Термисторные датчики

Применяются для измерения температуры человеческого тела. В качестве датчиков применяются проволочные и полупроводниковые терморезисторы. В основу работы терморезисторов положена зависимость их сопротивления от температуры. Эта зависимость характеризуется величиной температурного коэффициента сопротивления (ТКС). При положительном ТКС с возрастанием температуры возрастает сопротивление, при отрицательном ТКС зависимость обратная.

Термоэлектрические датчики

В основе работы лежит принцип возникновения термоЭДС между двумя спаями разнородных металлов, если они находятся при различных температурах. Такое соединение носит название термопара. Например, железо и константан.

Пьезоэлектрические датчики

В основе принципа работы датчика лежит явление прямого пьезоэлектрического эффекта, состоящего в возникновении электрических зарядов разных знаков на поверхности кристалла при его механической деформации. Обратный пьезоэлектрический эффект – возникновение деформации тела при изменении разности потенциалов между его поверхностями. Таким свойством обладают кварц, турмалин (природные материалы) и синтетические – титанат бария, сегнетова соль.

Тензорезисторные датчики

В основе их работы лежит свойство материалов изменять свое электрическое сопротивление вследствие их механической деформации. Датчики бывают проволочные, полупроводниковые. При изменении их размеров под действием внешней силы меняется величина их сопротивления.

Емкостные датчики

Принцип работы такого датчика заключается в изменении его емкости при воздействии внешней силы. Конструктивно их выполняют в виде конденсатора. При изменении расстояния между обкладками конденсатора меняется его емкость. Если включить такой датчик в цепь переменного тока, то изменение емкости приведет к изменению и емкостного сопротивления: X_C = 1/(C) где  - циклическая частота, С – электроемкость.

Индуктивные датчики

Датчики индуктивного типа преобразовывают изменение перемещения или давления в изменение индуктивности. Изменение индуктивности приведет к изменению индуктивного сопротивления: X_L = L.

Индукционные датчики

Принцип действия таких датчиков основан на явлении электромагнитной индукции. Конструктивно такие датчики представляют катушку с намагниченным ферромагнитным сердечником. При перемещении сердечника внутри катушки (или катушки относительно сердечника) в ней генерируется ЭДС, пропорциональная скорости изменения магнитного потока: ЭДС = - Ф/ t.

Основные метрологические характеристики датчиков

1.Чувствительность датчика – отношение изменения выходного электрического сигнала к вызвавшему его изменению входного параметра, измеряемого датчиком.

g = y/ x , где y – соответствующее изменение выходного электрического сигнала, x – изменение входного неэлектрического сигнала.

Чувствительность датчика определяется по амплитудной характеристике датчика. Амплитудная характеристика датчика – зависимость величины выходного сигнала (электрического) от величины входного (неэлектрического) сигнала.

Чувствительность, как метрологическая характеристика датчика, определяется на линейном участке амплитудной характеристики.

2. Динамический диапазон – диапазон изменения входной величины, в котором она воспроизводится в электрический сигнал без искажений. m = х_max /x_min . m 10 – наиболее распространенный динамический диапазон для датчиков медицинской аппаратуры.

3. Линейность датчика . Чем длиннее прямолинейный участок характеристики, тем больше линейность датчика.

4. Время реакции датчика () - минимальный промежуток времени, в течение которого происходит установление выходной величины при скачкообразном изменении входной величины.

Так как в медицинских приборах допустимы 30% искажения, то на практике под временем реакции датчика понимается промежуток времени, в течение которого выходной сигнал достигает 0.67Y_УСТ при скачкообразном изменении входного сигнала.

= T(при У= 0.67Y_уст) – время реакции датчика.

Тогда частота преобразования датчиком сигнала (максимальная).

_МАХ = 1/ _МИН = 0