换能器

换能器也叫传感器，他是实现自动检测和自动控制的首要环节，如果没有传感器对原始实验数据的采集和测量，那么就不可能得到准确的实验数据。

传感器是将一种能量形式转变为另一种形式的器件。医学生物学常用的换能器是将一些非电信号（如机械、压力、光、温度、化学等的变化）转变为电信号，然后输入不同的仪器进行处理，以便对其所代表的生理变化作深入分析。换能器的种类很多，一般可分为：

①根据输入物理量分为张力传感器、压力传感器、速度传感器、温度传感器、气敏传感器等；

②根据工作原理分为电感式、电容式、电阻式、电势式等；

③根据输出信号分为模拟式和数字式传感器；

④根据能量转换原理分为有源和无源式传感器。

在医学实验中常用的换能器有张力（机械－电）换能器和压力换能器两类。

（一）张力换能器

1.原理及规格　张力换能器是利用某些导体或半导体材料在外力作用发生变形时，其电阻会发生改变的“应变效应”原理。将这些材料做成薄的应变片。用这种应变片制成的两组应变元件（R1，R2及R3，R4）分贴于悬梁臂的两侧，作为桥式电路的两对电阻，两组应变片中间联一可调电位器。

并与一3V直流电源相接。当外力作用于悬梁臂的游离端并使其发生轻度弯曲时，则一组应变片的一片受拉，一片受压，电阻向正向变化；而另一端的变化相反。由于电桥失去平衡，即有微弱的电流输出，经放大后可输入到记录仪。

换能器的灵敏度和量程决定于应变元件的厚度。悬梁臂越薄越灵敏，量程的范围越小。因此，这种换能器的规格应根据所做实验来决定。蛙腓肠肌实验的量程应在100g以上，肠平滑肌实验应在25g，小动物心肌乳头肌实验应在1g以下。

2． 使用方法　先将肌肉的一端固定，在保持肌肉自然长度的情况下，将肌肉另一端的扎线穿过悬梁臂前端的小孔，并结扎固定。

3． 使用注意事项

（1）机械-电换能器的应变元件非常精细，使用时要特别小心，实验时不能用猛力牵拉或用力扳弄换能器的悬梁臂，以免损坏换能器。

（2）换能器应水平地安置在支架上。正式记录前，换能器应预热30min，以确保精度。

（3）使用时，防止生理盐水等溶液渗入换能器。

（二）压力换能器

1． 原理和结构　压力换能器是将各种压力变化（如动、静脉血压，心室内压等）转换为电信号。然后将这些电信号经过放大输入到记录装置，原理同前。压力换能器的头端是一个半球形的结构。内充生理盐水，其内面后部为薄片状的应变元件，组成桥式电路。其前端有两个侧管，一个用于排出里面的气体，另一个通过导管与测压力的探头相连。

2． 使用方法及注意事项

（1）压力换能器在使用时应固定在支架上，不得随意改变其位置，使用前预热30min。待零位稳定后方可进行测量。

（2）换能器在进行测量前，要将两个压力接嘴分别与三通接好，不得有泄漏现象。可用压力计先预压2～3次。然后再调整零位基准。

（3）换能器结构中有调零电位器，可以单独调节零点位置，也可与记录仪配合调整。

（4）注意将“O”型垫圈垫好，以免漏水。

（陈健康）