MEMS电子听诊器信号采集传输系统

针对心音信号与MEMS电子听诊器声传感特点,设计了一种应用于该传感器的信号调理、采集传输系统,带宽为 20Ｈｚ~ 1ｋＨｚ,该系统以 STM32和hc-05蓝牙模块为控制核心实现信号的采集与传输,将信号经过处理得到有效的心音信号并发送至上位机,并通过上位机实时显示波形,系统测试过程中,将声传感器采集到的心音信号通过电路系统处理并发送至 上位机,并通过上位机对信号进行显示。测试结果表明:该系统工作稳定,可精确测量心音信号。     

基于声传感器的新型MEMS听诊探头结构设计初探

针对传统听诊器主要依靠医生听诊,根据个人经验判断病情的问题,结合MEMS技术和声传感器,设计了一种基于声传感器的新型MEMS听诊探头微结构。该MEMS听诊系统由MEMS听诊探头中的敏感微结构接收人体心音信号,经过运算放大和滤波,转换为电信号进行后续分析。建立了听诊头敏感微结构的数学模型,利用ANSYS软件仿真得到该结构的动态特性。利用MEMS工艺加工出听诊头敏感微结构并进行初步测试,测试结果表明提出的基于声传感器的新型MEMS听诊器可以实时显示听诊对象的心音波形。将MEMS声传感器应用于临床听诊为心音采集提出了一种新的思路,具有广泛应用前景。     

仿鱼类侧线系统的MEMS尾流探测传感器的设计与制备

根据鱼类侧线系统的仿生学原理研制了一种具有二维矢量性的微电子机械系统(MEMS)尾流探测传感器,解决了现有的人工侧线传感器大多只能检测一维流场的问题。这种尾流探测传感器的核心敏感元件(纤毛十字梁结构)采用MEMS技术制备,通过在十字梁上布置压敏电阻组成惠斯通电桥将尾流信号转化成电压信号。基于侧线管道神经丘的压力梯度感知机制,运用有限元分析软件设计了仿鱼类侧线管道的导流封装帽。通过模拟尾流环境对传感器样品进行灵敏度和矢量性测试。结果表明,传感器的灵敏度为107 mV·(m/s)^-1,检测阈值为0.3 m/s。此外,矢量性测试结果验证了MEMS尾流探测传感器具有矢量性。这种尾流探测传感器可以应用于水下无人潜航器的尾流探测跟踪,这将对海洋勘测具有重要意义。     

基于纳米裂纹的MEMS二维风速风向传感器

风速、风向信号的采集在工业、医疗与气象等领域具有重要意义。研发了一种基于纳米裂纹的微电子机械系统(MEMS)二维风速风向传感器。利用纳米裂纹超高灵敏度的优点,设计了纤毛-悬臂梁结构用于风速、风向信号采集。通过有限元数值仿真分析确定传感器的纤毛直径、高度和悬臂梁长度等结构参数。然后,采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)衬底制备、聚酰亚胺粘附、金薄膜沉积、金薄膜图案化以及纳米裂纹工艺流程制备了纳米裂纹金薄膜。采用该纳米裂纹金薄膜,利用MEMS工艺技术制作了基于纳米裂纹的MEMS二维风速风向传感器,并通过自主研制的测试平台测试了传感器的风速和风向性能。实验结果表明,制备的二维风速风向传感器能够稳定测量2～7 m/s的风速信号,并具有误差不超过15°的风向识别能力。     

基于TINA-TI的心音听诊电路实验教学仿真研究

研究以TINA-TI的电压发生器构建心音信号仿真信号源,利用电压控制电流源构建麦克风传感器模型。在此基础上,设计心音信号调理电路并进行电路仿真和分析,进而指导实际电路设计。实践表明,该实验通过虚拟仿真分析,能够有效指导实际电路的设计和制作,取得了很好的实验教学效果。     

一种仿侧线神经丘的MEMS矢量水听器设计

基于仿生学原理,设计了一种仿侧线神经丘的微电子机械系统(MEMS)矢量水听器。该水听器采用环形纤毛模拟鱼类侧线神经丘中的纤毛束与胶质顶,通过4个十字梁与集成在梁上的压敏电阻将声信号转换为电阻变化量,由电阻构成Wheatstone电桥将电阻变化量转换为电压信号。使用ANSYS软件对水听器结构进行了仿真,得到环形纤毛的结构参数。制作了水听器样机,通过比较校准法进行测试。测试结果表明该水听器带宽为20～1 000 Hz,灵敏度达到了-179.81 dB@1 kHz,在带宽内较单个十字梁与纤毛结构的纤毛式矢量水听器平均提高了15.55 dB,测试结果与仿真结论基本一致。     

