(cè)量系統(tǒng)中引起偽跡和干擾的一個(gè)重要原因：1、被測(cè)對(duì)象的移動(dòng)而導(dǎo)致測(cè)量?jī)x器移動(dòng)。2、測(cè)量?jī)x器本機(jī)噪聲、人體感應(yīng)的交流干擾等。124醫(yī)學(xué)資料六、偽跡和干擾32醫(yī)學(xué)資料七、安全性

在醫(yī)學(xué)測(cè)量中，為了保證安全，必須做到：1、必須保證不危及人體生命和損害正常功能。2、不容許輕易地試驗(yàn)尚不可靠的測(cè)量方法。3、生物醫(yī)學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要重視安全可靠。4、生物醫(yī)學(xué)測(cè)量不使被測(cè)者太疼痛、外傷或不舒服。5、設(shè)計(jì)醫(yī)學(xué)儀器時(shí)還要考慮輻射、化學(xué)腐蝕、毒物、有害氣體、交叉感染等因素。125醫(yī)學(xué)資料七、安全性33醫(yī)學(xué)資料第三節(jié)生物醫(yī)學(xué)測(cè)量范圍為了正確地選擇和使用醫(yī)用檢測(cè)儀器，使用前應(yīng)該清楚了解待測(cè)參數(shù)的指標(biāo)范圍。下表列出了常用的生理參數(shù)的測(cè)量范圍。這些指標(biāo)在不同的資料上的報(bào)道不盡相同。有時(shí)測(cè)量目的不同，或被測(cè)試者處于不同狀態(tài)，則對(duì)同一生理指標(biāo)所要求的范圍也不相同。126醫(yī)學(xué)資料第三節(jié)生物醫(yī)學(xué)測(cè)量范圍34醫(yī)學(xué)資料參數(shù)幅度范圍頻率范圍（Hz）心電皮膚電極10μV～5mV(典型值1mV)0.05～80心臟電極10μV～5mV(典型值50mV)0.05～80胎兒心電10μV～5mV(典型值10μV)2～100腦電頭皮電極10～200μV(典型值50μV)0.5～100顱內(nèi)電極10～100mV(典型值50μV)0.5～100肌肉電位20μV～1mV10～5000（或10～2500）細(xì)胞內(nèi)電位-100～+200μV(典型值100μV)DC～2000（或1～2000）細(xì)胞外電位-100～+200μV(典型值50μV)DC～1000（或1～1000）視網(wǎng)膜電位0～1mV(典型值100μV)DC～25（或0.051～20）眼電位0.05～5mV(典型值100μV)DC～25胃電位0.05～5mV（典型值20mV）0.05～20平滑肌電位0.5～100mVDC～1127醫(yī)學(xué)資料參數(shù)幅度第四節(jié)生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的基本特征為了評(píng)價(jià)一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)性能的品質(zhì)優(yōu)劣，需要有鑒別檢測(cè)系統(tǒng)性能的定量標(biāo)準(zhǔn)。通常按照檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)頻率的響應(yīng)，分為靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性二大類(lèi)。靜態(tài)特性是掃描儀器對(duì)輸入信號(hào)為直流或很低頻率時(shí)的性能。它表示系統(tǒng)在輸入量穩(wěn)定時(shí)，系統(tǒng)輸出和輸入的關(guān)系。動(dòng)態(tài)特性則需要用微積分來(lái)描述。128醫(yī)學(xué)資料第四節(jié)生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的基本特征36醫(yī)學(xué)資料

Y——輸出量；X——輸入量；

a0——零位輸出；

a1——系統(tǒng)的靈敏度，常用K表示；

a2,a3,…，an——非線(xiàn)性項(xiàng)待定常數(shù)。一、靜態(tài)特性通常，要求在靜態(tài)情況下的輸出——輸入關(guān)系保持線(xiàn)性。實(shí)際上，其輸出量和輸入量之間的關(guān)系(不考慮遲滯及蠕變效應(yīng))可由下列方程式確定。129醫(yī)學(xué)資料Y——輸出量；X——輸入量；一、靜態(tài)特性37醫(yī)由上式可見(jiàn)，如果a0

