【正文】 并不合適，因?yàn)?1．腦血氧傳感器的設(shè)計(jì)基于光的反射和后向散射模式，而且光電探測(cè)器到光源的距離不可以太短，這就決定了光源的光強(qiáng)要盡量大 (在安全標(biāo)準(zhǔn)內(nèi) )，而發(fā)光二極管的光強(qiáng)顯然遠(yuǎn)不如激光 二 極管強(qiáng)； 2．腦血氧檢測(cè)基于氧化利還原血紅蛋白吸光系數(shù)的差異而設(shè)計(jì)，要求光源的發(fā)射波長(zhǎng)分別位于氧化和還原血紅蛋白的等吸光波長(zhǎng)附近和吸光差異較大處，單色性越好越有利于腦血氧的計(jì)算和公式中系數(shù)的確定．從下面的我們實(shí)測(cè)的發(fā)光二極管與半導(dǎo)體激光二極管發(fā)射光譜的對(duì)比圖 (圖 3． 2)可見(jiàn)，半導(dǎo)體激光器發(fā)射光譜的單色性遠(yuǎn)比發(fā)光二極管好．所以我們實(shí)際采用了 660nm和 810nm兩種波長(zhǎng)的激光 二 極管作為光源．具體技術(shù)指標(biāo)如下： 近紅外光半導(dǎo)體激光器 N(810nm) 輸出功率： 30mw，閩值電流： 30mA，工作電流： 65mA，結(jié)電壓 ： 3v 紅光半導(dǎo)體激光器 R(660nm) 輸出功率： 10mw’閾值電流： 5mA，工作電流： 25mA，結(jié)電壓： 3v 共 頁(yè) 第 頁(yè) 13 圖 3． 2 發(fā)光二極管與半導(dǎo)體激光二極管發(fā)射光譜的對(duì)比 3． 2 光電轉(zhuǎn)換器的選擇及其對(duì)光調(diào)制頻率響應(yīng)特性的研究 在光電轉(zhuǎn)換器的選擇上我們前期的工作選擇的是光敏二極管，其輸出電壓與照射光強(qiáng)確有較好的線性，但我們最終使用光電池來(lái)取代光敏二極管，原因是：檢測(cè)傳感器使用時(shí)要求緊貼額頭，以盡可能地減小背景光的影響，而光敏二極管的頭部是圓柱形的， 緊貼額頭時(shí)會(huì)發(fā)生位移或抖動(dòng)，不利于信號(hào)采集；另外，光敏二極管的光電接受表而小，要求待測(cè)光須與其接受面盡可能的垂直，而腦血氧的檢測(cè)采集的是從各個(gè)方向反射和后向散射過(guò)來(lái)的光線，因而光敏二極管只能采集到很小一部分光信號(hào)，而光電池的表面是平面而且接受面積是一般光敏二極管的 5— 15倍，可以很好地采集光信號(hào)．所以我們后來(lái)使用光電池作為光電探測(cè)器．下面講述光電池的特性以及作者進(jìn) 行的光電池對(duì)光調(diào)制頻率響應(yīng)特性的實(shí)驗(yàn)研究． 3． 2． 1 硅光電池的特性 傳感囂采用了硅光電池的主要原因是硅光電池具有如下二大優(yōu)點(diǎn)： 1．其輸 出短路電流與待測(cè)光強(qiáng)有良好的線性關(guān)系； 2．其頻譜響應(yīng)寬，可以兼顧紅光與紅外光的檢測(cè)靈敏度； 3．其溫度穩(wěn)定性好．下文將定量地介紹硅光電池的豐要特性． (1)．硅光電池的光照特性：硅光電池在不同的光照度下，光電流和光牛電動(dòng)勢(shì)是不同的，如圖 3． 3 所示． 共 頁(yè) 第 頁(yè) 14 圖 3． 3 硅光電池的光照特性 可見(jiàn)，短路電流在很大范圍內(nèi)與光照度成線性關(guān)系，開(kāi)路電壓與照度的關(guān)系卻是對(duì)數(shù)關(guān)系．因此使用時(shí)應(yīng)該把它作為電流源來(lái)使用并采取 I／ V變換電路．如圖 3． 4所示運(yùn)算放大器中與光 電池正極連接的反相輸入端是虛地，保證了光電池的短路條件，使得輸出電流為光電池的短路電流．根據(jù) I／ v變換電路的規(guī)律，知 圖 3． 4 光電池的使用方法 (2)光電池的光譜特性：光電池對(duì)不同特性的光其靈敏度是不同的 ， 硒光電池私硅光電池的光譜特性曲線。 圖 細(xì)胞色素 b 的吸收光譜 其它天然色素如褪黑激素也會(huì)給腦血氧檢測(cè)帶來(lái)較小的影響．同時(shí)膽紅素會(huì)降低腦 血氧飽和 度并減緩 其變化． 還有一些 組織生色 團(tuán) (如Cerebrocuprein和 Erythocuprein)的吸收光 譜也會(huì) 因 氧合狀態(tài)的改變而改變，但它們?cè)诮t外光譜區(qū)對(duì)光的吸收都很小，可以忽略 。 17 3. 3. 3 同步積分模塊 16 3． 3． 2恒流源 12 3． 1光源的選擇 11 第一節(jié)電源制作 ② 設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。 燕山大學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 題目： 雙波長(zhǎng)近紅外光譜法無(wú)創(chuàng)腦血氧飽和度監(jiān)測(cè)系 統(tǒng) 學(xué)院（系）： 電氣工程學(xué)院 年級(jí)專業(yè)： 10級(jí)生物醫(yī)學(xué)工程 2 班 學(xué) 號(hào)： 100103040032 學(xué)生姓名： 郭文 指導(dǎo)教師： 趙勇 等 教師職稱： 副教授 燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 院（系）： 電氣工程學(xué)院 基層教學(xué)單位：生物醫(yī)學(xué)工程系 學(xué) 號(hào) 100103040032 學(xué)生姓名 郭文 專業(yè)（班級(jí)） 生物醫(yī)學(xué)工程 2班 設(shè)計(jì)題目 雙波長(zhǎng)近紅外光譜法無(wú)創(chuàng)腦血氧飽和度監(jiān)測(cè)系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 技 術(shù) 參 數(shù) 500HZ,幅值是 5v 0安培到 1微安可調(diào) R1是 20KΩ 和 R2是 50KΩ 設(shè) 計(jì) 要 求 MULTISIM軟件進(jìn)行電路仿真與優(yōu)化。 年 月 日 燕山大學(xué) 課程設(shè)計(jì)評(píng)審意見(jiàn)表 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： ① 該生學(xué)習(xí)態(tài)度 （認(rèn)真 較認(rèn)真 不認(rèn)真） ② 該生遲到、早退現(xiàn)象 （有 無(wú)） ③ 該生依賴他人進(jìn)行設(shè)計(jì)情況 （有 無(wú)） 成績(jī)： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 答辯小組評(píng)語(yǔ)： ① 設(shè)計(jì)巧妙，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，并有所創(chuàng)新。 成績(jī)： 組長(zhǎng)： 年 月 日 課程設(shè)計(jì)總成績(jī)： 答辯小組成員簽字： 年 月 日