高灵敏加速度计微弱信号提取电路设计与测试

介绍了一种压阻式高灵敏加速度传感器微弱信号提取电路。该信号提取电路采用两级信号放大设计,两级之间设计有二阶巴特沃兹低通滤波器。本设计电路通过电路仿真软件进行仿真和外接加速度计测试。测试结果表明,该微弱信号检测提取电路可以很好地对高灵敏MEMS加速度计输出的信号进行放大,具体表现为可将传感器输出信号从毫伏级放大到伏级。采用这种电路设计的MEMS高灵敏加速度计输出信号具有良好的低频特性,可以满足高灵敏传感器宽频带测试的需要。     

心音、脉搏信号采集、调理电路的设计

心音、脉搏是人体生理及病理的两项重要指标,针对这些信号一般比较微弱、且采集过程中也容易受外界干扰等特点,设计开发了一种能提取微弱心音、脉搏信号的电路。该电路采用驻极体话筒和红外光电法提取心音和脉搏信号,并采取了一系列放大、滤波措施,滤除噪声干扰。该电路较好地解决了外界干扰问题,具有采集数据准确可靠,噪声小,成本低等优点。     

一种Android平台的便携心音心电实时采集系统

针对传统心电仪及心音听诊设备相互独立且不易携带的缺点,设计并实现了一种基于Android平台的便携式心音心电采集系统。该系统由心音和心电采集及信号调理模块,蓝牙数据通信模块和Android系统上位机构成。首先在心音与心电采集与放大电路中将信号进行分别放大和去噪处理,然后通过模数转换将处理后的信号经由蓝牙模块发出;最后使用Android平台设备上位机程序对采集到的心音与心电信号进行接收与实时显示。实际效果表明,所设计的信号调理电路能够有效滤除外界噪声干扰,可以清楚地分辨信号的诊疗特征,极大程度上克服了现有诊断设备的诸多缺点,为个人健康监护以及医务人员外出诊断都提供了一个良好的解决方案。     

一种自主定向磁复合三维MEMS矢量水听器

设计了一种自主定向的磁复合三维MEMS矢量水听器。该矢量水听器采用三维MEMS加速度传感器与磁传感器结构复合设计,并采用与信号处理电路紧靠方式,可减小噪声干扰及抑制信号衰减。通过磁复合三维MEMS矢量水听器解决单个矢量水听器定向精度不高问题。该矢量水听器完成了水下驻波场测试和无磁转台测试,测试结果验证了利用磁传感器补偿矢量水听器定向方法的可行性。     

高灵敏度Si基纤毛式MEMS湍流传感器

为了满足湍流探测高灵敏度、高分辨率的要求,提出了一种新型纤毛微电子机械系统(MEMS)湍流传感器。基于MEMS技术制作了硅十字梁敏感受力结构,通过橡胶探头的受力振动传递水中的湍流信号,凭借传感器头部的导流罩来保证传感器的高分辨率探测。对MEMS湍流传感器进行理论和仿真分析,其一阶共振频率达到481.04 Hz。经过海洋环境模拟机测试实验,结果显示其在50 MPa压力下保持了完好的结构和良好的性能,验证了其水下的可靠性。在湍流实验平台进行测试,通过比较标定法得出其灵敏度为1.92×10^-4 V·m·s^2/kg,满足海洋湍流测试要求。     

基于微小型稳定平台的MEMS陀螺信号调理电路设计与测试

为提高MEMS陀螺的使用精度,本文基于微小型稳定平台应用背景设计了高精度MEMS陀螺信号调理电路,实验表明该电路提升了陀螺仪的使用精度。本文设计的调理电路采用高速24位Δ-Σ型A/D转换电路和高精度差分放大器对陀螺信号进行处理。基于MEMS陀螺仪搭建了两轴陀螺组件,并将两轴陀螺组件安装于高精度三轴转台,进行测试。采集MEMS陀螺模拟输出和数字输出数据,分别进行Allan方差分析。结果表明：该调理电路使X轴MEMS陀螺零偏不稳定性指标提升13.63%,Y 轴MEMS陀螺零偏不稳定性指标提升19.347%。     

