生物医学传感与检测原理- 习题及答案 侯文生 ch06 光电传感与生物光效应检测.docx

第六章 光电传感与生物光效应检测 简答题 简述外光电效应和内光电效应。 答：在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。受光照物体的电导率发生变化或产生光电动势的现象称为内光电效应。 简述硅光电池和西光电池的特性差异。 答：根据光生伏特效应制成的光电池主要有利用 PN 结光生伏特效应制成的光电池（硅、错光电池），以及利用金属与半导体接触光生伏特效应制成的光电池（如硒光电池、氧化亚铜光电池)。 简述光电倍增管的工作原理及生物医学应用。 答：光电倍增管是一种真空光电器件，其工作原理基于光电效应、二次电子发射和电子光学的理论基础。当光照射到光电阴极时，光电阴极向真空中激发出光电子。这些光电子按聚焦极电场进入倍增系统，通过进一步的二次发射得到倍增放大，最后阳极将电子收集起来形成阳极电流或电压。光电倍增管内部设置了多个倍增电 极，使用时相邻的两倍增电极之间均加有不同的梯度电位用来加速电子，使每个倍增极上产生的电子数不断地得到倍增，到达阳极的总增益通常可增加104~107倍。因此，光电倍增管的灵敏度和增益都比普通光电管要高很多，常用于检测微弱的光信号。 简述双光路检测系统的优势。 答：准确性高、耐久性好及稳定性强。 简述双波长透光比血氧饱和测量的基本原理。 答：血氧饱和度一般是通过测量人体指尖、耳垂等毛细血管脉动期间对透过光线吸收率的变化计算而得的。测量用的血氧饱和度探头有其独特的结构。当作为光源的发光管和作为感受器的光电管位于手指或耳的两侧,入射光经过手指或耳廓,被血液及组织部分吸收。被吸收的光强度除搏动性动脉血的光吸收因动脉压力波的变化而变化外,其他组织成分吸收的光强度(DC)都不会随时间改变,并保持相对稳定。而搏动性产生的光路增大和HbO2增多使光吸收增加,形成光吸收波(AC)。光电感应器测得搏动时光强较小,两次搏动间光强较大,减少值即搏动性动脉血所吸收的光强度。 简述半导体位置传感器的工作原理及生物医学应用。 答：半导体位置传感器是基于倒向光电效应的。光敏二极管，如果灵敏面仅局部感受入射光照，则当入射光斑中心相对于对称轴移动时，在A、B之间将产生侧向光电动势。此电动势的大小和方向与光斑相对于灵敏面中心的位置有关。 在生物医学检测中常需要对物质浓度进行检測，请尝試利用光电传感器设计能够进行物质浓度检测的传感系统，并简达其测量原理。。 答：略。 指套式容积脉持波信号检测可用于测量动态血氧饱和度和心率，请通过课后查阅文献说明利用近红外检测容积脉搏波的测量装置电路工作原理。 答：略。 简述光纤传感器在温热疗法中的温度监测原理及优点。 答：首先,光纤的一端会发出一束光,这束光会沿着光纤传输到另一端。在传输过程中,光纤的折射率会受到温度的影响而发生变化。其次,当光线到达光纤的另一端时,它会被反射回来。这个反射的光线会被传回到光纤的起点,然后被测量仪器读取。通过测量反射光线的强度和相位,可以计算出光纤的折射率变化，从而得出温度的变化。这种方法可以实现高精度的温度测量,而旦不会受到电磁干扰的影响。 简述眼动检测的基本原理及实现方法。 答： 实现眼动检测的关键点和难点是如何测量眼睛运动、眼动数据的提取及分析研究。眼动仪的研究经历了从干扰式到非干扰式的过程。其中，观察法、纯粹的辅助记录法、随后的电流记录法和电磁感应法等都属手千扰式眼动仪的范围，此类眼动仪产生于计算机尚未普及的时代。随着科技的进步，非千扰式的红外眼动检测仪应运而生，根据应用的原理的不同，其检测方法包括角膜反射法、巩膜-虹膜边缘法、 瞳孔-角膜反射向量法等。