=0

，表示靜態(tài)特性通過(guò)原點(diǎn)。此時(shí)靜態(tài)特性是由線(xiàn)性項(xiàng)(a1X)和非線(xiàn)性項(xiàng)(a2X2，…，anXn)疊加而成，一般可分為以下四種典型情況。130醫(yī)學(xué)資料由上式可見(jiàn)，如果a0=0，表示靜態(tài)特性通過(guò)原點(diǎn)(a)1、理想線(xiàn)性131醫(yī)學(xué)資料(a)1、理想線(xiàn)性39醫(yī)學(xué)資料2、具有X奇次階項(xiàng)的非線(xiàn)性132醫(yī)學(xué)資料2、具有X奇次階項(xiàng)的非線(xiàn)性40醫(yī)學(xué)資料3、具有X偶次階項(xiàng)的非線(xiàn)性133醫(yī)學(xué)資料3、具有X偶次階項(xiàng)的非線(xiàn)性41醫(yī)學(xué)資料4、具有X奇、偶次階項(xiàng)的非線(xiàn)性134醫(yī)學(xué)資料4、具有X奇、偶次階項(xiàng)的非線(xiàn)性42醫(yī)學(xué)資料(a)(b)(c)(d)由此可見(jiàn)，除圖(a)為理想線(xiàn)性關(guān)系外，其余均為非線(xiàn)性關(guān)系。其中具有X奇次項(xiàng)的曲線(xiàn)圖(b)，在原點(diǎn)附近一定范圍內(nèi)基本上是線(xiàn)性特性。135醫(yī)學(xué)資料(a)(b)(c)(d)由此可見(jiàn)，除圖(a)為理系統(tǒng)的靜態(tài)特性是在靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下測(cè)定的，在標(biāo)準(zhǔn)工作狀態(tài)下，利用一定精度等級(jí)的校準(zhǔn)設(shè)備，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行往復(fù)循環(huán)測(cè)試，即可得到輸出——輸入數(shù)據(jù)。將這些數(shù)據(jù)列成表格，再畫(huà)出各被測(cè)量值(正行程和反行程)對(duì)應(yīng)輸出平均值的連線(xiàn)，即為系統(tǒng)的靜態(tài)校準(zhǔn)曲線(xiàn)。136醫(yī)學(xué)資料系統(tǒng)的靜態(tài)特性是在靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下測(cè)定的，在標(biāo)準(zhǔn)工系統(tǒng)靜態(tài)特性的主要指標(biāo)有以下幾點(diǎn)一、線(xiàn)性度(非線(xiàn)性誤差)二、靈敏度三、精確度(精度)四、最小檢測(cè)量和分辨率五、遲滯六、重復(fù)性七、零點(diǎn)漂移八、溫漂137醫(yī)學(xué)資料系統(tǒng)靜態(tài)特性的主要指標(biāo)有以下幾點(diǎn)一、線(xiàn)性度(非線(xiàn)性誤差)45（一）線(xiàn)性度(非線(xiàn)性誤差)在規(guī)定條件下，系統(tǒng)校準(zhǔn)曲線(xiàn)與擬合直線(xiàn)間最大偏差與滿(mǎn)量程(F·S)輸出值的百分比稱(chēng)為線(xiàn)性度.138醫(yī)學(xué)資料（一）線(xiàn)性度46醫(yī)學(xué)資料用δL代表線(xiàn)性度，則ΔYmax——校準(zhǔn)曲線(xiàn)與擬合直線(xiàn)間的最大偏差；

