FSL05N2C触力传感器原理及在分娩监护仪中的应用-设计应用

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赵爽，田谦益，陈建华，施心陵(云南大学信息学院云南昆明650091)

在分娩过程中，分娩的顺利进行与分娩监护有着重要关系。为了避免分娩过程中对健康胎儿造成损伤和死亡，分娩监护过程中的监测具有重要意义。在分娩监护测量的指标中胎儿心率、子宫收缩是两个重要指标，临床上已表明子宫收缩可引起胎心率加快或减慢，宫缩的状况直接影响到胎心的活动和分娩，因此在分娩监护分析系统中，需要对孕妇子宫肌肉收缩情况进行实时监护。子宫收缩是属于肌肉收缩测量技术范围，子宫收缩的测量分为内测法和外测法。内测法是有创操作，不适合用作产程的常规监护；外测法是从母体的外腹部取得宫缩压力进而对宫缩情况进行监护，测量时，用绑带穿过压力探头背面，把压力探头放置在孕妇的宫底，固定好绑带，调整好位置，绑带的松紧适当适度。当子宫肌肉收缩时，腹壁的张力压迫置于其上的压力传感器，压力传感器将此压力转换成电信号，由此得到的压力信号经过仪器的放大处理，输入监护仪中进行监测和分析。宫缩压力监护测量的是一个相对的信号，记录下的曲线能提供很多信息，如：宫缩的强度、频度、持续时间、规则和形状，可以对孕妇的分娩过程进行有效的监护。1传感器的选择宫缩压力量程为。一200gf，测量非线性度应小于上2％，电源供电为12VDC，输出电压要求为2～7V。传感器的选择直接影响到测量的精度，宫缩压力属于微压力，实际测量时应选择测量精度高、体积小的压力传感器。可用于测量压力的传感器有：压力传感器、称重传感器和触力传感器。一般情况下压力传感器需要液位的传递，过程压力需要液位传递到传感器上，在压力传感器很小的接触面上封装液体介质，一是封装上的困难，二是由于接触面小容易造成液体介质泄漏。

称重传感器的压力是通过一根横梁进行传递的，由于受到横梁体积的限制，称重传感器制作出来后体积较大。虽然使用称重传感器不需要进行液体介质的封装，而且经过实际测试其线性度也比较好，但是其体积过大不符合实际的要求。经比较选择了体积较小、适用于要求高精度触力测量场合的霍尼韦尔FSL05N2C触力传感器，且该传感器有4．5kgram的过载能力。

2FSL05N2C触力传感器

2．1FSL05N2C触动传感器的介绍

FSL05N2C触力传感器的外形及引脚如图1所示，引脚功能如表1所示，技术规格如表2所示。

2．2工作原理FSL05N2C触力传感器的工作原理是：硅压阻元件在受到外力而发生弯曲变形的时候，电阻会相应的增大。触力传感器通过不锈钢球形触头，将所受外力直接传递到硅感应元件上，元件阻抗就随着所受外力同比例增加。再经。过相应的电路得到mV级输出的变化。

3.宫缩探头FSL05N2C触力传感器的不锈钢球形触头的直径为2mm，在对其性能进行测试和使用时，由于触力接触面小，相当于一个点，给测试和使用造成困难，对此必须增大触力接触面面积。宫缩探头装置如图2所示。在安装时，应把传感器安装在坚硬和稳定的结构上，因为牢固的安装可以优化传感器在迟滞和可重复性上的表现，否则，其性能会受到影响。在实际使用时，为了防止传感器受到污染而影响传感器的性能和使用寿命，在传感器装置的压力探头表面增加了一层保护薄膜。

图2中，1是安装传感器及放置输出电路的装置，2是FSL05N2C触力传感器，装置3增加了触力传感器球形触头的触力接触面面积，4是固定带。

4输出电路

三端稳压管为传感器提供稳定的电压。放大电路增益为Rf/R1。当无信号输入时电桥保持平衡状态，有信号输入时电桥失去平衡状态，对角线2，4之间产生电位差并产生输出。电桥的双端输出接入放大电路进行放大，得到输出电压

5实验结果实验结果表明宫缩探头表面覆盖的薄膜对传感器的灵敏度会有一定的影响。实验时在没有加薄膜的情况下，传感器能感应的压力为500mg，每增加500mg的力就产生0．01V的输出电压；在增加了薄膜后，传感器所能感应的压力为1g，每增加1g的力就产生0．02～0．03V的输出电压，由于通过腹部壁传递出来的子宫收缩力与真正的子宫壁的收缩力的量值是不一样的，作为一个相对的监护信号，可以取其强度(即记录波形的幅度)作为监护指标，因此增加的薄膜并不影响其在实际测试中的应用。宫缩压力探头表面增加了薄膜后，传感器输入与输出之间的变化关系如图4所示。

6结语FSL05N2C触力传感器在分娩监护仪子宫收缩信号的采集中得到应用，经实践证明，其线性度好，灵敏度高。