基于STM32的心音信号采集系统的设计与实现

心脏病是一种比较常见的疾病,对人类健康的威胁巨大。而心音信号包含着大量反应心脏健康状态的病例特征信息,准确获取和辨别心音信号有助于快速完成对心脏健康的评估和识别。为更方便地辅助和指导学生理解心音产生的机理与传感信号采集的原理,助力学科交叉融合,以提升医师对心脏病的筛查和鉴别能力,以STM32为中央处理器,设计了一套能够实现心音信号高质量获取的便携式心音采集系统,并且使用配套上位机软件,完成了对心音信号波形的实时显示。实验测试结果表明,该系统所采集的心音信号中S1和S2特征清晰、间期稳定、波形平滑,并且系统运行稳定可靠,准确显示的波形对于辅助学生掌握信息采集系统原理与心音信号特征具有重要的工程实践意义。     

电子心音听诊器

本电子心音听诊器可以实现采集心音信号,并经过模拟电路调理,由AD采集至单片机模块,处理后的数据经过串口通信传至上位机模块对信号进行分析.     

MEMS压阻式加速度传感器的优化设计

提出了一种新型的MEMS压阻式加速度传感器,该传感器采用“四悬臂梁-质量块”结构,16个压敏电阻完全对称布放于悬臂梁上应力变化的线性区,既提高了传感器的灵敏度,又降低了轴间耦合度和非线性度.通过与八悬臂梁结构的仿真对比,得出该传感器具有更高的抗横向耦合性,约为八悬臂梁结构的30倍.     

ADC0809在两路数据采集系统中的应用

脉搏传感器和心音传感器获取的模拟信号,只有转换成数字信号,才能让单片机进行处理,以及PC机进行后续的波形显示和分析。采用ADC0809中断查询的方法,结合心音、脉搏信号采集系统中两路数据的模数转换实验,得到了稳定、可靠的心音、脉搏信号的数字量。     

MEMS矢量水听器定位误差分析与测试

针对一种纤毛式微机械电子(MEMS)矢量水听器的工作原理进行分析,通过分析得出该矢量微传感器的定位误差主要来源于纤毛柱体的偏差.通过有限元仿真分析得出纤毛柱体的偏差对矢量水听器在两个方向上的灵敏度有较大影响,理论计算出在纤毛偏移下2个轴向灵敏度度误差为9.74％.对水听器结构进行轴向灵敏度测试,测出x向灵敏度为0.683 mV/g(其中g为重力加速度),y向灵敏度为0.755 mV/g,两个方向上灵敏度相对误差为9.5％,与仿真结果接近.     

MEMS压阻加速度传感器阻尼特性研究

研究了空气阻尼对MEMS压阻加速度传感器性能的影响,建立了传感器动力学模型和空气阻尼模型,分析了空气间隙大小与传感器阻尼系数的相互关系,通过控制空气间隙可以达到控制加速度传感器阻尼的目的。根据分析结果设计了三明治结构封装的传感器,应用有限元仿真软件,对传感器的应力和应变进行了仿真计算,完成传感器结构参数设计;采用MEMS体硅加工工艺和圆片级封装工艺,制作了MEMS压阻加速度传感器。测试结果表明,采用三明治结构封装形式,可以控制压阻加速度传感器的阻尼特性,为提高传感器性能提供了途径。     

基于DSP的心肺音分离系统研究

针对临床听诊过程中心音和肺音相互混合、频谱上相互重叠的问题,设计一种基于DSP的心肺音分离系统。心肺音传感器从胸壁采集生理声信号,送往信号采集回放电路进行放大、滤波、数字化等前期处理;DSP处理器采用基于小波变换的迭代多分辨率分解-多分辨率重构(MRD-MRR)分离算法对心肺音信号进行分离;分离后的心音和肺音通过音频输出,同时通过串口传输到计算机中备份或进行进一步处理。以此平台为基础,采集30名健康成人的胸壁生理声信号进行心肺音分离试验,结果表明,分离算法采用db8小波函数和硬阈值处理效果最好,系统实时性好,数据传输稳定可靠,具有较高的应用价值。     

一种新型的CMOS集成湿度传感器

利用MEMS技术,对一种新型CMOS湿度传感器进行理论分析、模拟以及结果讨论.该湿度传感器采用标准CMOS工艺制造,采用梳状铝电极结构、梳状多晶硅加热结构,衬底接地,感湿介质采用聚酰亚胺,利用商业软件Coventor进行模拟绘制出敏感电容与相对湿度的曲线图.接口电路采用开关电容电路,输出可测电压信号,利用Microsim公司的Pspice模拟电路得到相对湿度与输出电压曲线关系.