YF·S——系統(tǒng)滿(mǎn)量程輸出；139醫(yī)學(xué)資料用δL代表線(xiàn)性度，則ΔYmax——校準(zhǔn)曲線(xiàn)與擬合直線(xiàn)間的最大由于定標(biāo)曲線(xiàn)成線(xiàn)性的檢測(cè)系統(tǒng)是理想系統(tǒng)而實(shí)際的系統(tǒng)則往往是非線(xiàn)性的。因此常用實(shí)際的定標(biāo)曲線(xiàn)與理想直線(xiàn)的吻合程度，來(lái)作為衡量實(shí)際檢測(cè)系統(tǒng)的線(xiàn)性度。由此可知，非線(xiàn)性誤差是以一定的擬合直線(xiàn)或理想直線(xiàn)為基準(zhǔn)直線(xiàn)算出來(lái)的。因而，基準(zhǔn)直線(xiàn)不同，所得線(xiàn)性度也不同。140醫(yī)學(xué)資料由于定標(biāo)曲線(xiàn)成線(xiàn)性的檢測(cè)系統(tǒng)是理想系統(tǒng)48醫(yī)擬合直線(xiàn)建立常用方法：1、絕對(duì)法：把零點(diǎn)和滿(mǎn)量程輸出點(diǎn)連接的直線(xiàn)作為理論擬合直線(xiàn)。2、獨(dú)立法：在實(shí)際測(cè)量點(diǎn)中取一條最佳直線(xiàn)，使直線(xiàn)兩側(cè)的最大實(shí)測(cè)偏差基本相等作為擬合直線(xiàn)141醫(yī)學(xué)資料擬合直線(xiàn)建立常用方法：1、絕對(duì)法：把零點(diǎn)和滿(mǎn)量程輸出點(diǎn)連接3、端基點(diǎn)法：把實(shí)測(cè)平均曲線(xiàn)的起始點(diǎn)和最終點(diǎn)的連線(xiàn)作為擬合直線(xiàn)。4、平均選點(diǎn)法：把實(shí)測(cè)點(diǎn)按輸入量的大小分為前半部和后半部?jī)山M，并使兩組的點(diǎn)數(shù)相等。分別求出各自輸入量和輸出量的“平均點(diǎn)”，將其連成直線(xiàn)就得到擬合直線(xiàn)。5、最小二乘法：采用最小二乘法原則求得最佳擬合直線(xiàn)方程。以此作為理想直線(xiàn)。142醫(yī)學(xué)資料3、端基點(diǎn)法：把實(shí)測(cè)平均曲線(xiàn)的起始點(diǎn)和最終50醫(yī)學(xué)資料兩種常用的擬合基準(zhǔn)直線(xiàn)方法：1、端基法把傳感器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的零點(diǎn)輸出平均值a0和滿(mǎn)量程輸出平均值b0連成的直線(xiàn)a0b0作為系統(tǒng)特性的擬合直線(xiàn)。

Y——輸出量；

X——輸入量；

a0——Y軸上截距；

K——直線(xiàn)a0b0的斜率。143醫(yī)學(xué)資料兩種常用的擬合基準(zhǔn)直線(xiàn)方法：Y——輸出量；51醫(yī)學(xué)資料2、最小二乘法用最小二乘法原則擬合直線(xiàn)，可使擬合精度最高。其計(jì)算方法如下：令擬合直線(xiàn)方程為:假定實(shí)際校準(zhǔn)點(diǎn)有n個(gè)，在n個(gè)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)中，任一個(gè)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)Yi與擬合直線(xiàn)上對(duì)應(yīng)的理想值Y間線(xiàn)差為：144醫(yī)學(xué)資料2、最小二乘法令擬合直線(xiàn)方程為:52醫(yī)學(xué)資料最小二乘法擬合直線(xiàn)的擬合原則就是使為最小值，亦即使對(duì)K和a0的一階偏導(dǎo)數(shù)等于零，從而求出K和a0的表達(dá)式。145醫(yī)學(xué)資料最小二乘法擬合直線(xiàn)的擬合原則就是使53醫(yī)學(xué)資聯(lián)立求解以上二式，可得：n——校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)。146醫(yī)學(xué)資料聯(lián)立求解以上二式，可得：n——校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)。54醫(yī)學(xué)資料通常采用差動(dòng)測(cè)量方法來(lái)減小系統(tǒng)的非線(xiàn)性誤差。例如，某位移測(cè)量系統(tǒng)特性方程式為：

另一個(gè)與之完全相同的位移測(cè)量系統(tǒng)，但是它感受相反方向位移，則特性方程式為：在差動(dòng)輸出情況下，其特性方程式可寫(xiě)成：147醫(yī)學(xué)資料通常采用差動(dòng)測(cè)量方法來(lái)減小系統(tǒng)的非線(xiàn)性55可見(jiàn)采用此方法后，由于消除了X偶次項(xiàng)而使非線(xiàn)性誤差大大減小，靈敏度提高一倍，零點(diǎn)偏移也消除了。因此差動(dòng)式系統(tǒng)已得到廣泛應(yīng)用。148醫(yī)學(xué)資料可見(jiàn)采用此方法后，由于消除了X偶次項(xiàng)而56醫(yī)二、靈敏度靈敏度——系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)定時(shí)，輸出量的變化量與引起此變化的輸入變化量之比。線(xiàn)性傳感器校準(zhǔn)曲線(xiàn)的斜率就是靜態(tài)靈敏度K。其的計(jì)算方法為：149醫(yī)學(xué)資料二、靈敏度非線(xiàn)性傳感器的靈敏度用dY／dX表示，其數(shù)值等于所對(duì)應(yīng)的最小二乘法擬合直線(xiàn)的斜率。150醫(yī)學(xué)資料非線(xiàn)性傳感器的靈敏度用dY／dX表示，其數(shù)5三、精確度(精度)說(shuō)明精確度的指標(biāo)有三個(gè)：精密度、正確度和精確度。1、精密度δ

它說(shuō)明測(cè)量結(jié)果的分散性。即對(duì)某一穩(wěn)定的對(duì)象(被測(cè)量)由同一測(cè)量者用同一系統(tǒng)在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)連續(xù)重復(fù)測(cè)量多次(等精度測(cè)量)，其測(cè)量結(jié)果的分散程度。δ愈小則說(shuō)明測(cè)量愈精密(對(duì)應(yīng)隨機(jī)誤差)。151醫(yī)學(xué)資料三、精確度(精度)59醫(yī)學(xué)資料2、正確度ε

它說(shuō)明測(cè)量結(jié)果偏離真值大小的程度，即示值有規(guī)則偏離真值的程度。指所測(cè)值與真值的符合程度(對(duì)應(yīng)系統(tǒng)誤差)。3、精確度τ

它含有精密度與正確度兩者之和的意思，即測(cè)量的綜合優(yōu)良程度。在最簡(jiǎn)單的場(chǎng)合下可取兩者的代數(shù)和，即。通常精確度是以測(cè)量誤差的相對(duì)值來(lái)表示的。152醫(yī)學(xué)資料2、正確度ε60醫(yī)學(xué)資料系統(tǒng)精確度等級(jí)A——系統(tǒng)在規(guī)定條件下，其允許的最大絕對(duì)誤差值相對(duì)于其測(cè)量范圍的百分?jǐn)?shù)。它可以表示為：ΔA——測(cè)量范圍內(nèi)允許的最大絕對(duì)誤差；YF·S——滿(mǎn)量程輸出。系統(tǒng)精確度等級(jí)A以—系列標(biāo)準(zhǔn)百分?jǐn)?shù)值(0.001，0.005，0.02，0.05，…，1.5，2.5，4.0…)分檔。它代表的誤差指系統(tǒng)測(cè)量的最大允許誤差。153醫(yī)學(xué)資料系統(tǒng)精確度等級(jí)A——系統(tǒng)在規(guī)定條件下，其允許系統(tǒng)精確度等級(jí)A四、最小檢測(cè)量和分辨率最小檢測(cè)量——指系統(tǒng)能確切反映被測(cè)量的最低極限量。最小檢測(cè)量愈小，表示系統(tǒng)檢測(cè)微量的能力愈高。由于系統(tǒng)的最小檢測(cè)量易受噪聲的影響，所以一般用相當(dāng)于噪聲電子若干倍的被測(cè)量為最小檢測(cè)量。154醫(yī)學(xué)資料四、最小檢測(cè)量和分辨率62醫(yī)學(xué)資料

C——系數(shù)(一般取1～5)；N——噪聲電平；

K——傳感器的靈敏度。例如系統(tǒng)的噪聲電平為0.2mV，靈敏度K為5mV／mmH20，若取C=2，根據(jù)上式計(jì)算得最小檢測(cè)量為0.08mmH2O。

數(shù)字式系統(tǒng)一般用分辨率表示，即輸出數(shù)字指示值最后一位數(shù)字所代表的輸入量。最小檢測(cè)量：155醫(yī)學(xué)資料C——系數(shù)(一般取1～5)；N——噪聲電平；最小檢測(cè)量：五、遲滯遲滯——指在相同工作條件下作全測(cè)量范圍校準(zhǔn)時(shí)，在同一次校準(zhǔn)中對(duì)應(yīng)同一輸入量的正行程和反行程其輸出值間的最大偏差。其數(shù)值用最大偏差或最大偏差的一半與滿(mǎn)量程輸出值的百分比表示。156醫(yī)學(xué)資料五、遲滯64醫(yī)學(xué)資料δH——系統(tǒng)的遲滯；ΔHmax——輸出值在正反行程間最大偏差。遲滯現(xiàn)象反映了系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)和制造工藝上的缺陷。遲滯量：或157醫(yī)學(xué)資料δH——系統(tǒng)的遲滯；遲滯量：或65醫(yī)學(xué)資料六、重復(fù)性重復(fù)——必指在同一工作條件下，輸入量按同一方向在全測(cè)量范圍內(nèi)連續(xù)變動(dòng)多次所得特性曲線(xiàn)的不一致性。158醫(yī)學(xué)資料六、重復(fù)性66醫(yī)學(xué)資料重復(fù)性在數(shù)值上用各測(cè)量值正、反行程標(biāo)準(zhǔn)偏差最大值的兩倍或三倍與滿(mǎn)量程YF·S的百分比表示。

δk——表示重復(fù)性；σ——標(biāo)準(zhǔn)偏差。當(dāng)用貝塞爾公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差σ時(shí)，則有：Yi——測(cè)量值；n——測(cè)量次數(shù)；——測(cè)量值的算術(shù)平均值；159醫(yī)學(xué)資料重復(fù)性在數(shù)值上用各測(cè)量值正、反行程標(biāo)準(zhǔn)δk重復(fù)性所反映的是測(cè)量結(jié)果偶然誤差的大小，而不表示與真值之間的差別。有時(shí)重復(fù)性雖然很好，但可能遠(yuǎn)離真值。160醫(yī)學(xué)資料重復(fù)性所反映的是測(cè)量結(jié)果偶然誤差的大68醫(yī)學(xué)七、零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移——系統(tǒng)無(wú)輸入信號(hào)（或輸入值不變）時(shí)，每隔一段時(shí)間進(jìn)行讀數(shù)，其輸出偏離零值（或原指示值）。

ΔY0——最大零點(diǎn)偏差(或相應(yīng)偏差)；

YF·S——滿(mǎn)量程輸出。161醫(yī)學(xué)資料七、零點(diǎn)漂移ΔY0——最大零點(diǎn)偏差(或相應(yīng)偏差)；69醫(yī)學(xué)八、溫漂溫漂——溫度變化時(shí)，系統(tǒng)輸出值的偏離程度。一般以溫度變化1℃輸出最大偏差與滿(mǎn)量程的百分比來(lái)表示。

Δmax——輸出最大偏差；ΔT——溫度變化范圍；

YF·S——滿(mǎn)量程輸出。162醫(yī)學(xué)資料八、溫漂Δmax——輸出最大偏差；ΔT——溫度變化范二、動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性——指系統(tǒng)對(duì)于隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。系統(tǒng)所檢測(cè)的非電量信號(hào)大多數(shù)是時(shí)間的函數(shù)。為了使系統(tǒng)輸出信號(hào)和輸入信號(hào)隨時(shí)問(wèn)的變化曲線(xiàn)一致或相近，我們要求系統(tǒng)不僅應(yīng)有良好的靜態(tài)特性，而且還應(yīng)具有良好的動(dòng)態(tài)特性。系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性是傳感器的輸出值能夠真實(shí)地再現(xiàn)變化著的輸入量能力的反映。163醫(yī)學(xué)資料二、動(dòng)態(tài)特性71醫(yī)學(xué)資料（一）動(dòng)態(tài)特性與靜態(tài)特性區(qū)別靜態(tài)特性是它的輸入不隨時(shí)間變化。由于系統(tǒng)被認(rèn)為是線(xiàn)性的，線(xiàn)性系統(tǒng)的頻率不變性決定了它的輸出量也不隨時(shí)間而變化。因此靜態(tài)特性的輸入輸出量之比是一個(gè)常數(shù)。而動(dòng)態(tài)特性，由于它的輸入隨時(shí)間變化，它的輸出也隨頻率變化而變化。是一個(gè)自變量為頻率（輸入頻率）的函數(shù)，這個(gè)函數(shù)稱(chēng)為傳遞函數(shù)。164醫(yī)學(xué)資料（一）動(dòng)態(tài)特性與靜態(tài)特性區(qū)別72醫(yī)學(xué)資料（二）動(dòng)態(tài)特性描述方法1、動(dòng)態(tài)特性的一